Android最佳实践——深入浅出WebSocket协议

人生处万类,知识最为贤。这篇文章主要讲述Android最佳实践——深入浅出WebSocket协议相关的知识，希望能为你提供帮助。
首先明确一下概念， WebSocket协议是一种建立在TCP连接基础上的全双工通信的协议。概念强调了两点内容：

TCP基础上
全双工通信

那么什么是全双工通信呢？

全双工就是指客户端和服务端可以同时进行双向通信，强调同时、双向通信

WebSocket可以应用于即时通信等场景，比如现在直播很火热，直播中的弹幕也可以使用WebSocket去实现。
WebSocket的协议内容可以见 The WebSocket Protocol，讲得最全面的官方说明。简单介绍可以见维基百科WebSocket
在android客户端，一般可以使用下面的库完成WebSocket通信

okhttp，一般人我不告诉他okhttp还可以用来进行WebSocket通信
Java-WebSocket，纯java实现的WebSocket客户端和服务端实现

那么在没有服务端支持的情况下，我们客户端如何进行WebSocket的测试呢？一般人我也不告诉他！答案还是okhttp，这次是okhttp的扩展模块mockserver，不过最新版本的okhttp已经把WebSocket合入okhttp核心库中去了，如果你用的版本比较低，就可能需要依赖okhttp-ws模块。
先来看协议内容组成，先上一张神图

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【Android最佳实践——深入浅出WebSocket协议】WebSocket按上面图中协议规则进行传输，上图称为一个数据帧。

FIN，共1位，标记消息是否是最后1帧， 1个消息由1个或多个数据帧构成，若消息由1帧构成，起始帧就是结束帧。
RSV1， RSV2， RSV3，各1位，预留位，用于自定义扩展。如果没有扩展，各位值为0；如果定义了扩展，即为非0值。如果接收的帧中此处为非0，但是扩展中却没有该值的定义，那么关闭连接。
OPCODE，共4位，帧类型，分为控制帧和非控制帧。如果接收到未知帧，接收端必须关闭连接。已定义的帧类型如下图所示：

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除了上图中的0， 1， 2外（ 0x0， 0x1， 0x2）， 3-7(0x3-0x7)暂时没有进行定义，为以后的非控制帧保留。
除了上图中的8， 9， 10（ 0x8， 0x9， 0xA)外， 11-15(0xB-0xF)暂时没有进行定义，为以后的控制帧保留。
消息的分片，一般来说，对于一个长度较小的消息，可以使用1帧完成消息的发送，比如说文本消息， Fin的值为1，表示结束， Opcode值不能为0， 0表示后续还有数据帧会发送过来。
而对于一些长度较长的消息，则需要将消息进行分片发送。比如语音消息，这时候起始帧的FIN值为0， Opcode为非0，接着是若干帧（ FIN值都为0， Opcode值为0），结束帧FIN值为1， Opcode值为0。
WebSocket的控制帧有3种，关闭帧、Ping帧、Pong帧，关闭帧很好理解，客户端如果收到关闭帧直接关闭连接即可，当然客户端也可以发送关闭帧给服务器端。而Ping帧和Pong帧则是WebSocket的心跳检测，用于保证客户端是在线的，一般来说，只有服务端给客户端发送Ping帧，然后客户端发送Pong帧进行回应，表示自己还在线，可以进行后续通信。

MASK，共1位，掩码位，表示帧中的数据是否经过加密，客户端发出的数据帧需要经过掩码处理，这个值都是1。如果值是1，那么Masking-key域的数据就是掩码秘钥，用于解码PayloadData，否则Masking-key长度为0。

WebSocket协议规定数据通过帧序列传输。客户端必须对其发送到服务器的所有帧进行掩码处理。
服务器一旦收到无掩码帧，将关闭连接。服务器可能发送一个状态码是1002（表示协议错误）的Close帧。
而服务器发送客户端的数据帧不做掩码处理，一旦客户端发现经过掩码处理的帧，将关闭连接。客户端可能使用状态码1002。
更多状态码如下图所示：

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Payload len， 7位或者7+ 16位或者7+ 64位，表示数据帧中数据大小，这里有好几种情况。
- 如果值为0-125，那么该值就是payload data的真实长度。
- 如果值为126，那么该7位后面紧跟着的2个字节就是payload data的真实长度。
- 如果值为127，那么该7位后面紧跟着的8个字节就是payload data的真实长度。
- 长度遵循一个原则，就是用最少的字节表示长度，举个例子，当payload data的真实长度是124时，在0-125之间，必须用7位表示；不允许将这7位表示成126或者127，然后后面用2个字节或者8个字节表示124，这样做就违反了原则。
Masking-key ， 0或者4个字节，当MASK位为1时， 4个字节，否则0个字节。如果MASK值为1，则发出去的数据需要经过加密处理，加密流程如下：