HOW - 保证 WebSocket 持续正常连接

一、基于 React 的 WebSocket

下面是一个React版本的WebSocket连接代码示例，展示了如何在React组件中实现WebSocket连接、心跳机制以及自动重连功能。

WebSocketManager.js

首先，我们可以创建一个 WebSocketManager 类来封装WebSocket的逻辑，包括连接、心跳和重连。

// WebSocketManager.jsclass WebSocketManager {constructor(url) {this.url = url;this.ws = null;// Ping和Pong是websocket里的心跳，用来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，然后客户端发送Pong来回应，表明自己仍然在线this.pingInterval = null;this.pongTimeout = null;this.reconnectDelay = 5000; // 5秒后重新连接}connect() {this.ws = new WebSocket(this.url);this.ws.onopen = () => {console.log('Connected');this.startHeartbeat();};this.ws.onclose = (event) => {console.log(`Connection closed: ${event.reason}`);clearInterval(this.pingInterval);clearTimeout(this.pongTimeout);setTimeout(() => this.connect(), this.reconnectDelay);};this.ws.onerror = (error) => {console.error(`WebSocket error: ${error.message}`);};this.ws.onmessage = (event) => {const message = JSON.parse(event.data);if (message.type === 'pong') {console.log('Received pong');clearTimeout(this.pongTimeout);} else {this.handleMessage(message);}};}startHeartbeat() {this.pingInterval = setInterval(() => {if (this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {this.ws.send(JSON.stringify({ type: 'ping' }));this.pongTimeout = setTimeout(() => {console.warn('Pong timeout, closing connection');this.ws.close();}, 5000);}}, 30000);}handleMessage(message) {// 处理接收到的其他消息console.log('Received message:', message);}send(data) {if (this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {this.ws.send(JSON.stringify(data));}}
}export default WebSocketManager;

App.js

然后，在React组件中使用这个 WebSocketManager。

// App.jsimport React, { useEffect } from 'react';
import WebSocketManager from './WebSocketManager';const App = () => {useEffect(() => {const wsManager = new WebSocketManager('ws://example.com/socket');wsManager.connect();// 清理函数，组件卸载时关闭 WebSocket 连接return () => {if (wsManager.ws) {clearInterval(wsManager.pingInterval);clearTimeout(wsManager.pongTimeout);wsManager.ws.close();}};}, []);return (<div className="App"><h1>WebSocket Demo</h1>{/* 其他组件或内容 */}</div>);
};export default App;

解释

1. WebSocketManager 类

   • 封装 WebSocket 连接的逻辑，包含连接、心跳和重连功能。
   • connect 方法用于建立 WebSocket 连接并设置相应的事件处理器。
   • startHeartbeat 方法实现心跳机制，每隔30秒发送一次 ping 消息，如果5秒内没有收到 pong 响应，则关闭连接并触发重连。
   • handleMessage 方法处理接收到的其他消息，可以根据需要进行扩展。
   • send 方法用于发送消息。

