面试题：知道WebSocket协议吗？

WebSocket 是一种基于 TCP 的应用层全双工通信协议，2011 年被 IETF 标准化为 RFC 6455，旨在解决 HTTP 单向通信的局限性，实现服务器与客户端之间的低延迟、实时双向数据传输。

一、核心定义与背景

• 定义：WebSocket 允许在单个 TCP 连接上进行双向、全双工通信，客户端和服务器完成一次握手后即可建立持久连接，双方可随时主动发送数据
• 诞生背景：
  • 传统 HTTP 采用 "请求 – 响应" 模式，服务器无法主动推送数据
  • 轮询 / 长轮询方案存在高延迟、资源浪费、频繁连接等问题
  • WebSocket 通过协议升级机制，在 HTTP 基础上建立持久双向通道

二、核心特性

三、工作原理

1. 连接建立（握手过程）

WebSocket 通过 HTTP/1.1 的Upgrade 机制完成协议升级：

客户端请求 → 服务器响应 → 协议升级完成

• 客户端握手请求（关键头字段）：

  GET /chat HTTP/1.1
  Host: server.example.com
  Upgrade: websocket # 核心：请求升级到WebSocket
  Connection: Upgrade # 配合Upgrade字段
  Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== # 随机密钥，用于验证
  Sec-WebSocket-Version: 13 # 协议版本，必须是13

• 服务器握手响应（关键头字段）：

  HTTP/1.1 101 Switching Protocols # 状态码表示协议切换成功
  Upgrade: websocket
  Connection: Upgrade
  Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= # 密钥验证结果

  验证逻辑：服务器将Sec-WebSocket-Key + 固定 GUID (258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11)，进行 SHA-1 哈希并 Base64 编码，得到Sec-WebSocket-Accept值

2. 数据传输

连接建立后，数据以帧 (Frame) 为单位传输，帧结构如下：

3. 连接维护与关闭

• 心跳机制：通过 Ping/Pong 帧检测连接状态，一方发送 Ping，另一方必须回复 Pong
• 关闭过程：
• 一方发送 Opcode=0x8 的关闭帧，包含关闭码和原因
• 另一方返回确认关闭帧
• 双方关闭 TCP 连接

四、WebSocket vs HTTP 核心区别

五、典型应用场景

六、Java 实现示例（Spring Boot）

以下是一个简单的 WebSocket 聊天服务器实现，基于 Spring Boot 的 WebSocket 支持：

// 1. 配置类
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
@Override
public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
// 注册处理器，允许跨域
registry.addHandler(chatHandler(), "/chat")
.setAllowedOrigins("*")
.withSockJS(); // 降级支持，兼容不支持WebSocket的浏览器
}

@Bean
public WebSocketHandler chatHandler() {
return new ChatWebSocketHandler();
}
}

// 2. 处理器类
public class ChatWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {
// 存储所有连接的会话
private static final Set<WebSocketSession> sessions =
Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
sessions.add(session);
System.out.println("新连接：" + session.getId());
}

@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
String payload = message.getPayload();
System.out.println("收到消息：" + payload);

// 广播消息给所有连接
for (WebSocketSession s : sessions) {
if (s.isOpen()) {
s.sendMessage(new TextMessage("用户[" + session.getId() + "]: " + payload));
}
}
}

@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
sessions.remove(session);
System.out.println("连接关闭：" + session.getId());
}
}

// 3. 前端测试代码
// <script>
// const socket = new WebSocket('ws://localhost:8080/chat');
// socket.onopen = () => console.log('连接成功');
// socket.onmessage = (event) => console.log('收到消息:', event.data);
// socket.send('Hello WebSocket!');
// </script>

七、面试速记版（核心考点）