实习日志30

概要

高拍仪硬件通信原理，WebSocket源码解析（JavaScript）

WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。

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，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。

现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是 Ajax 轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

HTML5 定义的 WebSocket 协议，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。

ps:本来想写sm4加密和解密算法的，但是sm3一个加密都看的我头昏昏的，就先不为难自己了，说说WebSocket的源码解析吧

源自： HTML5 WebSocket | 菜鸟教程 (runoob.com)

整体架构流程

拟人化展示从HTTP协议升级到WebSocket协议的过程：

1、发送一个GET请求
关键: Upgrade: websocket; Connection: Upgrade;
这两个就告诉服务器，我要发起websocket协议，我不是HTTP。

2、服务器收到了协议，返回一个 Switching Protocol，这样就连接成功了。

3、接下来的通信都是websocket，这样就很好的连接了。

源自：WebSocket建立连接的过程_websocket如何建立连接-CSDN博客

技术名词解释

连接请求：Connection: Upgrade;

通信消息数据：（二进制消息）

技术细节

一、建立连接：

在高拍仪初始化时建立连接

初始化，设置显示相机屏幕大小，设置自动裁剪（初始化后才能设置）

function LoadCameraDocument() {

    if (!window.WebSocket) {
        alert("浏览器不支持HTML5,请更新浏览器或者使用其它浏览器");
    }
    //console.log("LoadCameraDocument");
    var obj = document.getElementById("CameraCtl");
    Cam_ControlInit(obj, 0, 0, 600, 400);
    // 模拟异步硬件初始化
    setTimeout(function () {
        // 设置自动裁剪
        SetCameraCutMode();
    }, 2500); // 假设2.5秒后硬件初始化完成
    // 模拟异步硬件初始化
    setTimeout(function () {
        // 设置自动裁剪
        SetCameraCutMode();
    }, 5000); // 完不成再来一下
}

连接WebSocket，初始化相机

//*************摄像头操作初始化***************
function Cam_ControlInit(documentObj, mX, mY, mwidth, mheight) {
    WebSocketConnect();
    InitCanvas(documentObj, mX, mY, mwidth, mheight);
    //console.log("Cam_ControlInit");
}

设置连接地址和开启时函数，

设置心跳检测、断线重连、获取设备数目

完成后输出连接成功 "socket.onopen"

socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:22225");
socket.binaryType = "arraybuffer";

socket.onopen = function (event) {

            //heartCheck.reset().start(); 
            heartCheck();
            isSocketConnect = true;
            clearInterval(intervalId);
            //if (isOpenMainCamera == false)         
            Cam_GetDevCount();
            console.log("socket.onopen");

        };

二、发送数据：

首先要有心跳，if (isSocketConnect)

其次，创建二进制数组 var aDataArray = new Uint8Array(totalLen)

然后，消息分装

最后，发送二进制消息 socket.send(aDataArray.buffer);

示例“处理拍照逻辑发送消息逻辑”代码：


function CaptureImage(fileAddr) {

    if (isSocketConnect) {

        // var pathArray = stringToUint8Array(fileAddr);
        if (fileAddr == "") {
            var packageCount = 1;
            var len = 0;
            var pindex = 0;
            var totalLen = 12;
            var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);
            aDataArray[0] = 0x77;
            aDataArray[1] = 0x88;
            aDataArray[2] = 0x10;
            aDataArray[3] = 0x00;
            aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;
            aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;
            aDataArray[6] = len & 0xff;
            aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数
            aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数
            aDataArray[9] = 0;   //分包长度
            aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号
            aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号
            console.log("pindex:" + pindex);
            socket.send(aDataArray.buffer);
        } else {
            var path = encodeURI(fileAddr);
            //console.log(path);
            var pathArray = stringToByte(path);
            var len = pathArray.length;

            var packageCount = 0;
            var tmpLen = len;
            while (tmpLen > 0) {
                tmpLen = tmpLen - 90;
                packageCount++;
            }

            console.log("packageCount:" + packageCount);

            var pindex = 0;
            tmpLen = len;
            while (tmpLen > 0) {
                tmpLen = tmpLen - 90;

