WebSocket长连接应用场景

最近更新时间:2017-03-09 11:00:45

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没事打开小程序,和附近的人剪刀石头布,想来就来,想走就走。谁能成为武林高手?!

微信小程序提供了一套在微信上运行小程序的解决方案,有比较完整的框架、组件以及 API,在这个平台上面的想象空间很大。

腾讯云拿到了小程序内测资格,研究了一番之后,发现微信支持 WebSocket 还是很值得玩味的。这个特性意味着我们可以做一些实时同步或者协作的小程序。

这篇文章分享一个简单的剪刀石头布的小游戏的制作,希望能对想要在小程序中使用 WebSocket 的开发者有帮助。

剪刀石头布小游戏截图

整个游戏非常简单,连接到服务器后自动匹配在线玩家(没有则分配一个机器人),然后两人进行剪刀石头布的对抗游戏。当对方进行拳头选择的时候,头像会旋转,这个过程使用 WebSocket 会变得简单快速。

部署和运行

拿到了本小程序源码的朋友可以尝试自己运行起来。

整体架构

整体架构

小程序的架构非常简单,这里有两条网络同步,一条是 HTTPS 通路,用于常规请求。对于 WebSocket 请求,会先走 HTTPS 后再切换协议到 WebSocket 的 TCP 连接,从而实现全双工通信。

1. 准备域名和证书

在微信小程序中,所有的网路请求受到严格限制,不满足条件的域名和协议无法请求,具体包括:

  • 只允许和在 MP 中配置好的域名进行通信,如果还没有域名,需要注册一个
  • 网络请求必须走 HTTPS 协议,所以你还需要为你的域名申请一个证书

域名注册好之后,可以登录微信公众平台配置通信域名了。

配置通信域名

2. 云主机和镜像部署

剪刀石头布的服务器运行代码和配置已经打包成腾讯云 CVM 镜像,大家可以直接使用

腾讯云用户可以免费领取礼包,体验腾讯云小程序解决方案。

选择服务市场镜像

镜像部署完成之后,云主机上就有运行 WebSocket 服务的基本环境、代码和配置了。

镜像已包含所有小程序的服务器环境与代码,需要体验其它小程序的朋友无需重复部署

3. 配置 HTTPS

镜像中已经部署了 nginx,需要在 /etc/nginx/conf.d 下修改配置中的域名、证书、私钥。

证书 Nginx 配置

配置完成后,即可启动 nginx。

nginx

4. 域名解析

我们还需要添加域名记录解析到我们的云服务器上,这样才可以使用域名进行 HTTPS 服务。

在腾讯云注册的域名,可以直接使用云解析控制台来添加主机记录,直接选择上面购买的 CVM。

添加域名解析

解析生效后,我们在浏览器使用域名就可以进行 HTTPS 访问。

HTTPS 访问效果图

5. 启动 WebSocket 服务

在镜像的 nginx 配置中(/etc/nginx/conf.d),已经把 /applet/websocket 的请求转发到 http://127.0.0.1:9595 处理。我们需要把 Node 实现的 WebSocket 服务在这个端口里运行起来。

进入镜像中源码位置:

cd /data/release/qcloud-applet-websocket

使用 pm2 启动服务:

pm2 start process.json

启动效果

6. 启动微信小程序

在微信开发者工具中修改小程序源码中的 config.js 配置,把通讯域名修改成上面申请的域名。完成后点击调试即可连接到 WebSocket 服务进行游戏。

修改通信域名

配置完成后,运行小程序就可以看到成功搭建的提示!

