WebSocket 技术是一种通信协议，可在客户端（Web 或移动应用程序）和服务器之间提供双向、全双工通信通道。它支持 Web 和移动应用程序中的实时通信，而不会产生与传统的基于 HTTP 的轮询或长轮询方法相关的开销和延迟。 WebSocket 在单个长期连接上运行，降低了打开和关闭多个连接的成本。此功能使其非常适合需要低延迟通信的应用程序，例如在线游戏、实时聊天、通知和数据流。

WebSocket 简化了应用程序架构并提高了性能和用户体验。尽管有好处，但实现 WebSocket 对于开发人员来说管理连接池、消息处理和服务器扩展等任务可能很复杂。这就是 WebSocket 框架和库通过简化 WebSocket 实现过程并提高其效率来帮助开发人员的地方。

在这里，我们列出了顶级 WebSocket 框架和库、它们的功能以及它们如何为高效的实时应用程序开发做出贡献。无论您是从头开始构建应用程序还是将 WebSocket 支持集成到现有项目中，这些实现都可以帮助您节省时间并简化开发过程。

套接字IO

Socket.IO 是一个流行的 JavaScript 库，可简化 Web 客户端和服务器之间的实时双向通信。虽然它使用 WebSocket 作为主要传输机制，但当 WebSocket 连接不可能时，它还提供 AJAX 长轮询和其他方法的后备方案。 Socket.IO 的一些主要功能包括：

  • 简单的 API： Socket.IO 提供了简单直观的 API ，抽象了 WebSocket 管理的复杂性，使创建和维护 WebSocket 连接变得更加容易。
  • 自动重连： Socket.IO 透明地处理连接丢失和重连，即使在不太可靠的网络环境中也能确保流畅的用户体验。
  • 基于事件的通信： Socket.IO 使用基于事件的模型，其中客户端和服务器发出并侦听事件，从而简化了数据的发送和接收。
  • 命名空间和房间支持： 该库支持将连接组织到命名空间和房间，从而可以轻松管理并向特定客户端组广播消息。
  • 二进制支持： Socket.IO支持在客户端和服务器之间直接发送二进制数据（例如图像或文件），无需进行base64编码和解码。
  • 社区： Socket.IO 拥有一个庞大、活跃的社区，这导致了社区贡献的丰富资源、扩展和第三方集成。

Socket.IO 适用于需要实时交互的各种应用程序，例如聊天应用程序、通知、分析和多人游戏。凭借其易于使用的 API 和广泛的功能，Socket.IO 使初学者和经验丰富的开发人员更容易理解 WebSocket 实现过程。

WebSocket节点

WebSocket-Node 是一个仅专注于 Node.js 平台的 WebSocket 库。它提供了一个简单高效的 WebSocket 实现，与 Node.js 的各个版本兼容，从最旧的版本到最新的版本。 WebSocket-Node适合使用Node.js作为主要开发环境的开发人员，并且可以轻松与其他流行的Node.js框架（如Express和Koa）集成。

WebSocket节点的特点

  • 高性能： WebSocket-Node 旨在提供高性能，使开发人员能够以最小的开销创建可扩展的实时应用程序。
  • 灵活的协议支持： WebSocket-Node 同时支持 WebSocket 协议 (RFC-6455) 和较旧的 HyBi 草案规范。这种灵活性可确保您的 WebSocket 服务器与各种浏览器和 WebSocket 客户端库兼容。
  • 安全连接： 该库支持传输层安全（TLS）加密连接，确保客户端和服务器之间数据的安全传输。
  • 可扩展性： WebSocket-Node 提供了许多配置选项和挂钩来自定义服务器行为，从而可以根据您的项目要求扩展其功能。
  • 活跃社区： WebSocket-Node 项目有一个活跃社区，在 GitHub 上定期更新和增强。

WebSocket-Node 的优点和缺点

WebSocket-Node 提供了一个高效且易于 Node.js 平台上的开发人员使用的库。以下是其优点和缺点：

优点：

  • 简单的 API，可以轻松在 Node.js 应用程序中实现 WebSockets。
  • 针对 Node.js 平台优化的高性能 WebSocket 服务器实现。
  • 全面的协议支持确保与各种浏览器和其他 WebSocket 客户端的兼容性。
  • 支持 TLS 安全连接。