                if (tmpLen > 0) {
                    var totalLen = 90 + 12;
                    var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);
                    aDataArray[0] = 0x77;
                    aDataArray[1] = 0x88;
                    aDataArray[2] = 0x10;
                    aDataArray[3] = 0x00;
                    aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;
                    aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;
                    aDataArray[6] = len & 0xff;
                    aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数
                    aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数
                    aDataArray[9] = 90;   //分包长度
                    aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号
                    aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号
                    console.log("pindex:" + pindex);
                    for (var i = 0; i < 90; i++) {
                        aDataArray[12 + i] = pathArray[i + pindex * 90];
                    }
                    socket.send(aDataArray.buffer);
                } else {
                    var totalLen = 90 + tmpLen + 12;  // 此时tmpLen为负数，做加法运算
                    var aDataArray = new Uint8Array(totalLen);
                    aDataArray[0] = 0x77;
                    aDataArray[1] = 0x88;
                    aDataArray[2] = 0x10;
                    aDataArray[3] = 0x00;
                    aDataArray[4] = len >> 16 & 0xff;
                    aDataArray[5] = len >> 8 & 0xff;
                    aDataArray[6] = len & 0xff;
                    aDataArray[7] = packageCount >> 8 & 0xff;   //包总数
                    aDataArray[8] = packageCount & 0xff;   //包总数
                    aDataArray[9] = 90 + tmpLen;   //分包长度
                    aDataArray[10] = pindex >> 8 & 0xff;   //包序号
                    aDataArray[11] = pindex & 0xff;    //包序号
                    console.log("pindex:" + pindex);
                    for (var i = 0; i < (90 + tmpLen); i++) {
                        aDataArray[12 + i] = pathArray[i + pindex * 90];
                    }
                    socket.send(aDataArray.buffer);
                }
                pindex++;
                toSleep(80);
            }
        }

    }
}

三、响应数据：

例如：拍照时数据处理

创建onmessage方法，心跳检测必写

socket.onmessage = function (event) {

            // heartCheck.reset().start();      

            var rDataArr = new Uint8Array(event.data);
            if (rDataArr.length > 0) {
                // WebSocket心跳检测
                if (rDataArr[0] == 0x11 && rDataArr[1] == 0x11 && rDataArr[2] == 0x11) {
                    console.log("socket心跳 ❤");
                }
                // 处理rDataArr数据
                // 省略...示例代码
            }


}

响应数据方法：socket.onmessage = function (event) {}

示例"处理拍照结果返回响应逻辑"代码：

//拍照结果返回
if (rDataArr[2] == 0x10) {

    var flag;
    if (rDataArr[3] == 0x01) {
        flag = 0;
        var imgpathLen = rDataArr[4] * 256 + rDataArr[5];
        if (imgpathLen == 0) {
            var base64Len = rDataArr[6] * 65536 + rDataArr[7] * 256 + rDataArr[8];
            var imgPathStr = "";
            var base64Data = new Uint8Array(base64Len);
            for (var i = 0; i < base64Len; i++) {
                base64Data[i] = rDataArr[9 + imgpathLen + i];
            }
            var base64Str = Uint8ArrayToString(base64Data);
            GetCaptrueImgResultCB(flag, imgPathStr, base64Str);
        } else {
            var base64Len = rDataArr[6] * 65536 + rDataArr[7] * 256 + rDataArr[8];
            var pData = new Uint8Array(imgpathLen);
            for (var i = 0; i < imgpathLen; i++) {
                pData[i] = rDataArr[9 + i];
            }
            var str = byteToString(pData);
            var imgPathStr = decodeURIComponent(str);

            var base64Data = new Uint8Array(base64Len);
            for (var i = 0; i < base64Len; i++) {
                base64Data[i] = rDataArr[9 + imgpathLen + i];
            }
            var base64Str = Uint8ArrayToString(base64Data);

            GetCaptrueImgResultCB(flag, imgPathStr, base64Str);
        }
    }
    if (rDataArr[3] == 0x02) {
        flag = 2;
        GetCaptrueImgResultCB(flag, "", "");
    }

}

小结

WebSocket是一种在Web浏览器和服务器之间进行全双工通信的协议，通过它可以实现实时的数据传输。建立WebSocket连接的过程包括发送一个GET请求并指定协议升级，服务器返回一个Switching Protocol响应，连接成功后即可进行WebSocket通信。在实际应用中，可以通过WebSocket发送和接收二进制消息来实现各种功能，例如拍照、传输文件等。需要注意的是，为了保持连接的稳定性，通常会实现心跳检测和断线重连功能。