php+websocket实现在线聊天室

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1.为什么需要websocket

熟悉web开发的朋友明白,平时我们与服务端的数据请求都是基于HTTP协议,而HTTP协议,通信请求只能由客户端发起,服务端对请求做出应答处理。也就是说服务端不能主动向我们推送数据,而像即时通讯这类应用又有这个需求,因此websocket协议应运而生。
2.websocket连接如何建立

websocket协议是建立在HTTP协议之上的,准确来说是从HTTP协议升级为websocket协议。当客户端想与服务端建立websocekt连接时,会先向服务端发起一个普通的HTTP请求,大致内容如下:

GET / HTTP/1.1
Host: localhost:1234
User-Agent: Mozilla/5.0 (WindowsNT 10.0; WOW64; rv:59.0) Gecko/20100101 Firefox/59.0
Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,/;q=0.8
Accept-Language:zh-CN,zh;q=0.8,zh-TW;q=0.7,zh-HK;q=0.5,en-US;q=0.3,en;q=0.2
Accept-Encoding: gzip, deflate
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin:http://xxx.xxx.xxx
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate
Sec-WebSocket-Key: 3hfEc+Te7n7FSrLBsN59ig==
Connection: keep-alive,Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade: websocket

它比我们平时时的http请求头多了一些东西:

Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate
Sec-WebSocket-Key: 3hfEc+Te7n7FSrLBsN59ig==
Connection: keep-alive,Upgrade
Upgrade: websocket

Upgrade: websocket,Connection: Upgrade就告诉了服务端,客户端想从HTTP协议升级到websocket协议,Sec-WebSocket-Key头的内容是浏览器随机生成的经过base64编码的值。服务端收到这样请求后就回一个固定格式的消息,然后客户端与服务端就建立起了websocket连接,之后的消息传递就遵从websocket协议,这就是我们所说的webscoket一次握手,服务端回应的消息格式如下:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Version: 13
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept:new-key

new-key的值通过先获取客户端请求头里面的Sec-WebSocket-Key值与258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11进行字符串连接后进行sha1加密,再base64编码得到。
php代码如下:

$new_key = base64_encode(sha1($key.”258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11″,true));


3.如何使用websocket

客户端:
客户端,js提供了接口,我们主要用的有三个(详细的可以自行上菜鸟教程查看):
1)var ws = new WebSocket(“ws://localhost:9998/echo”);建立websocket连接

参数是个url:协议://域名(或者ip):端口/路径
webscoket支持ws和wss对应着http和https(后面服务器部署时再具体讲)

2)ws.onmessage = function (evt) {
var received_msg = evt.data;
alert(“数据已接收…”);
};
这个回调函数用于接收服务端消息
3)ws.send(“发送数据”);这个函数用于向服务端发送数据
服务端:
服务端我们可以选择用现成的库,也可以自己写,这里我们自己写一个,服务端本质也是一个socket(不熟悉php socket可以自行百度下,这里就不再赘述),不过与客户端进行数据传输的时候要遵从websocket协议消息格式。通过上面我们知道,要想建立websocket连接,服务端需要回应客户端的握手消息。
建立server.php:

class WebSocketServer{
private $sockets;//所有socket连接池包括服务端socket
private $users;//所有连接用户
private $server;//服务端 socket

public function __construct($ip,$port){
    $this->server=socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    $this->sockets=array($this->server);
    $this->users=array();
    socket_bind($this->server,$ip,$port);
    socket_listen($this->server,3);
    echo "[*]Listening:".$ip.":".$port."\n";
}