缺点：

  • 其对 Node.js 平台的关注有限，这可能不适合寻求更通用解决方案的开发人员。
  • 不包括对开箱即用的分布式系统的水平扩展或消息代理的内置支持。

行动电缆

ActionCable 是由 Ruby on Rails 背后的团队开发的 WebSocket 框架。它旨在帮助开发人员将 WebSocket 顺利集成到他们的 Rails 应用程序中，提供与 Rails 核心概念和范例配合使用的实时通信层。

行动电缆的特点

  • Rails 集成： ActionCable 是作为 Rails 的本机部分构建的，这使得它可以轻松地与 Rails 应用程序的其余部分集成，尤其是有效地使用 Rails 约定和模式。
  • 通道： 通道是 ActionCable 中的一个关键概念，它允许开发人员在应用程序内创建逻辑通信单元。通道提供了一种有组织的方式来对 WebSocket 连接进行分组并处理应用程序中不同功能的消息。
  • 发布/订阅系统： ActionCable 使用发布/订阅模型进行消息广播和订阅，允许服务器和客户端之间的解耦通信。
  • 安全连接： 与大多数 WebSocket 框架一样，ActionCable 通过传输层安全性 (TLS) 支持安全加密连接。
  • 并发性： ActionCable 使用 Ruby 的事件 I/O 库内置了对并发连接的支持，允许框架在单个服务器进程上处理许多并发 WebSocket 连接。

ActionCable 的优点和缺点

对于希望向其应用程序添加实时通信功能的 Rails 开发人员来说，ActionCable 是一个不错的选择。以下是它的优点和缺点：

优点：

  • 与 Rails 应用程序轻松集成，受益于 Rails 约定和最佳实践，从而提高开发人员的工作效率。
  • 用于 WebSocket 通信的基于通道的组织结构。
  • 支持可实现解耦和广播功能的发布/订阅系统。
  • 内置并发支持可有效处理多个 WebSocket 连接。

缺点：

  • ActionCable 专为 Rails 设计，可能不适合使用其他框架或编程语言的开发人员。
  • 可扩展性可能受到 Rails 的单进程性质的限制，需要额外的配置和设置才能在分布式系统中实现水平扩展。

WS

ws 库是一个为 Node.js 平台开发的简约、轻量级、高性能的 WebSocket 库。它非常适合需要为其 Node.js 应用程序提供简单 WebSocket 解决方案且不需要 Socket.IO 等更全面的框架提供的广泛功能的开发人员。

ws的特点

  • 高性能： ws 的开发考虑了性能，提供快速高效的 WebSocket 服务器实现。
  • 简约的API： 该库提供了简单易用的API，允许您在应用程序中快速实现WebSocket连接。
  • 协议支持： ws 支持WebSocket协议（RFC-6455），并与大多数现代浏览器和WebSocket客户端库兼容。
  • 安全连接： 与其他 WebSocket 库一样， ws 支持使用传输层安全性 (TLS) 的安全加密连接。
  • 占用空间小： ws 具有简约的设计和小型代码库，与功能丰富的 WebSocket 库相比，占用的内存和磁盘空间更小。

ws的优点和缺点

ws 库非常适合喜欢轻量级且简约的 WebSocket 解决方案的开发人员。以下是其主要优点和缺点：

优点：

  • Node.js 的高性能 WebSocket 实现。
  • 简单易用的 API，可实现快速 WebSocket 集成。
  • 简约设计，内存和磁盘空间占用更小。
  • 支持 TLS 安全连接。

缺点：

  • 与更全面的 WebSocket 框架和库相比，功能集有限。
  • 需要针对水平扩展和分布式系统进行额外的设置和配置。

姜戈频道

Django Channels 是一个用于 Django Web 应用程序的流行 WebSocket 库。它通过添加异步模式来处理 WebSocket 典型的长期连接，从而扩展 Django 以优雅地处理 WebSocket 和其他异步协议。 Django Channels 用事件驱动模型取代了 Django 的默认请求响应模型，该模型允许可扩展的实时并发性，这是基于 WebSocket 的应用程序的一项重要功能。

主要特征：

  • 异步支持： Django Channels 使用完全事件驱动的核心扩展了 Django，从而可以处理并发连接和异步任务。
  • WebSocket 集成： Django Channels 包括原生 WebSocket 支持以及易于使用的界面和自定义通道层。
  • 文档齐全： Django Channels 文档齐全，使开发人员可以轻松上手并有效使用 WebSocket 库。
  • 社区支持： Django Channels 得到了大型开发人员社区的支持，培育了一个由包、插件和教程组成的健康生态系统。
  • 可扩展性： Django Channels 是为了可扩展性而构建的，允许多个应用程序实例有效地协作和服务请求。

