手写WebSocket服务器-01-简单例子
1.前言
最近因为工作需要手写了一个C语言版的websocket服务器，趁热写几篇文章记录下。
在我们的传统认知里，浏览器和Web应用之间的通信是单向的，只能由浏览器发起，由Web服务器转发给Web应用，Web应用被动响应。Web应用要想主动发数据给浏览器，就得通过其他的技术实现（比如Ajax等）。
WebSocket的出现带来了如下几点改变：
- 浏览器和后端应用建立WebSocket连接后，可实现长连接、全双工的通信，虽然连接仍然只能由浏览器发起，但是连接建立后，任意一方可随时发送任意长度的消息给对方
- 浏览器可绕过Web服务器直接跟后端应用通信，这个后端应用可以使用任意语言实现，只要他实现了WebSocket协议就行，可以简单如python、javascript，也可以是java、C/C++等
- WebSocket协议是个外层协议，它可以包装字符串协议或者二进制协议，这意味这我们可以利用它实现任意复杂度的协议，可以是简单的json字符串协议，也可以是我们自定义的二进制协议，在此基础上我们甚至能实现加密压缩等功能
以上几个特性堪称革命性，这也是我决定学习websocket的最大动力。
2.例子
我们在这里展示一个极其简单的例子，然后在代码层面解释下都发生了什么。
2.1 运行示例
首先我们准备一个index.html文件，内容如下：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>websocket test</title>
<meta charset="utf8">
</head>
<body>
</body>
<script>
if (!window.WebSocket){
window.alert("您的浏览器不支持 WebSocket!");
};
var ws = new WebSocket('ws://192.168.237.130:8080');
ws.onopen = function () {
window.alert("连接服务端成功");
ws.send('hello');
};
ws.onmessage = function (e) {
window.alert("收到：" + e.data);
};
ws.onclose = function (e) {
window.alert("服务端连接断开:" + e.reason);
};
ws.onerror = function (e) {
window.alert("连接服务端失败");
};
</script>
</html>然后把这个文件放在web服务器Web应用根目录下。
然后我们把手写的websocket服务器wscsvr（websocket c server）运行起来。
然后打开浏览器，输入web服务器的地址，访问上述html文件。
然后浏览器依次输出了如下信息：
调试成功，下面我们解释这期间发生了什么。
2.2 浏览器端发生了什么？
当你在浏览器输入地址，敲下回车时，浏览器作为客户端向web服务器发出了一个http GET请求，请求其将index.html发给它。
浏览器收到应答后，将在本地执行index.html的代码，主要是如下这些：
可以看到，web浏览器首先检查了下自己是否支持websocket协议，幸运的是，绝大多数浏览器都支持，我们的测试浏览器也支持，因此没有弹窗。
然后它直接调用接口发起了一个websocket连接，地址是：“ws://192.168.237.130:8080”。
这个地址，其实就是我们手写的websocket服务器（wscsvr）地址，ip是192.168.237.130，端口是8080，协议是websocket协议。
然后浏览器这边注册了几个websocket连接回调函数，其中最重要的是onopen和onmessage。
onopen表示上述websocket连接建立成功，我们在建立成功后调用send接口向服务器端发送一个字符串“hello”。
onmessage表示从服务器端收到了消息，我们把它打印出来：
发现也是“hello”。
在这个例子中，我们通过websocket协议向对端发送了一个字符串“hello”，然后对端也给我们回了一个字符串“hello”。
下面我们解释，在服务端发生了什么。
2.3 websocket服务器发生了什么？
我们打开wscsvr的调试功能，发现服务器首先收到了如下内容：
乍一看我们还以为是个HTTP请求，实际上这确实也是个http请求，但不是个普通的http请求。
我们注意到，这个请求的后面有两行关键信息，一个是Upgrade，一个是websocket，这个请求在websocket协议中其实是一个握手协议，这个协议的作用是，浏览器告诉服务器，我虽然发的是http请求，但是后续我不想用http协议了，我想用websocket协议，请给我升级。
既然是握手，那就不能是单向的，服务器也得给他回消息，服务器回了什么呢？
服务器也给用http协议101代码回了个消息，这个消息的含义是，我同意升级为websocket协议，后续请用websocket协议收发消息。
然后我们继续看服务端打印的通信过程日志：
可以看到，服务端收发的消息中都已经包含不可见字符了，说明用的已经不是http协议了，这里其实已经是升级为http协议了。
下一篇文章，我们将从代码的层面解释这期间发生了什么。