【JS】1699- 重学 JavaScript API

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前期回顾：

1. Page Visibility API

2. Broadcast Channel API

3. Beacon API

4. Resize Observer API

5. Clipboard API

6. Fetch API

7. Performance API

8. Web Storage API
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WebSockets API 提供了一种在客户端和服务器之间建立持久连接的机制，使得实时数据的传输变得更加简单和高效。

🏝 1. 什么是 WebSockets API

1.1 概念介绍

WebSockets API 「允许在浏览器和服务器之间进行双向通信」。相比传统的 HTTP 请求-响应模式，WebSockets 允许服务器主动向客户端推送数据，实现实时性和双向通信。它建立在标准的 HTTP 协议之上，使用标准的 WebSocket URL 进行通信。

1.2 作用和使用场景

WebSockets API 有许多有用的场景场景，包括实时聊天应用、多人协作工具、实时数据监控和游戏等。通过使用 WebSockets，开发者可以轻松地实现实时更新、即时通知和实时数据传输等功能，提供更好的用户体验。

🎨 2. 如何使用 WebSockets API

WebSockets API 的使用相对简单，只需要几个基本步骤：

「建立 WebSocket 连接」

在客户端代码中，使用 JavaScript 创建一个 WebSocket 对象，并通过 WebSocket URL 建立与服务器的连接。

const socket = new WebSocket("ws://example.com/socket");

「处理连接事件」

在连接建立后，WebSocket 对象会触发不同的事件，我们可以监听这些事件来处理连接状态和接收数据。

socket.onopen = () => {
  console.log("WebSocket 连接已建立");
};

socket.onmessage = (event) => {
  console.log("收到消息:", event.data);
};

socket.onclose = () => {
  console.log("WebSocket 连接已关闭");
};

「发送和接收数据」

通过 WebSocket 对象的 send() 方法发送数据到服务器，服务器可以使用 send() 方法将数据发送给客户端。

// 发送数据
socket.send("Hello, Server!");

// 接收数据
socket.onmessage = (event) => {
  console.log("收到消息:", event.data);
};

「关闭连接」

当不再需要使用 WebSocket 连接时，可以通过调用 WebSocket 对象的 close() 方法来关闭连接。

socket.close();

🧭 3. WebSockets API 的实际应用

WebSockets API 在许多实际应用中发挥着重要作用。下面是几个常见的应用场景：

3.1 实时聊天应用

WebSockets 可以用于构建实时聊天应用，其中用户可以实时地发送和接收消息。通过建立持久的 WebSocket 连接，用户可以即时收到其他用户发送的消息，从而实现实时的聊天体验。

// 客户端代码
const socket = new WebSocket("ws://example.com/chat");

socket.onmessage = (event) => {
  const message = JSON.parse(event.data);
  displayMessage(message);
};

function sendMessage(message) {
  socket.send(JSON.stringify(message));
}

3.2 实时数据监控

WebSockets 可以用于监控实时数据的变化。例如，一个实时股票市场监控应用可以通过 WebSocket 连接获取实时的股票价格，并将其实时显示给用户。

// 客户端代码
const socket = new WebSocket("ws://example.com/stocks");

socket.onmessage = (event) => {
  const stockData = JSON.parse(event.data);
  displayStockPrices(stockData);
};

3.3 游戏开发

WebSockets API 为多人游戏开发提供了强大的基础。游戏服务器可以使用 WebSockets 与客户端建立双向通信，并实时传输游戏状态和玩家的动作。

// 客户端代码
const socket = new WebSocket("ws://example.com/game");

socket.onmessage = (event) => {
  const gameData = JSON.parse(event.data);
  updateGame(gameData);
};

function sendPlayerAction(action) {
  socket.send(JSON.stringify(action));
}

📋 4. 兼容性和优缺点

4.1 兼容性

以下是 WebSockets API 的兼容性列表，包含了主流浏览器及其支持的最低版本：

Chrome 4+✅
Firefox 4+✅
Safari 5+✅
Edge 12+✅
Opera 11.5+✅
Internet Explorer 10+✅
iOS Safari 4.2+✅
Android Browser 4.4+✅
Chrome for Android 33+✅
Firefox for Android 4+✅

可以在 Can I use^[1] 网站上查看 WebSockets API 的兼容性详情。

4.2 优缺点

WebSockets API 具有以下优点：

「实时性」

通过建立持久连接，实现「实时数据传输」和「双向通信」。

「较低的延迟」

相比传统的轮询机制，WebSockets 可以「减少无效的请求和响应」，降低延迟。

「节省带宽」

由于「不需要频繁的请求和响应」，WebSockets 在传输数据方面更加高效。

然而，WebSockets API 也有一些缺点：

「兼容性问题」

尽管现代浏览器广泛支持 WebSockets，但某些旧版本浏览器可能不支持或存在一些限制。在设计应用程序时，需要考虑到兼容性问题，并提供备选方案来处理不支持 WebSockets 的情况。

「服务器开销」

与传统的 HTTP 请求-响应模式相比，WebSockets 需要服务器维护持久连接，这可能增加服务器的负载。

「安全性考虑」

由于 WebSockets 允许服务器主动推送数据到客户端，因此需要仔细考虑安全性问题，防止潜在的安全漏洞。

4.3 工具推荐

推荐几个常用工具：

Socket.IO^[2] 58.2K⭐

一个面向实时应用程序的 JavaScript 框架，提供了跨浏览器的双向通信。它支持实时聊天、实时分析和实时协作等场景。

ws^[3] 19.8K⭐

一个简单易用的 WebSocket 客户端和服务器库，适用于 Node.js。它提供了基本的 WebSocket 功能，并支持自定义扩展。

uWebSockets^[4] 15.4K⭐

一个快速、轻量级的 WebSocket 库，可用于构建高性能的实时应用程序。它提供了简单易用的接口，并支持多线程和事件驱动的架构。

SignalR^[5] 8.9K⭐

一个为 ASP.NET 开发人员提供的实时 Web 功能库，可在浏览器和服务器之间建立双向通信。它支持多种客户端技术，包括 JavaScript、.NET 和 Xamarin。

sockjs-client^[6] 8.2K⭐

一个用于创建跨浏览器实时应用程序的 JavaScript 库，它提供了类似 WebSocket 的 API，并在不支持 WebSocket 的浏览器中使用轮询技术进行回退。

👍 5. 使用建议和注意事项

以下是一些使用建议和注意事项：

「考虑兼容性」

在设计和实施应用程序时，需要考虑到不同浏览器和平台的兼容性，并提供备选方案来处理不支持 WebSockets 的情况。

「处理连接中断」

在客户端代码中，需要处理连接中断和错误的情况，例如网络故障或服务器断开连接。可以通过监听 onclose 和 onerror 事件来捕获这些情况。

「安全性措施」

确保对 WebSocket 连接进行适当的安全性措施，以防止潜在的安全漏洞和攻击。使用安全的连接（wss://）和合适的认证和授权机制。

「考虑服务器负载」

由于 WebSockets 需要维护持久连接，服务器的负载可能会增加。在设计服务器架构时，需考虑负载均衡和扩展性。

「数据传输量控制」

注意控制数据传输量，避免过多的数据传输对带宽和性能产生负面影响。

🍭 6. 总结

WebSockets API 为实时性和双向通信提供了便捷的解决方案。通过使用 WebSockets，开发者可以轻松构建实时聊天应用、实时数据监控和多人游戏等应用程序。WebSockets API 的广泛支持和强大功能使其成为现代 Web 开发中不可或缺的一部分。通过合理的使用和注意事项，我们可以充分利用 WebSockets 实现更好的用户体验和功能。