SpringBoot整合WebSocket

WebSocket是什么？

  • WebSocket是基于HTTP的全双工通讯协议。在WebSocket协议中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，就可以创建持久性连接，并进行双向数据传输。
  • WebSocket使用了HTTP/1.1的协议升级特性，一个WebSocket请求首先使用非正常的HTTP请求以特定的模式访问一个URL，这个URL有2种模式：ws、wss，对应HTTP、HTTPS；在请求头中Connection:Upgrade字段表示客户端想要对协议进行升级、Upgrade:WebSocket字段表示客户端想要将请求协议升级为WebSocket协议。
  • 特点
    • WebSocket使用时需要先创建连接，使得WebSocket成为一种有状态的协议。
    • WebSocket连接在端口80(ws)或443(wss)上创建，与HTTP使用的端口相同，基本上所有的***都不会阻止WebSocket连接。
    • WebSocket使用HTTP协议进行握手，因此它可以自然地集成到浏览器和HTTP服务器中，而不需要额外的成本。
    • 心跳消息(ping、pong)将被反复发送，以保持WebSocket连接一直处于活跃状态。
    • 使用该协议，当消息启动或到达的时候，服务端和客户端都可以知道。
    • WebSocket连接关闭时将发送一个特殊的关闭消息。
    • WebSocket支持跨域。
    • HTTP规范要求浏览器将并发连接数限制为每个主机名两个连接，但使用WebSocket，当握手完成后，该限制就不存在了，因为此时的连接不再是HTTP连接了。
    • WebSocket协议支持扩展。
      更好的二进制支持以及更好的压缩效果。
  • 其他类似技术
    • 服务器发送事件：SSE(Server-Sent Event)提供的EventSource API可以实现服务器向客户端广播或推送信息，而客户端无法向服务器发送数据，且只支持文本数据。
    • SPDY：扩充了HTTP，通过压缩HTTP首标和多路复用等手段改进HTTP请求性能。
    • Web实时通信：WebRTC(Web Real-Time Communication)是Web的点对点技术。浏览器可以直接通信，而不需要通过服务器传输所有的数据。WebRTC包含可以让浏览器相互之间实时通信的API。

实现方式

服务器端

使用Java提供的@ServerEndpoint注解实现

  • 创建一个服务端WebSocket处理类，并注解为@ServerEndpoint(value = "/myWebSocket")、@Component。

    • @ServerEndpoint(value = "/myWebSocket")让该类作为一个服务端Socket，监听/myWebSocket路径的访问。

    • @Component把该类交给Spring管理。

      @ServerEndpoint(value = "/chat")
@Component
public class MyWebSocket {
//用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象
private static CopyOnWriteArraySet<MyWebSocket> user = new CopyOnWriteArraySet<MyWebSocket>();
//与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
private Session session;

@OnMessage
public void onMessage(String message, Session session) throws Exception {
  Message m = JSON.parseObject(message, Message.class);

  boolean flag = false;// true:设置昵称；false:聊天内容
  if (m.getType().equals("nickName")) {
      UserContainer.addUserNickName(session.getId(), m.getMessage());
      flag = true;
  }
  Message msg = new Message();
  if (flag) {
      msg.setType("welcome");
      msg.setMessage(UserContainer.getUserNickName(session.getId()) + " 进入聊天室");
      Message count = new Message();
      count.setType("count");
      count.setMessage(user.size() + "");
      for (MyWebSocket myWebSocket : user) {
          myWebSocket.session.getBasicRemote().sendText(JSON.toJSONString(count));
      }
  } else {
      msg.setType("news");
      msg.setNickName(UserContainer.getUserNickName(session.getId()));
      msg.setMessage(m.getMessage());
  }

  //群发消息
  for (MyWebSocket myWebSocket : user) {
      myWebSocket.session.getBasicRemote().sendText(JSON.toJSONString(msg));
  }
}

@OnOpen
public void onOpen(Session session) {
  this.session = session;
  user.add(this);
}

@OnClose
public void onClose(Session session) throws Exception{
  user.remove(this);
  Message msg = new Message();
  msg.setType("welcome");
  msg.setMessage(UserContainer.getUserNickName(session.getId()) + " 退出聊天室");
  UserContainer.removeUserNickName(session.getId());
  Message count = new Message();
  count.setType("count");
  count.setMessage(user.size() + "");
  for (MyWebSocket myWebSocket : user) {
      myWebSocket.session.getBasicRemote().sendText(JSON.toJSONString(count));
      myWebSocket.session.getBasicRemote().sendText(JSON.toJSONString(msg));
  }
}

@OnError
public void onError(Session session, Throwable error) {
  error.printStackTrace();
}
}

  • 使用SpringBoot内置Tomcat，需要添加如下类

    @Configuration
public class WebConfig {
  /**
   * 支持websocket
   * 如果不使用内置tomcat，则无需配置
   * @return
   */
  @Bean
  public ServerEndpointExporter createServerEndExporter(){
      return new ServerEndpointExporter();
  }
}
使用STOMP消息实现(Java EE开发的颠覆者：Spring Boot实战)