public function run(){
    $write=NULL;
    $except=NULL;
    while (true){
        $active_sockets=$this->sockets;
        socket_select($active_sockets,$write,$except,NULL);
        //这个函数很重要
        //前三个参数时传入的是数组的引用,会依次从传入的数组中选择出可读的,可写的,异常的socket,我们只需要选择出可读的socket
        //最后一个参数tv_sec很重要
        //第一,若将NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select置于阻塞状态,一定等到监视文件描述符集合(socket数组)中某个文件描
        //述符发生变化为止;
        //第二,若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,不管文件描述符是否有变化,都立刻返回继续执行,文件无
        //变化返回0,有变化返回一个正值;
        //第三,timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即 select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,
        //否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。
        foreach ($active_sockets as $socket){
            if ($socket==$this->server){
                //服务端 socket可读说明有新用户连接
                $user=socket_accept($this->server);
                $key=uniqid();
                $this->sockets[]=$user;
                $this->users[$key]=array(
                    'socket'=>$user,
                    'handshake'=>false //是否完成websocket握手
                );
            }else{
                //用户socket可读
                $buffer='';
                $bytes=socket_recv($socket,$buffer,1024,0);
                $key=$this->find_user_by_socket($socket); //通过socket在users数组中找出user
                if ($bytes==0){
                    //没有数据 关闭连接
                    $this->disconnect($socket);
                }else{
                    //没有握手就先握手
                    if (!$this->users[$key]['handshake']){
                        $this->handshake($key,$buffer);
                    }else{
                        //握手后 
                        //解析消息 websocket协议有自己的消息格式
                        //解码 编码过程固定的
                        $msg=$this->msg_decode($buffer);
                        echo $msg;
                        //编码后发送回去
                        $res_msg=$this->msg_encode($msg);
                        socket_write($socket,$res_msg,strlen($res_msg));

                    }
                }
            }
        }
    }
}

//解除连接
private function disconnect($socket){
    $key=$this->find_user_by_socket($socket);
    unset($this->users[$key]);
    foreach ($this->sockets as $k=>$v){
        if ($v==$socket)
            unset($this->sockets[$k]);
    }
    socket_shutdown($socket);
    socket_close($socket);
}

//通过socket在users数组中找出user
private function find_user_by_socket($socket){
    foreach ($this->users as $key=>$user){
        if ($user['socket']==$socket){
            return $key;
        }
    }
    return -1;
}

private function handshake($k,$buffer){
    //截取Sec-WebSocket-Key的值并加密
    $buf  = substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+18);
    $key  = trim(substr($buf,0,strpos($buf,"\r\n")));
    $new_key = base64_encode(sha1($key."258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));

    //按照协议组合信息进行返回
    $new_message = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n";
    $new_message .= "Upgrade: websocket\r\n";
    $new_message .= "Sec-WebSocket-Version: 13\r\n";
    $new_message .= "Connection: Upgrade\r\n";
    $new_message .= "Sec-WebSocket-Accept: " . $new_key . "\r\n\r\n";
    socket_write($this->users[$k]['socket'],$new_message,strlen($new_message));

    //对已经握手的client做标志
    $this->users[$k]['handshake']=true;
    return true;
}


//编码 把消息打包成websocket协议支持的格式
private function msg_encode( $buffer ){
    $len = strlen($buffer);
    if ($len <= 125) {
        return "\x81" . chr($len) . $buffer;
    } else if ($len <= 65535) {
        return "\x81" . chr(126) . pack("n", $len) . $buffer;
    } else {
        return "\x81" . char(127) . pack("xxxxN", $len) . $buffer;
    }
}

//解码 解析websocket数据帧
private function msg_decode( $buffer )
{
    $len = $masks = $data = $decoded = null;
    $len = ord($buffer[1]) &amp; 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;
}

}

$ws=new WebSocketServer(‘127.0.0.1’,1234);
$ws->run();

终于到了收获的时候了,赶快来运行一下吧,先运行服务端,在命令行里执行php server.php,成功后显示如下:



接下来就是客户端了,websocket是支持跨域的,所以我们随便找个不是https的网站(https网站只能使用wss),菜鸟教程就可以,f12,打开开发者工具,在console里依次执行如下代码:

var ws = new WebSocket(“ws://localhost:1234”);
ws.onmessage = function (evt)
{
var received_msg = evt.data;
alert(received_msg);
};
ws.send(“hello world”);

也可以看看GoEasy文库的其他资料。

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