在网络应用的快速发展中，新型的通信协议不断涌现，而 WebSocket、gRPC 和 QUIC 都是现代网络通信技术中的重要协议和技术，在不同的应用场景中，它们之间存在着一定的相同和差异。接下来我们就以这三种技术的特点、差异和应用场景进行分析说明。
什么是WebSocket?
WebSocket 是一种基于 HTTP 的协议，是HTML5研究小组在2011年提出的一个协议规范，主要用于实现双向通信。在WebSocket中，客户端和服务器可以建立一条持久化的连接，通过这条连接可以实现双向通信。
WebSocket 是应用层第七层上的一个应用层协议，它必须依赖 HTTP 协议进行一次握手 ，握手成功后，数据就直接从 TCP 通道传输，与 HTTP 无关了。也就是说WebSocket 分为握手和数据传输阶段（HTTP握手 + 双工的TCP连接），还有最后关闭连接阶段，如下图：
有以下特点
● 建立在 TCP 协议之上
（它需要通过握手连接之后才能通信，服务器端的实现比较容易）
● 双向通信
（当建立通信连接，可以做到持久性的连接，服务器可以主动给客户端推送消息）
● 与 HTTP 协议有着良好的兼容性
（默认端口也是80或443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种代理服务器）
● 性能开销小，通信高效
（数据格式比较轻量，可以发送文本，也可以发送二进制数据）
● 没有同源限制
（客户端可以与任意服务器通信）
应用场景
● 聊天应用
● 在线游戏
● 协作编辑应用
● 股票交易应用
● 实时活动/数据流展示等
什么是gRPC？
gRPC是Google在2016推出的一个高性能轻量级RPC框架，它使用Protobuf作为接口描述语言，支持多种编程语言，如 C++, Java, Python 等。
gRPC是建立在TCP之上，工作模式有四种：
■ 简单 RPC
（一般的rpc调用，client请求一次，server返回一次）
■ 服务端流式 RPC
（client请求一次，server返回多次）
■ 客户端流式 RPC
（client请求多次，server返回一次）
■ 双向流式 RPC
（结合客户端流式和服务端流式，即双方可以流式互相通信）
对比传统的RPC，在响应返回之前时是不能继续发送请求的，而gRPC双向流模式可以同时互相通信，默认使用protobuf协议，比xml和json传输效率高10-20倍.
有以下特点
● 支持多种语言（跨语言编程）
● 性能高
（protobuf性能高过json, http2.0性能高过http1.1）
● 基于标准的 HTTP/2 设计
（支持双向流、消息头压缩、单TCP的多路复用、服务端推送等特性）
● 默认采用protobuf作为IDL
（接口描述语言）
● 序列化支持 protobuf
（protobuf是一种语言无关的高性能序列化框架，保障了RPC调用的高性能，传输效率高）
● 流式处理
（基于http2.0支持客户端流式，服务端流式，双向流式）
应用场景
● 微服务架构
可以用于构建微服务架构中的各个服务之间的通信，实现高效的服务调用。
● 多语言项目
其跨语言特性使得不同语言的项目可以通过gRPC进行通信，特别是当项目涉及多个不同语言的服务的时候。
● 云原生应用
可以与Kubernetes、Istio等云原生技术结合使用，实现服务的发现、负载均衡、容错等功能，从而更好地支持云原生应用的开发和部署。
什么是QUIC?
QUIC是谷歌在2016年制定的一种基于UDP的低时延的互联网传输层协议，旨在解决 TCP 协议存在的问题。QUIC 支持多路复用和快速握手，可以提高数据传输的效率和可靠性。
有以下特点
● 快速启动和快速恢复
QUIC可以在连接建立时立即启动数据传输，不需要等待握手完成，因此可以更快地建立连接和传输数据。
● 多路复用
可以在一个连接上同时传输多个数据流，提高网络利用率和数据传输效率。
● 安全性
内置TLS协议，支持端到端的加密传输，可以保护数据的机密性和完整性，防止网络中间人攻击和数据泄露。
● 连接保持
当客户端 IP 或者端口发生变化时，可以快速恢复连接，也就是从WiFi 切换到流量时用户无感知。
● 适应性
依据自适应算法并结合网络状况调整传输参数。例如调整窗口大小、重传超时等，以适应不同的网络环境和带宽情况。
有以下特点
● 实时通信和游戏
其快速启动和快速恢复的特点，使得它更适用于实时通信和游戏场景。
● 流媒体和视频服务
其多路复用和流量控制，适合用于流媒体和视频服务，提高数据传输效率和网络利用率。
● 网络安全
内置TLS协议，支持端到端的加密传输，可以保护数据的机密性和完整性，适合用于网络安全场景。
三者之间的差异对比
综 合 对 比
如何使用呢？
何时使用 WebSocket?
实时更新的功能及服务，其中通信是单向的，由服务器将最新更新的信息推送到客户端。如：警报和通知。
双向通信的功能及服务，客户端和服务器互相实时发送和接收消息。如：在线聊天、在线协作编辑文档。
一次向多个终端广播相同的消息，通常说法为发布/订阅消息传递方式。
何时使用 gRPC？
在微服务风格的系统框架中使用gRPC连接多语言服务。针对流式请求和流式响应的点对点实时服务。
何时使用QUIC?
短视频：提升首屏秒开率，降低卡顿率。
图片文件下载：降低文件下载总耗时。
直播：降低播放卡顿率，提升推流稳定性。
总 结
你要选择使用哪种协议将取决于你的特定需求。你的应用程序的应用场景和目标决定了你应该使用哪种协议。比如：双向通信的实时应用程序就最适合使用WebSocket，但它不太适合需要发送大量数据的应用程序。若应用服务间需要发送大量数据进行通信，那gRPC无疑是最好的选择。基本上，你需要确定您的应用程序开发目标是什么，侧重点是什么。
你可以尝试对自己问以下问题：
● 应用程序的目标是什么：安全还是质量？
● 应用程序开发目标是什么？
● 未来的目标是什么？
关注以上的几个问题的同时，然后决定为要研发的应用程序选择一个适合的通信技术。