  • 创建Spring项目，引入依赖(Spring Boot版本：2.1.3.RELEASE)

    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>
dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

  • 广播式：服务端有消息时，会将消息发送给所有连接了当前endpoint的浏览器。

  • 配置WebSocket

    @Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker // 开启使用STOMP协议来传输基于代理(message broker)的消息，这时控制器支持使用@MessageMapping
public class MyWebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer{
  @Override
  public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
      registry.addEndpoint("/chat").withSockJS();// 注册一个STOMP的endpoint，并指定使用SockJS协议。
  }

  @Override
  public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
      registry.enableSimpleBroker("/topic");// 配置消息代理。
  }
}

  • 封装消息

    /**
* 浏览器发送给服务端的消息
*/
public class ClientMessage {
  private String name;

  public String getName() {
      return name;
  }

  public void setName(String name) {
      this.name = name;
  }
}
/**
* 服务端发送给浏览器的消息
*/
public class ServerMessage {
  private String response;

  public ServerMessage(String response){
      this.response=response;
  }

  public String getResponse() {
      return response;
  }
}

  • Controller

    @Controller
public class WsController {
  @MessageMapping("/welcome") // 当浏览器向服务端发送请求时，将"/welcome"映射到这个方法，类似于@RequestMapping
  @SendTo("/topic/getResponse") // 当服务端有消息时，会对订阅了该路径的浏览器发送消息
  public ServerMessage say(ClientMessage message) throws Exception{
      Thread.sleep(1000);
      return new ServerMessage("Welcome,"+message.getName()+"!");
  }
}

  • 点对点式（Spring Boot实战 205页）

客户端

  • 创建WebSocket对象
    ```java
    <!--

1.实例化一个WebSocket对象，指定服务器URL。
2.ws:非加密方式、wss:加密方式
3.可选参数protocols表示支持的子协议，可选值为：XMPP(可扩展消息处理现场协议)、SOAP(简单对象访问协议)、STOMP(简单可互操作的协议)或自定义协议。可以以数组的形式告诉服务器客户端所支持的自协议，服务器将从中选择一个。
-->
var websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/chat"[,["myProtocol1","myProtocol2"]]);

