Desarrollo de Aplicaciones en Tiempo Real con WebSockets

WebSockets son tecnologías avanzadas que permiten comunicación directa entre clientes y servidores.¹ Se usan en aplicaciones en tiempo real. Estas incluyen juegos online, chat en vivo y más.²

WebSockets son diferentes a HTTP, un protocolo usado comúnmente. HTTP es una vía de comunicación en una dirección.² Por eso, no es bueno para enviar datos de ida y vuelta en tiempo real.

Aspectos Clave

• Los WebSockets permiten una comunicación bidireccional entre clientes y servidores, mejorando la interactividad de las aplicaciones.¹
• Las conexiones persistentes con WebSockets reducen significativamente la latencia al minimizar el tiempo de ida y vuelta de las peticiones.¹
• El uso de WebSockets optimiza recursos y reduce la carga en el servidor al evitar manejar múltiples conexiones HTTP repetitivas.¹
• Las actualizaciones en tiempo real de WebSockets crean una experiencia de usuario más dinámica y mejorada.¹
• WebSockets es una herramienta fundamental para el desarrollo de aplicaciones en tiempo real como juegos en línea, sistemas de chat y negociación de acciones.²

Introducción a los WebSockets

El protocolo WebSocket es bidireccional, significando que cliente y servidor pueden enviar datos en cualquier momento. No necesitan solicitudes extra.³ Es perfecto para aplicaciones que necesitan trabajar en tiempo real.³ Para conectar, el cliente pide un cambio de protocolo al servidor. Si se acepta, inicia la conexión, permitiendo enviar datos en ambas direcciones.

Estos datos pueden ser de cualquier tipo y tamaño. Así, WebSocket es muy flexible.

WebSocket también utiliza tramas «ping» y «pong» para asegurar que la conexión esté activa. Esto ayuda a mantener la conexión abierta, incluso sin enviar datos.³ Sobre seguridad, WebSocket puede ser usado de forma segura (wss://) gracias al cifrado TLS. Esto protege la información enviada.

¿Qué son los WebSockets?

WebSockets son una herramienta avanzada para comunicación en tiempo real. Permiten la comunicación entre clientes y servidores en ambas direcciones.³ A diferencia del HTTP, que es unidireccional, WebSockets facilitan el intercambio de datos rápidamente.³ Por esto, son importantes para aplicaciones web interactivas con necesidad de transferencia de datos bidireccional y baja latencia.

Beneficios de utilizar WebSockets

Usar WebSockets en el desarrollo web con JavaScript tiene múltiples ventajas.¹

• Comunicación Bidireccional: Permite enviar y recibir datos desde ambos, cliente y servidor.¹
• Baja Latencia: Al mantener una conexión activa, el tiempo de respuesta disminuye.¹
• Reducción de Carga en el Servidor: Evita múltiples conexiones HTTP, optimizando recursos.¹
• Experiencia de Usuario Mejorada: Las actualizaciones en tiempo real hacen más interactiva la experiencia del usuario.¹

Configuración del Entorno para WebSockets con JavaScript

Empecemos por preparar nuestro lugar de trabajo.¹ Tendremos que instalar Node.js. Este programa es clave para crear un servidor que pueda usar WebSockets. Además, necesitamos Express. Es un marco que ayuda a construir aplicaciones web con Node.js. Por último, usaremos la librería WebSocket, que hace posible el uso del protocolo WebSocket.¹

Herramientas y Librerías necesarias

Para trabajar con WebSockets, es esencial contar con Node.js, Express y WebSocket. Estas herramientas son fundamentales en el desarrollo de aplicaciones que usan esta tecnología.¹

Instalación con npm

El proceso de instalación es sencillo. Solo necesitas ejecutar estos dos comandos: npm init -y y npm install express ws. Así, obtendrás todo lo que requieres para comenzar.¹

Creación de un Servidor WebSocket con Node.js

Primero, haremos un servidor simple usando Express. Luego, le agregaremos soporte para WebSockets.⁴ Usaremos estas líneas de código:

const express = require(‘express’);
const app = express();
const PORT = 3000;
app.get(‘/’, (req, res) => {
res.send(‘Servidor WebSocket en funcionamiento.’);
});
const server = app.listen(PORT, () => {
console.log(`Servidor escuchando en el puerto ${PORT}`);
}).

