什么是WebSocket？

基本概念

WebSocket是一种网络通信协议，是HTML5新增的特性，实现了基于浏览器的远程socket，使浏览器和服务器可以进行全双工通信，大部分浏览器都对此做了支持。
WebSocket的URL格式形如：ws://localhost:80/、wss://localhost:443/

为什么有了HTTP协议还要WebSocket

HTTP协议采用的是客户端（浏览器）轮询的方式，即客户端发送请求，服务端做出响应，为了获取最新的数据，需要不断的轮询发出HTTP请求，占用大量带宽。
WebSocket采用了一些特殊的报头，使得浏览器和服务器只需要通过“握手”建立一条连接通道后，此链接保持活跃状态，之后的客户端和服务器的通信都使用这个连接，解决了Web实时性的问题，相比于HTTP有一下好处：

一个Web客户端只建立一个TCP连接
WebSocket服务端可以主动推送（push）数据到Web客户端
有更加轻量级的头，减少了数据传输量

WebSocket原理

建立连接

WebSocket建立连接必须由浏览器发起，是一个标准的HTTP请求，如下图所示

请求

请求地址以ws://开头
请求头Upgrade: websocket和Connection:Upgrade表示要将这个连接转换为WebSocket连接
Sec-WebSocket-Key用于标识连接，是一个base64编码的字符串
Sec-WebSocket-Version指定了WebSocket协议版本

响应

响应状态码101表示本次连接的HTTP协议将被更改
Upgrade: websocket表示更改后的协议是WebSocket
Sec-WebSocket-Accept通过如下方式计算：

对请求头的Sec-WebSocket-Key字符串加上一个固定的字符串，例如：
H+VLjR1wb4JQ62TmabK87g==258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11
然后对该字符串用sha1算法散列出二进制值，再对其进行base64加密，例如：
ccJoRDcGOFzCVrIwpX/qF3BoIN0=

数据格式

WebSocket的协议比较简单，在第一次handshake通过之后，连接建立成功，之后的通讯数据都是以"\x00"开头，以"\xFF"结尾，对客户端来说这个是透明的，WebSocket的实现组件会对原始数据掐头去尾。

特点

建立在TCP协议只上，服务端比较容易实现
于HTTP协议有良好的兼容性，默认端口也是80和443，握手阶段使用HTTP协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种HTTP代理服务器
数据格式轻量，通信高效且节省带宽
支持传输文本数据和二进制数据
没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信
也支持加密传输，WS+SSL，URL形如wss://

Go语言实现

go的标准SDK中没有支持WebSocket，但是官方维护的net子包中支持
go get golang.org/x/net/websocket

客户端

<!DOCTYPE html>
<html>
<head></head>
<body>
<script type="text/javascript">
    var sock = null;
    var wsuri = "ws://127.0.0.1:7777";

    window.onload = function() {

        console.log("onload");

        sock = new WebSocket(wsuri);

        sock.onopen = function() {
            console.log("connected to " + wsuri);
        }

        sock.onclose = function(e) {
            console.log("connection closed (" + e.code + ")");
        }

        sock.onmessage = function(e) {
            console.log("message received: " + e.data);
        }
    };

    function send() {
        var msg = document.getElementById('message').value;
        sock.send(msg);
    };
</script>
<h1>WebSocket Echo Test</h1>
<form>
    <p>
        Message: <input id="message" type="text" value="Hello, world!">
    </p>
</form>
<button onclick="send();">Send Message</button>
</body>
</html>

客户端JavaScript代码，通过new WebSocket(wsuri)创建了一个WebSocket连接，握手成功后会触发onopen事件，客户端绑定了四个事件：

onopen：建立连接后触发
onmessage：收到消息后触发
onerror：发生错误时触发
onclose：关闭连接时触发

服务端

package main

import (
    "golang.org/x/net/websocket"
    "log"
    "net/http"
)

func handleEcho(ws *websocket.Conn) {
    var err error

    for {
        var reply string

        if err = websocket.Message.Receive(ws, &reply); err != nil {
            log.Println("[server] Can't receive")
            break
        }
        log.Println("[server] Received from client:", reply)

        msg := "welcome: " + reply
        if err = websocket.Message.Send(ws, msg); err != nil {
            log.Println("[server] Can't Send")
            break
        }
        log.Println("[server] Send to client:", msg)
    }
}

func main() {
    http.Handle("/", websocket.Handler(handleEcho))
    log.Println("[server] listen in 127.0.0.1:7777")
    if err := http.ListenAndServe(":7777", nil); err != nil {
        log.Fatal("[server] ListenAndServe:", err)
    }
}

运行后在客户端页面点击Send Message按钮，可以看到服务端如下响应：

参考资料

【1】build-web-application-with-golang
【2】廖雪峰：WebSocket
【3】阮一峰：WebSocket教程