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    PHP 实现 WebSocket 协议原理与应用详解

    本文实例讲述了PHP 实现 WebSocket 协议原理与应用。分享给大家供大家参考,具体如下:

    下面会讲解一下什么是 WebSocket,以及使用 PHP 实现 WebSocket。

    1. WebSocket 是什么?
    2. PHP 实例
    3. 应用场景

    一、WebSocket 是什么

    WebSocket 是一种网络传输协议,可在单个 TCP 连接上进行全双工通信,位于 OSI 模型的应用层。WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。

    在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。

    特点:网络协议;双向数据传输;允许服务端主动向客户端推送数据;

    二、PHP 实例

    客户端代码 index.html

    !doctype html>
    html lang="en">
     head>
     meta charset="UTF-8">
     meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no">
     title>websocket/title>
     /head>
     body>
     input id="text" value="">
     input type="submit" value="send" onclick="start()">
     input type="submit" value="close" onclick="close()">
    div id="msg">/div>
     script>
     /**
     0:未连接
    
    1:连接成功,可通讯
    
    2:正在关闭
    
    3:连接已关闭或无法打开
    */
    
     //创建一个webSocket 实例
     var webSocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8083");
    
    
     webSocket.onerror = function (event){
      onError(event);
     };
    
     // 打开websocket
     webSocket.onopen = function (event){
      onOpen(event);
     };
    
     //监听消息
     webSocket.onmessage = function (event){
      onMessage(event);
     };
    
    
     webSocket.onclose = function (event){
      onClose(event);
     }
    
     //关闭监听websocket
     function onError(event){
      document.getElementById("msg").innerHTML = "p>close/p>";
      console.log("error"+event.data);
     };
    
     function onOpen(event){
      console.log("open:"+sockState());
      document.getElementById("msg").innerHTML = "p>Connect to Service/p>";
     };
     function onMessage(event){
      console.log("onMessage");
      document.getElementById("msg").innerHTML += "p>response:"+event.data+"/p>"
     };
    
     function onClose(event){
      document.getElementById("msg").innerHTML = "p>close/p>";
      console.log("close:"+sockState());
      webSocket.close();
     }
    
     function sockState(){
      var status = ['未连接','连接成功,可通讯','正在关闭','连接已关闭或无法打开'];
       return status[webSocket.readyState];
     }
    
    
    
     function start(event){
      console.log(webSocket);
      var msg = document.getElementById('text').value;
      document.getElementById('text').value = '';
      console.log("send:"+sockState());
      console.log("msg="+msg);
      webSocket.send("msg="+msg);
      document.getElementById("msg").innerHTML += "p>request"+msg+"/p>"
     };
    
     function close(event){
      webSocket.close();
     }
     /script>
     /body>
    /html>

    服务端代码 server.php

    ?php
    /**
     * Created by xwx
     * Date: 2017/10/18
     * Time: 14:33
     */
    
    class SocketService
    {
     private $address = '0.0.0.0';
     private $port = 8083;
     private $_sockets;
     public function __construct($address = '', $port='')
     {
       if(!empty($address)){
        $this->address = $address;
       }
       if(!empty($port)) {
        $this->port = $port;
       }
     }
    
     public function service(){
      //获取tcp协议号码。
      $tcp = getprotobyname("tcp");
      $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, $tcp);
      socket_set_option($sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);
      if($sock  0)
      {
       throw new Exception("failed to create socket: ".socket_strerror($sock)."\n");
      }
      socket_bind($sock, $this->address, $this->port);
      socket_listen($sock, $this->port);
      echo "listen on $this->address $this->port ... \n";
      $this->_sockets = $sock;
     }
    
     public function run(){
      $this->service();
      $clients[] = $this->_sockets;
      while (true){
       $changes = $clients;
       $write = NULL;
       $except = NULL;
       socket_select($changes, $write, $except, NULL);
       foreach ($changes as $key => $_sock){
        if($this->_sockets == $_sock){ //判断是不是新接入的socket
         if(($newClient = socket_accept($_sock)) === false){
          die('failed to accept socket: '.socket_strerror($_sock)."\n");
         }
         $line = trim(socket_read($newClient, 1024));
         $this->handshaking($newClient, $line);
         //获取client ip
         socket_getpeername ($newClient, $ip);
         $clients[$ip] = $newClient;
         echo "Client ip:{$ip} \n";
         echo "Client msg:{$line} \n";
        } else {
         socket_recv($_sock, $buffer, 2048, 0);
         $msg = $this->message($buffer);
         //在这里业务代码
         echo "{$key} clinet msg:",$msg,"\n";
         fwrite(STDOUT, 'Please input a argument:');
         $response = trim(fgets(STDIN));
         $this->send($_sock, $response);
         echo "{$key} response to Client:".$response,"\n";
        }
       }
      }
     }
    