Django Channels

图片来源：TestDriven.io

优点：

  • 与现有 Django 应用程序轻松集成
  • 访问 Django 丰富的包和插件生态系统
  • 经过严格测试并有详细记录

缺点：

  • 特定于 Django Web 应用程序
  • 如果不熟悉 Django，需要一些学习曲线

Django Channels 是一个强大的 WebSocket 库，适合希望向其应用程序添加 WebSocket 功能的 Django 开发人员。凭借异步支持和内置 WebSocket 集成，该库可以使用熟悉的 Django 框架轻松构建可扩展的实时 Web 应用程序。

ASP.NET SignalR

ASP.NET SignalR 是一个用于 ASP.NET 应用程序的库，可以使用 WebSocket 和其他持久连接方法轻松添加与客户端的实时双向通信。它可以即时自动更新客户端内容，提供无缝的用户体验。 SignalR 管理服务器和客户端之间的连接、消息调度和通信。

主要特征：

  • 实时通信： SignalR 使用 WebSocket 和其他持久连接方法实现服务器和客户端之间的实时通信。
  • 自动传输回退： 如果环境不支持 WebSockets，SignalR 会自动回退到替代通信方法，例如长轮询或服务器发送的事件。
  • 连接管理： SignalR 处理服务器和客户端连接管理，使开发人员能够专注于特定于应用程序的逻辑。
  • 可扩展性： SignalR 可以使用各种背板（例如 Azure SignalR 服务、Redis 或 SQL Server）扩展到多个服务器。
  • 跨平台兼容性： SignalR 可与 ASP.NET Core 和传统 ASP.NET 应用程序配合使用，使其能够服务于各种项目。

优点：

  • 与 ASP.NET 应用程序轻松集成
  • 自动运输后备机制
  • 支持跨多个服务器横向扩展
  • 有详细记录并得到大型社区的支持

缺点：

  • 特定于 ASP.NET Web 应用程序
  • 与某些非 Microsoft 平台不完全兼容

ASP.NET SignalR 是使用 ASP.NET 应用程序的开发人员的绝佳选择。凭借其自动传输回退、高效的连接管理和可扩展性选项， ASP.NET SignalR 可以轻松在服务器和客户端之间构建稳定、实时的通信通道。

垂直x

Vert.x 是一个构建在 Java 虚拟机 (JVM) 上的轻量级、高性能、多语言事件驱动应用程序框架。它的灵感来自 Node.js，专注于非阻塞、反应式编程模型，以最少的资源使用实现高并发性。 Vert.x支持多种语言，包括JavaScript、Ruby、Groovy和Scala，使得该框架具有很强的适应性。 Vert.x 具有原生 WebSocket 支持，使开发人员能够轻松创建实时应用程序。

主要特征：

  • 多语言： Vert.x 支持多种语言，允许开发人员使用他们喜欢的语言构建应用程序。
  • 高性能： Vert.x 专注于非阻塞、事件驱动的编程，以实现高可扩展性和卓越的性能。
  • WebSocket 支持： Vert.x 提供原生 WebSocket 支持，使构建实时应用程序变得简单。
  • 微服务架构： Vert.x 专为构建基于微服务的应用程序而设计，利用其事件驱动、非阻塞设计。
  • 活跃的社区： Vert.x 拥有强大的社区支持和广泛的库、扩展和插件生态系统。

优点：

  • 支持多种语言
  • 经过验证的高性能和可扩展性
  • 非常适合微服务架构
  • 活跃的社区和生态系统

缺点：

  • 如果不熟悉反应式编程，则需要一些学习曲线
  • 与特定 Web 框架的简化集成较少

Vert.x 是一个优秀的框架，用于使用多语言、事件驱动的方法构建高性能、可扩展的 WebSocket 应用程序。原生 WebSocket 支持与 Vert.x 的轻量级设计和对多种语言的支持相结合，使其成为开发高效实时 Web 应用程序的强大工具。

Spring WebFlux

Spring WebFlux 是一个非阻塞反应式 Web 框架，是更广泛的 Spring 框架生态系统的一部分。该框架向 Spring Web 应用程序引入了反应式编程和异步处理，为 WebSocket 开发提供了卓越的基础。