成功搭建微信小程序

为什么要用 WebSocket

使用传统的 HTTP 轮询或者长连接的方式也可以实现类似服务器推送的效果,但是这类方式都存在资源消耗过大或推送延迟等问题。而 WebSocket 直接使用 TCP 连接保持全双工的传输,可以有效地减少连接的建立,实现真正的服务器通信,对于有低延迟有要求的应用是一个很好的选择。

目前浏览器对 WebSocket 的支持程度已经很好,加上微信小程序的平台支持,这种可以极大提高客户端体验的通信方式将会变得更加主流。

Server 端需要实现 WebSocket 协议,才能支持微信小程序的 WebSocket 请求。鉴于 SocketIO 被广泛使用,剪刀石头布的小程序,我们选用了比较著名的 SocketIO 作为服务端的实现。

Socket IO 的使用比较简单,仅需几行代码就可启动服务。

export class Server {

    init(path: string) {
        /** Port that server listen on */
        this.port = process.env.PORT;

        /** HTTP Server instance for both express and socket io */
        this.http = http.createServer();

        /** Socket io instance */
        this.io = SocketIO(this.http, { path });

        /** Handle incomming connection */
        this.io.on("connection", socket => {
            // handle connection
        });
    }

    start() {
        this.http.listen(this.port);
        console.log(`---- server started. listen : ${this.port} ----`);
    }
}

const server = new Server();
server.init("/applet/ws/socket.io");
server.start();

但是,SocketIO 和一些其它的服务器端实现,都有其配套的客户端来完成上层协议的编码解码。但是由于微信的限制(不能使用 window 等对象), SocketIO 的客户端代码在微信小程序平台上是无法运行的。

经过对 SocketIO 通信进行抓包以及研究其客户端源码,笔者封装了一个大约 100 行适用于微信小程序平台的 WxSocketIO 类,可以帮助开发者快速使用 SocketIO 来进行 WebSocket 通信。

const socket = new WxSocketIO();
socket.on('hi', packet => console.log('server say hi: ' + packet.message));
socket.emit('hello', { from: 'techird' });

如果想要使用微信原生的 API,那么在服务器端也可以直接使用 ws 来实现 W3C 标准的接口。不过 SocketIO 支持多进程的特性,对于后续做横向扩张是很有帮助的。腾讯云在后面也会有计划推出支持大规模业务需求的 WebSocket 连接服务,减小业务的部署成本。

通信协议设计

实现一个多客户端交互的服务,是需要把中间涉及到所有的消息类型都设计清楚的,就像是类似剪刀石头布这样一个小程序,都有下面这些消息类型。

消息 方向 说明
hello c => s 客户端连上后发送 hello 信息,告知服务器自己身份以及位置。
hi s => c 服务器响应客户端打招呼,并且反馈附近有多少人
join c => s 客户端请求加入一个房间进行游戏
leave c => s 客户端请求退出房间
start s => c 房间里面全部人都 ready 后,会发送游戏开始的信号,并且告知客户端游戏时间。
choice c => s 客户端选择出剪刀、石头还是布
face c => s 客户端更新自己的表情
movement s => c 有用户更新选择或者更新表情会通知其它用户
result s => c 超过选择时间后,游戏结束,广播游戏结果

具体每个消息的参数可以参考源码里的 server/protocol.brief.md

服务器逻辑

服务器的逻辑很简单:

  • 收到用户请求加入房间(join),就寻找还没满的房间
    • 找到房间,则加入
    • 没找到房间,创建新房间
  • 有用户加入的房间检查是否已满,如果已满,则:
    • 给房间里每个用户发送开始游戏的信号(start
    • 启动计时器,计时器结束后进行游戏结算
  • 游戏结算
    • 两两之间 PK,赢方分数加一,输方减一,最终得每个玩家基本得分 x
    • 对于每个玩家,如果分数 x 大于 0,则视为胜利,连胜次数加一,否则连胜次数归零
    • 本局得分为分数 x 乘以连胜次数
  • 发送本局游戏结果给房间里的每位玩家

微信端实现

微信小程序直接使用上面的协议,针对不同的场景进行渲染。整体的状态机如下。

状态机

状态机整理清楚后,就是根据状态机来控制什么时候发送消息,接到消息后如何处理的问题了。具体实现请参照 app/pages/game/game.js 里的源码。

以上信息是否解决您的问题?