Integración de WebSockets

Para que nuestro servidor pueda manejar WebSockets, usaremos la librería ws.⁴

const WebSocket = require(‘ws’);
const wss = new WebSocket.Server({ server });
wss.on(‘connection’, (ws) => {
console.log(‘Cliente conectado’);
ws.on(‘message’, (message) => {
console.log(‘Mensaje recibido:’, message);
ws.send(`Eco: ${message}`);
});
ws.on(‘close’, () => {
console.log(‘Cliente desconectado’);
});
});

Implementación del Cliente con JavaScript

Para unirnos a un servidor WebSocket, vamos a usar JavaScript en el navegador.¹ Primero, creamos una página web simple.

Enviar Mensaje

Conectar WebSocket desde el Cliente

Usamos un objeto WebSocket para conectar. Necesita la dirección del servidor:⁵

// cliente.js
const ws = new WebSocket(‘ws://localhost:3000’);
ws.onopen = () => {
console.log(‘Conexión establecida’);
};
ws.onmessage = (event) => {
console.log(‘Mensaje del servidor:’, event.data);
};
ws.onclose = () => {
console.log(‘Conexión cerrada’);
};
ws.onerror = (error) => {
console.error(‘Error en la conexión WebSocket’, error);
};

Enviando Mensajes al Servidor WebSocket

Para hablar con el servidor, el cliente manda un mensaje por el WebSocket. Usa el método send():⁵

const messageInput = document.getElementById(‘messageInput’);
const sendMessageButton = document.getElementById(‘sendMessageButton’);
sendMessageButton.addEventListener(‘click’, () => {
const message = messageInput.value;
ws.send(message);
messageInput.value = »;
});

Desarrollo de Aplicaciones en Tiempo Real con WebSockets

WebSockets es una herramienta muy útil para hacer aplicaciones que funcionan en tiempo real con JavaScript. Permiten una comunicación rápida de doble vía entre el cliente y el servidor. Esto abre muchas opciones, como chats en vivo, juegos en línea y actualizaciones en tiempo real.² Iniciar con WebSockets usando tecnologías como Node.js y la librería ws es solo el comienzo. Al desarrollar aplicaciones más grandes, hay que afrontar desafíos, como la gestión de las conexiones y la seguridad.

Retos de las Aplicaciones en Tiempo Real con WebSockets

Al hacer aplicaciones en tiempo real, manejar muchas conexiones activas es clave.¹ Nuestro servidor debe estar listo para nuevas conexiones y tratarlas bien. Se busca eficiencia y seguridad en este proceso.¹ Con WebSockets, se reduce la latencia porque las peticiones son más rápidas.¹ Además, al usar WebSockets, el servidor ahorra recursos. No necesita manejar tantas conexiones HTTP una y otra vez.¹

Autenticación y Seguridad

Cuidar la seguridad con WebSockets es vital. Podría haber intercambio de datos delicados entre cliente y servidor.¹ Es óptimo usar autenticación y conexiones seguras wss://. Así, los datos importantes estarán protegidos al usar WebSockets.

Reconexión Automática

Las caídas en la conexión pueden pasar en apps en tiempo real.¹ Por ello, es crucial que los clientes se reconecten solos. Así se mantiene una experiencia de usuario sin cortes.¹ WebSocket se ha vuelto muy usado por ser eficiente en comunicaiones online.⁶

Estrategias de Comunicación en Tiempo Real

Lo más allá de WebSockets, hay otros métodos para comunicarse al instante. Uno de ellos es el Pooling. Este método requiere que el cliente pregunte al servidor si hay datos nuevos en intervalos cortos.⁷ Si los hay, el servidor responde y envía la información. Esto es simple de entender y usar, pero puede hacer que el servidor se sature y aumentar el tiempo para recibir actualizaciones.⁷