主要特点

  • 异步和非阻塞： Spring WebFlux 利用 Reactor，这是一个完全响应式基础，可为高负载和延迟敏感的应用程序提供出色的支持。
  • Spring 生态系统： Spring WebFlux 包含经过验证的 Spring 框架集成生态系统，例如 Spring Security、Spring Data 和 Spring Boot，从而简化了开发过程。
  • 编程模型： Spring WebFlux 提供基于注释的编程模型和函数式编程模型，使开发人员能够为他们的项目选择最舒适、最有效的方法。
  • WebSocket 客户端和服务器支持： Spring WebFlux 提供了广泛的 API 用于开发 WebSocket 客户端和服务器。 API 的声明性性质允许轻松处理 WebSocket 事件、消息缓冲等。

优点：

  • Spring WebFlux 是流行的 Spring 生态系统的一部分，这意味着它受益于 Spring 提供的大量资源和社区。
  • 反应式编程模型和非阻塞 I/O 可确保出色的应用程序性能并实现高效的资源利用。
  • 开发人员可以利用更广泛的 Spring 框架提供的功能和集成，从而减少对第三方库的需求。
  • Spring WebFlux 提供了优秀的文档和支持。

缺点：

  • WebFlux 的反应式编程模型可能会给刚接触反应式编程的开发人员带来陡峭的学习曲线。
  • 对于不需要非阻塞 I/O 或反应式功能的项目，与其他 WebSocket 框架和库相比，使用 WebFlux 可能有些过头了。

龙卷风网络套接字

Tornado 是一个开源、非阻塞的 Python Web 服务器和 Web 应用程序框架。它专注于处理许多并发连接，使其成为使用 WebSocket 的实时应用程序的理想选择。

主要特点

  • 异步 I/O： Tornado 依赖于异步 I/O 核心，能够处理数千个开放连接，这对于开发基于 WebSocket 的应用程序至关重要。
  • 简单的 API： Tornado 提供了简单的 WebSocketHandler API，使开发人员可以轻松实现服务器端 WebSocket 连接并处理客户端通信。
  • 可扩展性： Tornado 默认支持单线程模式，但开发人员可以使用进程和异步 I/O 扩展其应用程序。
  • 与其他Python库集成： Tornado可以轻松地与现有Python库和框架集成，为开发人员提供灵活性和易用性。

优点：

  • Tornado 的异步 I/O 内核使其能够同时处理许多打开的连接，使其成为实时应用程序的绝佳选择。
  • Tornado 提供简单的 API 并且易于设置，有助于加快开发速度。
  • 作为一个基于 Python 的解决方案，Tornado 与其他流行的 Python 库和框架很好地集成。
  • Tornado 拥有活跃的社区和丰富的文档，可以帮助开发人员快速入门。

缺点：

  • 与市场上的其他选项相比，Tornado 的 WebSocket 功能似乎相对有限。
  • 作为基于Python的解决方案，Tornado并不适合使用其他编程语言开发的项目。

AppMaster平台中的WebSocket库

AppMaster 是一个强大的 无代码 平台，用于创建后端、Web 和 移动应用程序 。该平台采用了包括 WebSocket 在内的现代 Web 技术，允许开发人员实现实时功能。 AppMaster 支持与服务器 endpoints 和基于 Websocket 的业务流程的各种 WebSocket 框架集成。这确保您可以在平台内利用您喜欢的 WebSocket 库或框架，从而轻松高效地部署和管理实时 Web 应用程序。

此外， AppMaster 为您的应用程序生成源代码、运行测试并打包应用程序以进行部署。这消除了与 WebSocket 集成相关的手动编码和配置任务，从而显着加快了应用程序开发过程。

通过将 WebSocket 库集成到 AppMaster 平台中，开发人员可以享受现代实时通信技术的好处，而不会产生与手动实现的解决方案相关的技术债务。这种灵活性和易用性使 AppMaster 成为基于 WebSocket 的应用程序开发的首选。

WebSocket 框架和库的比较

每个 WebSocket 框架和库都有其独特的优点和缺点。为了更好地了解它们的功能、性能和对您的项目的适用性，让我们比较一下前面讨论的一些流行的 WebSocket 框架和库：

