WebSocket 在 SpringBoot 中的使用
介紹
WebSocket 是 HTML5 開始提供的一種在單個 TCP 連線上進行全雙工通訊的協議。
WebSocket 使得客戶端和伺服器之間的資料交換變得更加簡單,允許服務端主動向客戶端推送資料。在 WebSocket API 中,瀏覽器和伺服器只需要完成一次握手,兩者之間就直接可以建立永續性的連線,並進行雙向資料傳輸。
在 WebSocket API 中,瀏覽器和伺服器只需要做一個握手的動作,然後,瀏覽器和伺服器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以資料互相傳送。
現在,很多網站為了實現推送技術,所用的技術都是 Ajax 輪詢。輪詢是在特定的的時間間隔(如每1秒),由瀏覽器對伺服器發出HTTP請求,然後由伺服器返回最新的資料給客戶端的瀏覽器。這種傳統的模式帶來很明顯的缺點,即瀏覽器需要不斷的向伺服器發出請求,然而HTTP請求可能包含較長的頭部,其中真正有效的資料可能只是很小的一部分,顯然這樣會浪費很多的頻寬等資源。
HTML5 定義的 WebSocket 協議,能更好的節省伺服器資源和頻寬,並且能夠更實時地進行通訊。
瀏覽器通過 JavaScript 向伺服器發出建立 WebSocket 連線的請求,連線建立以後,客戶端和伺服器端就可以通過 TCP 連線直接交換資料。
當你獲取 Web Socket 連線後,你可以通過 send() 方法來向伺服器傳送資料,並通過 onmessage 事件來接收伺服器返回的資料。
以下 API 用於建立 WebSocket 物件。
WebSocket協議
WebSocket並不是全新的協議,而是利用了HTTP協議來建立連線。我們來看看WebSocket連線是如何建立的。
首先,WebSocket連線必須由瀏覽器發起,因為請求協議是一個標準的HTTP請求,格式如下:
GET ws://localhost:3000/ws/chat HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://localhost:3000
Sec-WebSocket-Key: client-random-string
Sec-WebSocket-Version: 13
該請求和普通的HTTP請求有幾點不同:
- GET請求的地址不是類似
/path/
,而是以ws://
開頭的地址; - 請求頭
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
表示這個連線將要被轉換為WebSocket連線; Sec-WebSocket-Key
是用於標識這個連線,並非用於加密資料;Sec-WebSocket-Version
指定了WebSocket的協議版本。
隨後,伺服器如果接受該請求,就會返回如下響應:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: server-random-string
該響應程式碼101
表示本次連線的 HTTP 協議即將被更改,更改後的協議就是Upgrade: websocket
指定的WebSocket協議。
版本號和子協議規定了雙方能理解的資料格式,以及是否支援壓縮等等。如果僅使用WebSocket的API,就不需要關心這些。
現在,一個WebSocket連線就建立成功,瀏覽器和伺服器就可以隨時主動傳送訊息給對方。訊息有兩種,一種是文字,一種是二進位制資料。通常,我們可以傳送JSON格式的文字,這樣,在瀏覽器處理起來就十分容易。
為什麼 WebSocket 連線可以實現全雙工通訊而HTTP連線不行呢?實際上 HTTP 協議是建立在 TCP 協議之上的,TCP 協議本身就實現了全雙工通訊,但是 HTTP 協議的請求-應答機制限制了全雙工通訊。WebSocket 連線建立以後,其實只是簡單規定了一下:接下來,咱們通訊就不使用HTTP協議了,直接互相發資料吧。
安全的WebSocket連線機制和HTTPS類似。首先,瀏覽器用wss://xxx
建立WebSocket連線時,會先通過HTTPS建立安全的連線,然後,該 HTTPS 連線升級為 WebSocket 連線,底層通訊走的仍然是安全的 SSL/TLS 協議。
瀏覽器
很顯然,要支援WebSocket通訊,瀏覽器得支援這個協議,這樣才能發出ws://xxx
的請求。目前,支援WebSocket的主流瀏覽器如下:
- Chrome
- Firefox
- IE >= 10
- Sarafi >= 6
- Android >= 4.4
- iOS >= 8
SpringBoot 中 WebSocket 的使用
加入 maven 依賴
SpringBoot 2.0 之後,直接導此包即可:
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
<version>1.5.10.RELEASE</version>
</dependency>
WebSocketConfig
開啟 websocket 支援,如果是使用獨立的 servlet 容器(如tomcat),則不需要注入 ServerEndpointExporter
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;
/**
* 開啟 websocket 支援<br>
* 配置WebSocketEndpointServer
* 如果使用獨立的servlet容器,不是使用SpringBoot的內建容器
* 不需要注入ServerEndpointExporter, 它將由容器自己提供和管理
* @author zhangchuanqiang
*/
@Configuration
public class WebSocketConfig {
@Bean
public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
return new ServerEndpointExporter();
}
}
WebSocketServer
websocket 伺服器,相當於一個ws協議的 Controller
import lombok.extern.java.Log;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* @Description: WebSocketServer
* @Author: zcq
* @Date: 2019-06-14 14:37
*/
@Log
@Component
@ServerEndpoint("/index/{sid}") //該註解表示該類被宣告為一個webSocket終端
public class MySocket {
/**
* 初始線上人數
*/
private static AtomicInteger online_num = new AtomicInteger(0);
/**
* 執行緒安全的socket集合,儲存線上使用者例項
*/
private static CopyOnWriteArraySet<MySocket> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<MySocket>();
/**
* 當前會話
*/
private Session session;
/**
* 接收使用者id
*/
private String sid = "";
/**
* 連線建立成功呼叫的方法
*/
@OnOpen
public void onOpen(Session session, @PathParam("sid") String sid) {
this.sid = sid;
this.session = session;
webSocketSet.add(this);
// 線上人數+1
addOnlineCount();
log.info("有連結加入,當前人數為:" + getOnline_num());
sendMessageBasic("有連結加入,當前人數為:" + getOnline_num());
}
/**
* 連線關閉呼叫的方法
*/
/**
* 連線關閉呼叫的方法
*/
@OnClose
public void onClose() {
webSocketSet.remove(this);
subOnlineCount(); //線上數減1
log.info("有一連線關閉!當前線上人數為" + getOnline_num());
}
/**
* 收到客戶端訊息後呼叫的方法
*
* @param message
* @param session
* @throws IOException
*/
@OnMessage
public void onMessage(String message, Session session) throws IOException {