2. App 组件

   • 使用 useEffect 在组件挂载时创建 WebSocketManager 实例并建立连接，在组件卸载时清理定时器和关闭连接。

通过这种方式，可以在 React 项目中实现稳定的 WebSocket 连接，并具备自动重连和心跳检测功能。

注意：避免无限制重连

上面的示例中，客户端会一直尝试重连。每当连接关闭时，都会在5秒后重新尝试连接。这样可以确保在网络暂时中断或服务器暂时不可用的情况下，客户端能够自动恢复连接。

如果希望更精细地控制重连行为，例如限制重连次数或逐步增加重连间隔，可以进行以下改进：

1. 限制重连次数

   • 可以增加一个变量来记录重连次数，并在超过最大重连次数后停止重连。

2. 逐步增加重连间隔

   • 可以使用指数退避（exponential backoff）算法来逐步增加重连间隔，以避免频繁重连。

下面是改进后的 WebSocketManager 类：

// WebSocketManager.jsclass WebSocketManager {constructor(url) {this.url = url;this.ws = null;this.pingInterval = null;this.pongTimeout = null;this.reconnectDelay = 5000; // 初始重连延迟this.maxReconnectDelay = 30000; // 最大重连延迟this.reconnectAttempts = 0; // 重连次数this.maxReconnectAttempts = 10; // 最大重连次数}connect() {this.ws = new WebSocket(this.url);this.ws.onopen = () => {console.log('Connected');this.reconnectAttempts = 0; // 重置重连次数this.reconnectDelay = 5000; // 重置重连延迟this.startHeartbeat();};this.ws.onclose = (event) => {console.log(`Connection closed: ${event.reason}`);clearInterval(this.pingInterval);clearTimeout(this.pongTimeout);if (this.reconnectAttempts < this.maxReconnectAttempts) {this.reconnectAttempts++;setTimeout(() => this.connect(), this.reconnectDelay);this.reconnectDelay = Math.min(this.reconnectDelay * 2, this.maxReconnectDelay); // 指数退避} else {console.log('Max reconnect attempts reached. Giving up.');}};this.ws.onerror = (error) => {console.error(`WebSocket error: ${error.message}`);};this.ws.onmessage = (event) => {const message = JSON.parse(event.data);if (message.type === 'pong') {console.log('Received pong');clearTimeout(this.pongTimeout);} else {this.handleMessage(message);}};}startHeartbeat() {this.pingInterval = setInterval(() => {if (this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {this.ws.send(JSON.stringify({ type: 'ping' }));this.pongTimeout = setTimeout(() => {console.warn('Pong timeout, closing connection');this.ws.close();}, 5000);}}, 30000);}handleMessage(message) {// 处理接收到的其他消息console.log('Received message:', message);}send(data) {if (this.ws.readyState === WebSocket.OPEN) {this.ws.send(JSON.stringify(data));}}
}export default WebSocketManager;

解释：

1. 限制重连次数

   • 增加了 reconnectAttempts 和 maxReconnectAttempts 变量，用于记录和限制重连次数。
   • 在 onclose 事件中，检查 reconnectAttempts 是否小于 maxReconnectAttempts，如果是则继续重连，否则停止重连。

2. 逐步增加重连间隔

   • 使用 reconnectDelay 和 maxReconnectDelay 变量控制重连延迟。
   • 在每次重连后，使用 Math.min(this.reconnectDelay * 2, this.maxReconnectDelay) 增加重连延迟，直到达到最大重连延迟。

通过这种改进，可以更好地控制重连行为，避免客户端无限制地尝试重连，并在重连失败后逐步增加重连间隔。

当然，这个时间间隔应该最好可以比「服务端重启 Websocket」来的久，这样就可以在服务端出现故障重启时正常重连。

二、为什么会 ping 不通

当客户端一直无法 ping 通服务器时，可能会发生以下几种情况：

1. 连接断开

   • 如果客户端无法接收到服务器的 pong 响应，可能意味着连接已经断开或存在网络问题。在这种情况下，客户端需要采取措施进行重连。

2. 服务器无响应

   • 如果服务器因故未能回复 pong 消息，客户端会认为连接已失效。同样需要尝试重连。

3. 连接超时

   • 为了防止无限等待，客户端可以设置一个超时时间。如果在指定时间内没有收到 pong 响应，就认为连接失效并进行重连。

三、保证持续正常连接的最佳实践

保证 WebSocket 持续正常连接可以通过以下几个步骤和最佳实践：

2.1 定时发送心跳消息 (Heartbeat/Ping-Pong)

定时发送心跳消息来保持连接活跃。服务器和客户端可以定期发送 Ping 和 Pong 消息，以确保连接未被中断。

const ws = new WebSocket('ws://example.com/socket');const interval = setInterval(() => {if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {ws.send(JSON.stringify({ type: 'ping' }));}
}, 30000); // 每30秒发送一次心跳消息ws.onmessage = (event) => {const message = JSON.parse(event.data);if (message.type === 'pong') {// 处理心跳回复}
};

2.2 自动重连机制

当连接断开时，自动尝试重新连接。

let ws;function connect() {ws = new WebSocket('ws://example.com/socket');ws.onopen = () => {console.log('Connected');};ws.onclose = (event) => {console.log(`Connection closed: ${event.reason}`);setTimeout(connect, 5000); // 5秒后重新连接};ws.onerror = (error) => {console.error(`WebSocket error: ${error.message}`);};ws.onmessage = (event) => {// 处理接收到的消息};
}connect();

2.3 检测网络状态

通过监听网络状态变化来处理网络断开和恢复。

window.addEventListener('online', () => {console.log('Network is online. Attempting to reconnect...');connect();
});window.addEventListener('offline', () => {console.log('Network is offline. Closing WebSocket connection...');ws.close();
});

2.4 处理服务器端断开

服务器端可以通过发送特定消息通知客户端即将断开，客户端收到后可进行相应处理。

ws.onmessage = (event) => {const message = JSON.parse(event.data);if (message.type === 'server-close') {console.log('Server is closing the connection');ws.close();}
};

2.5 增加异常处理

在连接的生命周期内，添加对各种异常情况的处理，以确保程序不会因为未处理的异常而崩溃。

ws.onerror = (error) => {console.error(`WebSocket error: ${error.message}`);// 可以根据错误类型进行不同的处理，例如重连、提示用户等
};

通过上述方法，可以提高 WebSocket 连接的稳定性和持续性，确保在网络状况良好时，连接可以保持正常。如果遇到网络波动或其他异常情况，也能及时进行恢复和重连。