     /**
      * 握手处理
      * @param $newClient socket
      * @return int 接收到的信息
      */
     public function handshaking($newClient, $line){
    
      $headers = array();
      $lines = preg_split("/\r\n/", $line);
      foreach($lines as $line)
      {
       $line = chop($line);
       if(preg_match('/\A(\S+): (.*)\z/', $line, $matches))
       {
        $headers[$matches[1]] = $matches[2];
       }
      }
      $secKey = $headers['Sec-WebSocket-Key'];
      $secAccept = base64_encode(pack('H*', sha1($secKey . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11')));
      $upgrade = "HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake\r\n" .
       "Upgrade: websocket\r\n" .
       "Connection: Upgrade\r\n" .
       "WebSocket-Origin: $this->address\r\n" .
       "WebSocket-Location: ws://$this->address:$this->port/websocket/websocket\r\n".
       "Sec-WebSocket-Accept:$secAccept\r\n\r\n";
      return socket_write($newClient, $upgrade, strlen($upgrade));
     }
    
     /**
      * 解析接收数据
      * @param $buffer
      * @return null|string
      */
     public function message($buffer){
      $len = $masks = $data = $decoded = null;
      $len = ord($buffer[1])  127;
      if ($len === 126) {
       $masks = substr($buffer, 4, 4);
       $data = substr($buffer, 8);
      } else if ($len === 127) {
       $masks = substr($buffer, 10, 4);
       $data = substr($buffer, 14);
      } else {
       $masks = substr($buffer, 2, 4);
       $data = substr($buffer, 6);
      }
      for ($index = 0; $index  strlen($data); $index++) {
       $decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
      }
      return $decoded;
     }
    
     /**
      * 发送数据
      * @param $newClinet 新接入的socket
      * @param $msg 要发送的数据
      * @return int|string
      */
     public function send($newClinet, $msg){
      $msg = $this->frame($msg);
      socket_write($newClinet, $msg, strlen($msg));
     }
    
     public function frame($s) {
      $a = str_split($s, 125);
      if (count($a) == 1) {
       return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
      }
      $ns = "";
      foreach ($a as $o) {
       $ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o;
      }
      return $ns;
     }
    
     /**
      * 关闭socket
      */
     public function close(){
      return socket_close($this->_sockets);
     }
    }
    
    $sock = new SocketService();
    $sock->run();

    先使用命令行运行 server.php,然后在浏览器打开 index.html 即可运行

    三、应用场景

    由轮询到WebSocket

    轮询

    客户端和服务器之间会一直进行连接,每隔一段时间就询问一次。客户端会轮询,有没有新消息。这种方式连接数会很多,一个接受,一个发送。而且每次发送请求都会有Http的Header,会很耗流量,也会消耗CPU的利用率。

    长轮询

    长轮询是对轮询的改进版,客户端发送HTTP给服务器之后,有没有新消息,如果没有新消息,就一直等待。当有新消息的时候,才会返回给客户端。在某种程度上减小了网络带宽和CPU利用率等问题。但是这种方式还是有一种弊端:例如假设服务器端的数据更新速度很快,服务器在传送一个数据包给客户端后必须等待客户端的下一个Get请求到来,才能传递第二个更新的数据包给客户端,那么这样的话,客户端显示实时数据最快的时间为2×RTT(往返时间),而且如果在网络拥塞的情况下,这个时间用户是不能接受的,比如在股市的的报价上。另外,由于http数据包的头部数据量往往很大(通常有400多个字节),但是真正被服务器需要的数据却很少(有时只有10个字节左右),这样的数据包在网络上周期性的传输,难免对网络带宽是一种浪费。

    WebSocket

    现在急需的需求是能支持客户端和服务器端的双向通信,而且协议的头部又没有HTTP的Header那么大,于是,Websocket就诞生了!流量消耗方面,相同的每秒客户端轮询的次数,当次数高达数万每秒的高频率次数的时候,WebSocket消耗流量仅为轮询的几百分之一。

    更多关于PHP相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《php socket用法总结》、《php字符串(string)用法总结》、《PHP数学运算技巧总结》、《php面向对象程序设计入门教程》、《PHP数组(Array)操作技巧大全》、《PHP数据结构与算法教程》、《php程序设计算法总结》及《PHP网络编程技巧总结》

    希望本文所述对大家PHP程序设计有所帮助。

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