log.info("來自客戶端的訊息:" + message);
for (MySocket item : webSocketSet) {
item.sendMessageBasic(message);
}
}
/**
* @param session
* @param error
*/
@OnError
public void onError(Session session, Throwable error) {
log.info("發生錯誤");
error.printStackTrace();
}
/**
* 實現伺服器主動推送
*/
public void sendMessageBasic(String message) {
try {
this.session.getBasicRemote().sendText(message);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 實現伺服器主動推送
*/
public void sendMessageAsync(String message) {
this.session.getAsyncRemote().sendText(message);
}
/**
* 群發自定義訊息
*/
public static void sendInfo(String message, @PathParam("sid") String sid) throws IOException {
log.info("推送訊息到視窗" + sid + ",推送內容:" + message);
for (MySocket item : webSocketSet) {
//這裡可以設定只推送給這個sid的,為null則全部推送
if (sid == null || "all".equals(sid)) {
item.sendMessageBasic(message);
} else if (item.sid.equals(sid)) {
item.sendMessageBasic(message);
}
}
}
public static MySocket getWebSocket(String sid) {
if (webSocketSet == null || webSocketSet.size() <= 0) {
return null;
}
for (MySocket item : webSocketSet) {
if (sid.equals(item.sid)) {
return item;
}
}
return null;
}
public AtomicInteger getOnline_num() {
return MySocket.online_num;
}
public int subOnlineCount() {
return MySocket.online_num.addAndGet(-1);
}
public int addOnlineCount() {
return MySocket.online_num.addAndGet(1);
}
}
推送訊息
/**
* @Description: 頁面請求
* @Author: zcq
* @Date: 2019-06-14 14:35
*/
@GetMapping("/socket/{cid}")
public ModelAndView socket(@PathVariable String cid) {
ModelAndView mav = new ModelAndView("/index1");
mav.addObject("cid", cid);
return mav;
}
/**
* @Description: 推送資料介面
* @Author: zcq
* @Date: 2019-06-14 14:35
* @param cid 為 all 時,為推送全部
*/
@ResponseBody
@RequestMapping("/socket/push/{cid}")
public Result pushToWeb(@PathVariable String cid, String message) {
try {
MySocket.sendInfo(message, cid);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return Result.error();
}
return Result.success(cid);
}
頁面發起 socket 請求
協議是 ws 或者 wss,可以封裝了一些 basePath
的路徑類,可以replace(“http”,“ws”)
來替換協議。
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>My WebSocket</title>
</head>
<body>
Welcome<br/>
<input id="text" type="text"/>
<button onclick="send()">Send</button>
<button onclick="closeWebSocket()">Close</button>
<div id="message">
</div>
</body>
<script type="text/javascript">
var websocket = null;
//判斷當前瀏覽器是否支援WebSocket
if ('WebSocket' in window) {
// Websocket 使用 ws 或 wss 的統一資源標誌符,類似於 HTTPS,其中 wss 表示在 TLS 之上的 Websocket。
// onlinenum = new WebSocket("ws://localhost:8086/websocket/20");
onlinenum = new WebSocket("http://localhost:8086/websocket/${cid}".replace("http", "ws").replace("https", "ws"));
} else {
alert('Not support websocket')
}
//連線發生錯誤的回撥方法
onlinenum.onerror = function () {
setMessageInnerHTML("error");
};
//連線成功建立的回撥方法
onlinenum.onopen = function (event) {
setMessageInnerHTML("open");
}
//接收到訊息的回撥方法
onlinenum.onmessage = function (event) {
setMessageInnerHTML(event.data);
}
//連線關閉的回撥方法
onlinenum.onclose = function () {
setMessageInnerHTML("close");
}
//監聽視窗關閉事件,當視窗關閉時,主動去關閉websocket連線,防止連線還沒斷開就關閉視窗,server端會拋異常。
window.onbeforeunload = function () {
onlinenum.close();
};
//將訊息顯示在網頁上
function setMessageInnerHTML(innerHTML) {
document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';
}
//關閉連線
function closeWebSocket() {
onlinenum.close();
}
//傳送訊息
function send() {
const message = document.getElementById('text').value;
onlinenum.send(message);
}
</script>
</html>
問題補充:
- 如果希望打成WAR包,部署到TOMCAT中。需要使啟動類繼承:SpringBootServletInitializer,並加入方法:
/**
* 用於支援打包成 WAR,部署到 tomcat 中
*/
@Override
protected SpringApplicationBuilder configure(SpringApplicationBuilder builder) {
return builder.sources(AssetApplication.class);
}
- 如果打成WAR包後,在TOMCAT中啟動時報錯:Multiple Endpoints may not be deployed to the same path 註釋掉 WebSocketServer 類上的 @Component 註解。