Pooling

Pooling significa preguntar al servidor a menudo si hay datos recientes.⁷ Es fácil de usar porque no necesita mucho más que AJAX. Aunque es sencillo, puede poner mucho trabajo al servidor con tantas preguntas y causar demora en recibir los datos nuevos.⁷

Long Pooling

Long Pooling es una versión mejorada del Pooling. Aquí, el cliente abre una conexión y el servidor espera hasta que tenga datos nuevos para enviar.⁷ De esta forma, se reduce la cantidad de preguntas que hace el cliente y se reciben los datos más rápido. A pesar de sus ventajas, implica dejar conexiones abiertas sin saber si habrá realmente datos nuevos y no todos los servidores lo soportan.⁷

Comparación entre WebSockets y otras Estrategias

Las WebSockets son geniales para respuestas rápidas y comunicación de ida y vuelta. Pero, ponerlas en marcha puede ser difícil.⁷ Para usar WebSockets, debes saber cómo manejar las conexiones en el servidor. Tendrás que pensar mucho en la seguridad y autenticación. También, es crucial poder volver a conectar si se corta la comunicación.⁷

Existen otras maneras de comunicación como Pooling y Long Pooling. Aunque estas opciones sean más lentas, son más fáciles de poner en práctica. Pueden servir bien en aplicaciones donde el tiempo real no es tan importante.⁷ Decidir entre WebSockets y las otras dependerá de lo que necesites para tu app, y de la complejidad que quieras o puedas pagar.

⁸ Los WebSockets ofrecen una comunicación constante y de baja latencia. Esto significa que no hay que estar abriendo y cerrando conexiones todo el tiempo. Por eso, la latencia es menor con WebSockets.⁸

Además, con WebSockets, la información puede fluir en dos direcciones a la vez. Esto hace que las aplicaciones respondan más rápidamente cuando se trata de tiempo real. Funcionan en los mismos puertos que HTTP y HTTPS, por lo que son fáciles de usar con la infraestructura web actual. Y, son escalables gracias a técnicas como equilibrar la carga entre servidores.⁸

⁸ SignalR simplifica muchos protocolos de transporte para optimizar su uso. Escoge el mejor método de comunicación automáticamente basándose en las necesidades del servidor y del cliente. Además, facilita el desarrollo de apps en tiempo real con APIs fáciles de usar en .NET.⁸ Y, es multiplataforma, compatible con JavaScript, .NET y Java.⁸

⁸ WebSockets te permiten mayor control de las conexiones si los comparas con SignalR. Esto los hace mejores para usar en situaciones donde debes manejar las conexiones a un nivel más detallado.⁸ Gracias a que las conexiones WebSocket son directas y siempre activas, la latencia es menor que usando SignalR.⁸ Además, la universalidad de WebSocket lo hace ideal para muchas plataformas, evitando depender de tecnologías externas.

⁸ Desde el punto de vista del rendimiento, los WebSockets suelen ser más eficientes que SignalR. Ofrecen menos latencia y mensajes más rápidos gracias a su protocolo simplificado.⁸ Asimismo, consumen menos recursos que SignalR, que depende de distintos medios de transporte y funciones. Ambas tecnologías son escalables, pero con enfoques diferentes para manejar el crecimiento de clientes.⁸

Casos de Uso y Ejemplos de Aplicaciones en Tiempo Real

Los WebSockets cambian cómo vemos las aplicaciones en tiempo real. Son perfectos para muchas cosas. Por ejemplo:

1. En juegos online, son clave para mantener a los jugadores conectados. Permiten que cada cambio en el juego se vea al instante por todos.⁹
2. En aplicaciones de chat, los WebSockets hacen que los mensajes lleguen rápido. Esto hace que hablar sea fluido y sin pausas.⁹
3. Los sistemas de notificaciones se vuelven más eficaces con WebSockets. Así, las noticias importantes llegan rápido y sin necesidad de refrescar la página.⁹
4. Para vigilar datos al instante, como la ubicación de envíos, WebSockets son esenciales. Ayudan a procesar información rápidamente, permitiendo tomar decisiones velozmente.⁹
5. En los mercados financieros, la velocidad lo es todo. WebSockets mejoran las transmisiones de información, siendo vitales para negociaciones en tiempo real.¹⁰
6. Para trabajar juntos en documentos, los WebSockets sincronizan los cambios hechos por diferentes usuarios al momento. Son esenciales en herramientas colaborativas.¹⁰

Los ejemplos anteriores muestran cómo los WebSockets hacen posible lo impensable. Permiten desde juegos online hasta seguimiento de datos críticos en tiempo real. Con su ayuda, la comunicación al instante es una realidad, mejorando tanto experiencias como procesos.⁷¹⁰⁹

Mejores Prácticas para el Desarrollo con WebSockets

Mejorar nuestras aplicaciones con WebSockets es clave. Para ello, debemos seguir ciertas prácticas. Estas nos ayudan a tener un excelente desempeño y a garantizar que los usuarios disfruten de una experiencia sin problemas. Entre ellas, destacan varias:

Manejo Eficiente de Conexiones

Al trabajar con WebSockets, debemos prestar especial atención a las conexiones activas. Es esencial que nuestro servidor pueda recibir nuevas conexiones a la vez que gestione las ya existentes de manera eficiente y segura.¹¹ Emplear autenticación y utilizar conexiones seguras, a través de wss://, es fundamental para garantizar la seguridad.¹¹

Seguridad y Autenticación

La seguridad es un aspecto crítico en WebSockets. Existe la posibilidad de que datos confidenciales se intercambien entre cliente y servidor. Implementar autenticación y usar conexiones seguras con wss:// son prácticas esenciales.¹¹

Reconexión y Tolerancia a Fallos

Las desconexiones pueden afectar las aplicaciones en tiempo real. Por ello, es vital que el cliente pueda reconectarse sin intervención.¹¹ En este sentido, garantizar una reconexión automática ante cortes en la conexión es crucial para mantener la experiencia del usuario.¹²

Establecer una estrategia de reconexión automática es beneficioso para la aplicación.¹³ También es importante lidiar con ‘keepalive’ y mensajes asincrónicos. Esto mejora el funcionamiento de las aplicaciones con WebSockets.¹³

En conclusión, dominar WebSockets es una habilidad valiosa para los programadores en Javascript. Les permite desarrollar aplicaciones web dinámicas y eficientes.¹³

Enlaces de origen

1. https://nelkodev.com/blog/como-utilizar-websockets-en-javascript-para-aplicaciones-en-tiempo-real/
2. https://cursa.app/es/pagina/websockets-y-comunicacion-en-tiempo-real
3. https://blog.friendsofgo.tech/posts/introduccion-a-los-websockets-en-go/
4. https://leondesarrollo.es/desarrollo-web/node-js/crear-un-servidor-websocket-en-node-js-y-un-cliente/
5. https://codigo.help/uncategorized/ejemplos-de-como-utilizar-websockets-en-aplicaciones-javascript/
6. https://www.inabaweb.com/websocket-y-las-innovadoras-tecnologias-de-comunicacion-en-la-web/
7. https://codigofacilito.com/articulos/como-programar-aplicaciones-en-tiempo-real
8. https://appmaster.io/es/blog/arquitectura-de-sistemas-en-tiempo-real-websockets-signalr
9. https://keepcoding.io/blog/casos-practicos-para-usar-websockets/
10. https://blog.back4app.com/es/que-es-una-aplicacion-en-tiempo-real/
11. https://cloud.google.com/appengine/docs/flexible/dotnet/using-websockets-and-session-affinity?hl=es-419
12. https://nelkodev.com/blog/como-utilizar-websockets-en-javascript-para-aplicaciones-en-tiempo-real
13. https://codigo.help/uncategorized/ejemplos-de-como-utilizar-websockets-en-aplicaciones-javascript