  • Socket.IO： 主要受 JavaScript 开发人员欢迎的选择，它提供跨浏览器支持并与主要 Web 框架轻松集成。 Socket.IO 在使用简单性方面表现出色，但由于其依赖于 JavaScript，因此在高性能 Web 和移动应用程序方面可能会受到限制。
  • WebSocket-Node： 专门针对 Node.js 应用程序的 WebSocket 实现，由于其用 C++ 编写的本机部分，它获得了显着的性能提升。它提供压缩扩展支持等高级功能，使其成为面向性能的应用程序的理想选择。但它仅限于 Node.js 环境，限制了其多功能性。
  • ActionCable： 在 Ruby on Rails 生态系统中开发，专注于简单性和约定优于配置。它非常适合 Rails 开发人员，但缺乏对其他 Web 框架和语言的支持，使其通用性较差。
  • ws： 一个轻量级的 WebSocket 库，简约、快速且高度可扩展，支持 Node.js，为需要高性能且简单的 WebSocket 实现的 Node.js 开发人员提供了一个不错的选择。
  • Django Channels： 专为 Django Web 框架构建，它为 Python 应用程序带来异步通信，提供与现有 Django 项目的无缝集成。 Django Channels 最适合使用 Django 的 Python 开发人员，但对于非 Django 用户可能不是最佳选择。
  • ASP.NET SignalR： 用于 ASP.NET 应用程序的成熟 WebSocket 框架，它提供了多种传输回退选项和广泛的附加功能。对于 .NET 开发人员来说，它是一个绝佳的选择，但可能不适合不使用 .NET 生态系统的项目。
  • Vert.x： 一种多语言事件驱动的应用程序框架，支持与 Java、JavaScript、Ruby 等多种编程语言进行 WebSocket 通信。由于其事件驱动和非阻塞设计，它非常适合高性能应用程序，但需要有关 Vert.x 本身和其他异步编程概念的特定知识。
  • Spring WebFlux： 广泛使用的 Spring 生态系统中强大的反应式 WebSocket 框架。 Spring WebFlux 使开发人员能够创建高性能 Web 应用程序，同时保持与更广泛的 Spring 生态系统的兼容性。它陡峭的学习曲线和对 Spring 生态系统的依赖使其不太适合非 Spring 项目。
  • Tornado Websockets： 一个基于Python的WebSocket库，专为高性能和大量并发连接而设计，非常适合旨在构建高效实时应用程序的Python开发人员。尽管如此，它的性能和功能集可能无法与其他一些 WebSocket 框架（如 Vert.x 或 Spring WebFlux）相匹配。

如何为您的项目选择正确的 WebSocket 工具

为您的项目选择正确的 WebSocket 工具取决于多个因素，例如您首选的开发环境、编程语言和项目要求。以下是做出决定时需要考虑的一些关键方面：

  • 开发环境： 评估您所需的 WebSocket 工具与当前开发设置（无论是特定语言、框架还是平台）的兼容性。例如，使用 Django Channels 仅适用于 Python 中基于 Django 的应用程序。
  • 性能： 确定您的性能要求并搜索满足这些需求的 WebSocket 框架和库。一些库（例如 Vert.x 和 Tornado Websockets）在高性能应用程序中表现出色，而其他库（例如 Socket.IO）则更适合简单且跨浏览器兼容的应用程序。
  • 可扩展性： 如果担心可扩展性，请选择以最少的配置和设置提供简单扩展选项的工具，例如 Spring WebFlux 或 Vert.x。
  • 集成： 对于那些已经使用 AppMaster 这样的 no-code 平台的人，请确保您选择的 WebSocket 工具可以轻松地与您现有的开发解决方案集成。
  • 易于使用： 如果您是 WebSocket 开发的初学者或更喜欢更简单的工具，请寻找具有简单设置和使用的库或框架。
  • 社区支持： 选择具有活跃社区支持和频繁更新的 WebSocket 工具，确保您在需要时获得帮助。例如，Socket.IO 和 Django Channels 拥有大型社区和广泛的文档。
  • 许可和成本： 在使用 WebSocket 工具之前，请考虑许可条款、可能的费用以及任何其他限制。
  • 项目特定功能： 考虑您的项目所需的任何独特或自定义功能，并评估每个 WebSocket 工具支持这些要求的能力。

结论

WebSocket 框架和库是在 Web 和移动应用程序中实现实时通信功能时简化开发过程的重要工具。通过仔细考虑项目的独特之处并比较各种 WebSocket 工具的功能、性能和可扩展性，您可以选择最适合您需求的解决方案。

特别是如果您使用像 AppMaster 这样的 no-code 平台，集成 WebSocket 库可以进一步提高开发效率，同时保持 no-code 解决方案的优势。评估各种 WebSocket 选项并选择最佳工具来构建高效、丰富且交互式的实时应用程序至关重要。