基于WebSocket构建移动端实时应用

前言

对于传统的网络应用，大部分情况下使用的是Http短连接，这意味着你发送一次请求，服务器给你返回响应信息，然后连接就被断掉了。然而现实生活中，很多应用实际上是需要一种实时机制的支持，比如微信，你就需要实时收到对方发送的回复信息。对于应用处于后台的情况下，你可以使用系统级别的推送服务，比如iOS下的APNS和Android下的GCM。应用处于前台时呢，则需要自己去和服务端建立一个Http长连接或者轮询，这种方式对于服务器的性能要求还是比较高的。HTML5中提出了一种新的双向通信协议--WebSocket，本文尝试采用这种技术来实现以上的实时推送功能。

WebSocket

WebSocket是HTML5开始提供的一种在客户端和服务器间持久连接的双向通信网络技术。 WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准 RFC 6455，WebSocketAPI被W3C定为标准。协议本身使用新的ws://URL格式，但它是在标准HTTP上实现的。通过使用HTTP和 HTTPS端口，它避免了从Web代理后的网络连接站点时引入的各种问题。HTML5规范不只描述了协议本身，还描述了使用WebSocket编写客户端代码所需要的浏览器API。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。

服务端实现

服务端采用了非死book开源的Tornado框架，由于Tornado原生支持WebSocket协议，用它来实现服务端非常方便。

Tornado在WebSocket模块中提供了一个WebSocketHandler类。这个类提供了和已连接的客户端通信的WebSocket 事件和方法的钩子。当一个新的WebSocket连接打开时，open方法被调用，而on_message和on_close方法分别在连接接收到新的消息和客户端关闭时被调用。

此外，WebSocketHandler类还提供了write_message方法用于向客户端发送消息，close方法用于关闭连接。

以开关状态改变检测为例，服务端部署的代码如下：

class Switch(BaseModel):      __tablename__ = 'switch'              id = Column(Integer, primary_key = True)      name = Column(String(30))      status = Column(Boolean, server_default = text('False')) #开关当前状态      level = Column(Integer)                                  #最小可操作等级        callbacks = []      @classmethod      def register(cls, callback):          cls.callbacks.append(callback)        @classmethod      def unregister(cls, callback):          cls.callbacks.remove(callback)        def notifyCallbacks(self):          for callback in self.callbacks:              callback(self.id,self.status)

以上是封装的开关对象，使用了SQLAlchemy作为ORM，其中BaseModel是继承自declarative_base。定义了两个类方法，分别是注册和移除回调，另外一个实例方法来通知回调。

对外处理请求的handler: def callback(self,switch_id,status): self.write_message('{"switch_id":"%s","status":"%d"}'%(switch_id,status))

class GetSwitchStatusHandler(BaseWebsockHandler):        def open(self):          Switch.register(self.callback)        def on_close(self):          Switch.unregister(self.callback)           def on_message(self,msg):          pass        def callback(self,switch_id,status):          self.write_message('{"switch_id":"%s","status":"%d"}'%(switch_id,status))

BaseWebsockHandler继承自tornado.websocket.WebSocketHandler，在initialize中对于SQLAlchemy的session进行了初始化

由于在本例中不需要取客户端的上行消息，故直接pass调了on_message方法。callback方法则用来处理回调，将改变后的开关信息返回给客户端。

客户端实现

客户端使用了Square开源的SocketRocket。

在iOS工程中安装可以直接使用源码，也可以用CocoaPods安装，将以下依赖加入到PodFile中，再执行install命令即可

pod 'SocketRocket', '~> 0.3.1-beta2'

SocketRocket的核心是SRWebSocket这个类，需要在使用WebSocket连接的ViewController中实现SRWebSocketDelegate。

- (void)connect{            webSocket.delegate = nil;      [webSocket close];       webSocket = [[SRWebSocket alloc] initWithURLRequest:[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:SWITCH_STATUS_URL]]];      webSocket.delegate = self;      NSLog(@"Opening Connection...");      [webSocket open];  }    ···    pragma mark - SRWebSocketDelegate    - (void)webSocketDidOpen:(SRWebSocket *)webSocket;{      NSLog(@"Websocket Connected");  }    - (void)webSocket:(SRWebSocket *)webSocket didFailWithError:(NSError *)error;{      NSLog(@":( Websocket Failed With Error %@", error);      webSocket = nil;  }    - (void)webSocket:(SRWebSocket *)webSocket didReceiveMessage:(id)message;{      NSLog(@"Received \"%@\"", message);  }    - (void)webSocket:(SRWebSocket *)webSocket didCloseWithCode:(NSInteger)code reason:(NSString *)reason wasClean:(BOOL)wasClean;{      NSLog(@"WebSocket closed");      webSocket = nil;  }

把delegate指向自身，然后调用SRWebSocket中的方法发送请求即可。收到下行消息会调用didReceiveMessage这个方法，如果需要在请求时携带参数，可以用类似get请求的方法，将请求放在url字符串中。

到此为止WebSocket的基本功能就实现完毕了，完整demo可以参考我的Github。