面试题：网络编程之WebSocket连接管理基础

Question

请阐述在WebSocket连接管理中，如何处理连接的建立与关闭，以及常见的错误处理机制有哪些？

Answer 1

连接建立

1. 前端：
   • 使用 new WebSocket(url) 创建WebSocket对象，url 是服务器的WebSocket地址。例如：

   const socket = new WebSocket('ws://localhost:8080');
   

   • 监听 open 事件，当连接成功建立时触发。可以在这个事件中执行一些初始化操作，比如发送认证信息等。

   socket.onopen = function (event) {
       console.log('WebSocket连接已建立');
       socket.send('认证信息');
   };
   

2. 后端（以Node.js为例）：
   • 使用 ws 库（或其他WebSocket库）来创建WebSocket服务器。

   const WebSocket = require('ws');
   const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });
   wss.on('connection', function connection(ws) {
       console.log('新的WebSocket连接');
   });
   

   • 可以在连接时进行一些身份验证等操作，比如检查请求头中的认证信息。如果认证失败，可以关闭连接。

   wss.on('connection', function connection(ws, req) {
       const token = req.url.split('=')[1];
       if (!isValidToken(token)) {
           ws.close(1008, '认证失败');
           return;
       }
       console.log('认证通过，新的WebSocket连接');
   });
   

连接关闭

1. 前端：
   • 可以主动调用 socket.close() 方法关闭连接。例如：

   socket.close();
   

   • 监听 close 事件，当连接关闭时触发。可以在这个事件中做一些清理工作，比如取消未完成的请求等。

   socket.onclose = function (event) {
       console.log('WebSocket连接已关闭');
       // 清理操作
   };
   

2. 后端：
   • 调用 ws.close() 方法关闭指定的WebSocket连接。例如：

   wss.on('connection', function connection(ws) {
       // 某个条件满足时关闭连接
       if (someCondition) {
           ws.close(1000, '正常关闭');
       }
   });
   

   • 监听 close 事件，对连接关闭进行记录或做一些后续处理。

   wss.on('connection', function connection(ws) {
       ws.on('close', function close(code, reason) {
           console.log(`WebSocket连接关闭，代码: ${code}，原因: ${reason}`);
       });
   });
   

常见错误处理机制

1. 连接错误：
   • 前端：监听 error 事件，当WebSocket连接发生错误时触发。例如网络故障、服务器不可达等情况。

   socket.onerror = function (error) {
       console.error('WebSocket连接错误:', error);
       // 可以尝试重新连接
       setTimeout(() => {
           socket = new WebSocket('ws://localhost:8080');
       }, 5000);
   };
   

   • 后端：在服务器端创建WebSocket服务器时，监听 error 事件。例如端口被占用等错误。

   const WebSocket = require('ws');
   const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });
   wss.on('error', function error(err) {
       console.error('WebSocket服务器错误:', err);
   });
   

2. 数据处理错误：
   • 前端：在 message 事件处理中，如果接收到的数据格式不符合预期等情况，可以进行错误处理。

   socket.onmessage = function (event) {
       try {
           const data = JSON.parse(event.data);
           // 处理数据
       } catch (error) {
           console.error('数据解析错误:', error);
       }
   };
   

   • 后端：在接收和处理客户端发送的数据时，如果数据格式错误等，可以关闭连接并返回错误信息。

   wss.on('connection', function connection(ws) {
       ws.on('message', function message(data) {
           try {
               const jsonData = JSON.parse(data);
               // 处理数据
           } catch (error) {
               console.error('数据解析错误:', error);
               ws.close(1008, '数据格式错误');
           }
       });
   });
   

3. 协议错误：
   • 当客户端和服务器端使用的WebSocket协议版本不一致或违反协议规定时，会出现协议错误。在WebSocket库中，一般会自动处理协议相关的基本错误，如错误的握手等。但如果涉及自定义协议扩展等情况，需要在代码中进行额外的检查和处理。例如，在握手过程中检查协议版本是否匹配，如果不匹配，关闭连接并返回相应的错误信息。

   // 假设自定义协议有版本字段在请求头中
   wss.on('connection', function connection(ws, req) {
       const protocolVersion = req.headers['custom - protocol - version'];
       if (protocolVersion!== expectedVersion) {
           ws.close(1010, '协议版本不匹配');
           return;
       }
       // 正常处理连接
   });