简单的弹幕聊天系统构建

使用WebSocket+Tornado完成弹幕聊天功能

Posted by xiaoh on June 16, 2016

今天了一个简单的弹幕聊天的DEMO,后台是Tornado+Websocket,项目地址:https://github.com/pmars/barchat


如果你只想看看代码,知道这个是怎么做的,那么直接去github上面看代码即可,下面只是设计到了一些理论知识而已。

聊到这个弹幕聊天的工具,必须解释一下WebSocket和http的对比。

WebSocket是HTML5出的东西(协议),也就是说HTTP协议没有变化,或者说没关系,但HTTP是不支持持久连接的(长连接,循环连接的不算)

首先HTTP有1.1和1.0之说,也就是所谓的keep-alive,把多个HTTP请求合并为一个,但是Websocket其实是一个新协议,跟HTTP协议基本没有关系,只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已,也就是说它是HTTP协议上的一种补充可以通过这样一张图理解

有交集,但是并不是全部。

另外Html5是指的一系列新的API,或者说新规范,新技术。Http协议本身只有1.0和1.1,而且跟Html本身没有直接关系。。

Websocket是什么样的协议,具体有什么优点

传统的HTTP协议虽然用的比较广泛(事实上互联网的绝大多数请求都是HTTP协议的),但还是有一定的不足:

1) HTTP的生命周期通过Request来界定,也就是一个Request 一个Response,那么在HTTP1.0中,这次HTTP请求就结束了。

在HTTP1.1中进行了改进,使得有一个keep-alive,也就是说,在一个HTTP连接中,可以发送多个Request,接收多个Response。但是请记住 Request = Response , 在HTTP中永远是这样,也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的,不能主动发起。

首先Websocket是基于HTTP协议的,或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。

在握手阶段是一样的(from wikipedia)

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

这段类似HTTP协议的握手请求中,多了几个东西

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是Websocket的核心了,告诉Apache、Nginx等服务器:* 发起的是Websocket协议*

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

首先,Sec-WebSocket-Key 是一个Base64 encode的值,这个是浏览器随机生成的,告诉服务器验证是不是真的是Websocket助理

然后,Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串,用来区分同URL下,不同的服务所需要的协议。

最后,Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的Websocket Draft(协议版本)

在最初的时候,Websocket协议还在 Draft 阶段,各种奇奇怪怪的协议都有,而且还有很多期奇奇怪怪不同的东西,什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的,当初Websocket协议太多可是一个大难题。。不过现在还好,已经定下来啦~大家都使用的一个东西~

然后服务器会返回下列东西,表示已经接受到请求, 成功建立Websocket啦!

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

这里开始就是HTTP最后负责的区域了,告诉客户,我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

依然是固定的,告诉客户端即将升级的是Websocket协议,而不是mozillasocket,lurnarsocket或者shitsocket。

然后,Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认,并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key

后面的,Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此,HTTP已经完成它所有工作了,接下来就是完全按照Websocket协议进行了。

Websocket的作用

在使用Websocket之前呢,客户端想从服务器监测信息的变化,主要使用两种方式,1,Ajex轮询,2,Long Poll

Ajax轮询主要就是隔一段时间客户端去访问一下服务器,看看是否有数据更新,这样处理有信息不及时,带宽压力大,服务器压力大等问题

Long Poll 采取的是阻塞模型(一直打电话,没收到就不挂电话),也就是说,客户端发起连接后,如果没消息,就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回,返回完之后,客户端再次建立连接,周而复始

这两种方式都是因为HTTP协议的一个特点:被动性,就是说,服务器没有办法直接发送信息给客户端。

而Websocket的出现就解决了这个问题,他可以持久连接,并且可以双向发送信息。

Websocket只需要一次HTTP握手,所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中,也就避免了HTTP的非状态性,服务端会一直知道你的信息,直到你关闭请求。


以上就是WebSocket相对与HTTP的不同之处


弹幕系统

理解了上面的WebSocket的功能,弹幕系统就很容易理解了,在服务器和客户端建立一个WebSocket连接,这样用户A发送弹幕会通过WebSocket发送给服务器,服务器在通过WebSocket的链接发送给所有连接在服务器上的用户。

代码详见 https://github.com/pmars/barchat

弹幕聊天页面 http://chat.xiaoh.me


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