- WebSocket对象的事件
```java
<!--
WebSocket API是纯事件驱动的。WebSocket编程遵循异步编程模式。WebSocket对象的事件如下：
open:一旦服务器响应了WebSocket连接请求，open事件触发并建立一个连接。
message:在接收到消息时触发。可以是文本、二进制数据；如果是二进制数据，在接收前需要设置类型。
error:响应故障时触发。
close:WebSocket连接关闭时触发。
-->
websocket.onopen = function (event) {
    console.log("连接成功");
}
var binaryType='blob';
<!--
var binaryType='arraybuffer';
-->
websocket.onmessage = function (event) {
    console.log("收到消息");
    var blob=new Blob(event.data);
    <!--
    var arr=new Unit8Array(event.data);
    -->
}

  • WebSocket对象的方法

    <!-- 在连接建立后向服务器发送消息 -->
var blob=new Blob("hello");
websocket.send(blob);
var arr=new Unit8Array([1,2,3]);
websocket.send(a.buffer);
<!-- 客户端主动关闭连接 -->
websocket.close();

  • WebSocket对象的属性

    readyState:连接状态；0：连接中、1：连接建立、2：关闭中、3：连接关闭。
bufferedAmount:发往服务器的缓冲数据量。
protocol:当前使用的子协议。

  • 检查WebSocket支持

    if ('WebSocket' in window) {
  console.log('支持');
}else{
  console.log('当前浏览器不支持');
}

  • 完整访问页面

    <html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/semantic-ui/2.2.4/semantic.min.css">
  <link rel="stylesheet" href="/css/me.css">
  <title>Spring Boot+WebSocket+广播式</title>
</head>
<body onload="disconnect();">
<noscript><h2 style="color:#ff0000">貌似当前浏览器不支持WebSocket</h2></noscript>
<div class="ui container">
  <div class="ui basic segment center aligned">
      <h3>在线人数：<span id="count"></span></h3>
  </div>
  <div class="ui segment center aligned" style="height: 500px;overflow-x: hidden;overflow-y: scroll;" id="response">
  </div>
  <div id="conversationDiv" class="ui segment">
      <label class="ui big label">输入你的昵称</label>
      <div class="ui input">
          <input type="text" id="name">
      </div>
      <button class="ui orange button" id="sendName" onclick="sendName();">设定</button>
  </div>

  <div class="ui basic segment" id="MyMessage">
      <div class="ui segment">
          <textarea name="" id="message" cols="30" rows="10" style="height:200px;width:100%;"></textarea><br>
      </div>
      <button class="ui orange button" onclick="sendMessage();">发送</button>
  </div>
  <div class="ui basic segment right aligned">
      <button class="ui teal button" id="connect" onclick="connect();">上线</button>
      <button class="ui red button" id="disconnect" disabled="disabled" onclick="disconnect();">下线</button>
  </div>
</div>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.4.1/jquery.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcss.com/sockjs-client/1.4.0/sockjs.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcss.com/stomp.js/2.3.3/stomp.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcss.com/semantic-ui/2.4.1/semantic.min.js"></script>
<script th:inline="javascript" type="text/javascript">
  var websocket = null;

  //关闭WebSocket连接
  function disconnect() {
      if (websocket != null) {
          websocket.close();
      }
      document.getElementById('connect').disabled = false;
      document.getElementById('disconnect').disabled = true;
      document.getElementById('conversationDiv').style.display = 'none';
      document.getElementById('MyMessage').style.display = 'none';
  }

  function connect() {
      //判断当前浏览器是否支持WebSocket
      if ('WebSocket' in window) {
          websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/chat");

          //接收到消息的回调方法
          websocket.onmessage = function (event) {
              var data = event.data;
              var message = JSON.parse(data);
              if (message.type == "welcome") {
                  document.getElementById('response').innerHTML += '<div style="opacity: 0.5;clear:both;">' + message.message + '</div>' + '<br/>';
              }
              if (message.type == "news") {
                  nickName = $('#name').val();
                  if (nickName == message.nickName) {
                      document.getElementById('response').innerHTML += '<span style="opacity: 0.5;float:right;clear:both;">' + message.nickName + ' ' + '</span>' +
                          '<div class="ui teal segment p-message" style="float:right;">' + message.message + '</div><br>';
                  } else {
                      document.getElementById('response').innerHTML += '<span style="opacity: 0.5;float:left;clear:both;">' + message.nickName + ' ' + '</span>' +
                          '<div class="ui teal segment p-message" style="float:left;">' + message.message + '</div><br>';
                  }
              }
              if (message.type == "count") {
                  $('#count').text(message.message);
              }
              $('#response').scrollTop($('#response').prop('scrollHeight'));
          }

          //连接成功建立的回调方法
          websocket.onopen = function () {
              console.log("连接成功");
              document.getElementById('connect').disabled = true;
              document.getElementById('disconnect').disabled = false;
              document.getElementById('conversationDiv').style.display = '';
          }

          //连接关闭的回调方法
          websocket.onclose = function () {
              console.log("连接关闭");
              document.getElementById('disconnect').disabled = true;
          }

          //连接发生错误的回调方法
          websocket.onerror = function () {
              console.log("连接错误");
          }

          //监听窗口关闭事件，当窗口关闭时，主动去关闭websocket连接，防止连接还没断开就关闭窗口，server端会抛异常。
          window.onbeforeunload = function () {
              disconnect();
          }
      }
      else {
          alert('当前浏览器不支持websocket');
      }
  }

  //设置昵称
  function sendName() {
      var message = document.getElementById('name').value;
      websocket.send(JSON.stringify({'type': 'nickName', 'message': message}));
      document.getElementById('MyMessage').style.display = '';
      document.getElementById('conversationDiv').style.display = 'none';
  }

  //发送聊天内容
  function sendMessage() {
      var message = document.getElementById('message').value;
      websocket.send(JSON.stringify({'type': 'news', 'message': message}));
      document.getElementById('message').value = '';
  }
</script>
</body>
</html>

  • SockJS

    <html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Spring Boot+WebSocket+广播式</title>
</head>
<body onload="disconnect()">
<noscript><h2 style="color:#ff0000">貌似当前浏览器不支持WebSocket</h2></noscript>
<div>
  <div>
      <button id="connect" onclick="connect();">连接</button>
      <button id="disconnect" disabled="disabled" onclick="disconnect();">断开连接</button>
  </div>
  <div id="conversationDiv">
      <label>输入你的昵称</label><input type="text" id="name">
      <button id="sendName" onclick="sendName();">发送</button>
      <p id="response"></p>
  </div>
</div>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.4.1/jquery.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcss.com/sockjs-client/1.4.0/sockjs.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcss.com/stomp.js/2.3.3/stomp.min.js"></script>
<script th:inline="javascript" type="text/javascript">
  var stompClient=null;
  function setConnected(connected){
      document.getElementById('connect').disabled=connected;
      document.getElementById('disconnect').disabled=!connected;
      document.getElementById('conversationDiv').style.visibility=connected?'visible':'hidden';
      $('#response').html();
  }

  function connect(){
      var socket=new SockJS("/chat");// 连接SockJS的endpoint名为"/chat"
      stompClient=Stomp.over(socket);// 使用STOMP子协议
      stompClient.connect({},function(frame){ // 连接WebSocket服务端
          setConnected(true);
          stompClient.subscribe('/topic/getResponse',function(response){// 订阅/topic/getResponse发送的消息。
              showResponse(JSON.parse(response.body).response);
          });
      });
  }

  function disconnect(){
      if(stompClient!=null){
          stompClient.disconnect();
      }
      setConnected(false);
  }

  function sendName(){
      var name=$('#name').val();
      stompClient.send('/welcome',{},JSON.stringify({'name':name}));// 向/welcome发送消息
  }

  function showResponse(message){
      var response=$('#response');
      response.html(message);
  }
</script>
</body>
</html>
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