用 Go + WebSocket 快速實現一個 chat 服務
阿新 • • 發佈:2021-03-31
## 前言
在 `go-zero` 開源之後,非常多的使用者詢問是否可以支援以及什麼時候支援 `websocket`,終於在 `v1.1.6` 裡面我們從框架層面讓 `websocket` 的支援落地了,下面我們就以 `chat` 作為一個示例來講解如何用 `go-zero` 來實現一個 `websocket` 服務。
## 整體設計
我們以 `zero-example` 中的 `chat` 聊天室為例來一步步一講解 `websocket` 的實現,分為如下幾個部分:
1. 多客戶端接入
2. 訊息廣播
3. 客戶端的及時上線下線
4. 全雙工通訊【客戶端本身是傳送端,也是接收端】
先放一張圖,大致的資料傳輸:
![image.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/3ec47eae757949a7924e9b4adfbe89d9~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image)
中間有個 `select loop` 就是整個 `chat` 的 `engine`。首先要支撐雙方通訊:
- 得有一個交流資料的管道。客戶端只管從 *管道* 讀取/輸送資料;
- 客戶端線上情況。不能說你下線了,還往你那傳輸資料;
## 資料流
資料流是 `engine` 的主要功能,先不急著看程式碼,我們先想 `client` 怎麼接入並被 `engine` 感知:
1. 首先是從前端發 `websocket` 請求;
2. 建立連線;準備接收/傳送通道;
3. 註冊到 `engine`;
![image.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/5ca887ccaa324ab199603d818b827a95~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image)
```go
// HTML 操作 {js}
if (window["WebSocket"]) {
conn = new WebSocket("ws://" + document.location.host + "/ws");
conn.onclose = function (evt) {
var item = document.createElement("div");
item.innerHTML = "Connection closed.";
appendLog(item);
};
...
}
// 路由
engine.AddRoute(rest.Route{
Method: http.MethodGet,
Path: "/ws",
Handler: func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
internal.ServeWs(hub, w, r)
},
})
// 接入邏輯
func ServeWs(hub *Hub, w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// 將http請求升級為websocket
conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
...
// 構建client:hub{engine}, con{websocker conn}, send{channel buff}
client := &Client{
hub: hub,
conn: conn,
send: make(chan []byte, bufSize),
}
client.hub.register <- client
// 開始客戶端雙工的通訊,接收和寫入資料
go client.writePump()
go client.readPump()
}
```
這樣,新接入的 `client` 就被加入到 *註冊* 通道中。
## hub engine
發出了 *註冊* 的動作,`engine` 會怎麼處理呢?
```go
type Hub struct {
clients map[*Client]bool // 上線clients
broadcast chan []byte // 客戶端傳送的訊息 -> 廣播給其他的客戶端
register chan *Client // 註冊channel,接收註冊msg
unregister chan *Client // 下線channel
}
func (h *Hub) Run() {
for {
select {
// 註冊channel:存放到登錄檔中,資料流也就在這些client中發生
case client := <-h.register:
h.clients[client] = true
// 下線channel:從登錄檔裡面刪除
case client := <-h.unregister:
if _, ok := h.clients[client]; ok {
delete(h.clients, client)
close(client.send)
}
// 廣播訊息:傳送給登錄檔中的client中,send接收到並顯示到client上
case message := <-h.broadcast:
for client := range h.clients {
select {
case client.send <- message:
default:
close(client.send)
delete(h.clients, client)
}
}
}
}
}
```
1. 接收註冊訊息 -> 加入全域性登錄檔
2. 如果 `engine.broadcast` 接收到,會將 `msg` 傳遞給 *登錄檔* 的 `client.sendChan`
這樣從 **HTML -> client -> hub -> other client** 的整個資料流就清晰了。
## 廣播資料
上面說到 `engine.broadcast` 接收到資料,那從頁面開始,資料是怎麼傳送到這?
```go
func (c *Client) readPump() {
...
for {
// 1
_, message, err := c.conn.ReadMessage()
if err != nil {
if websocket.IsUnexpectedCloseError(err, websocket.CloseGoingAway, websocket.CloseAbnormalClosure) {
log.Printf("error: %v", err)
}
break
}
message = bytes.TrimSpace(bytes.Replace(message, newline, space, -1))
// 2.
c.hub.broadcast <- message
}
}
```
1. 從 `conn` 中不斷讀取 `msg`【頁面點選後傳遞】
2. 將 `msg` 傳入 `engine.broadcast`,從而廣播到其他的 `client`
3. 當出現傳送異常或者是超時,異常退出時,會觸發下線 `client`
同時要知道,此時傳送訊息的 `client` 不止有一個,可能會有很多個。那傳送到其他client,client 從自己的 `send channel` 中讀取訊息即可:
```go
func (c *Client) writePump() {
// 寫超時控制
ticker := time.NewTicker(pingPeriod)
...
for {
select {
case message, ok := <-c.send:
// 當接收訊息寫入時,延長寫超時時間。
c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
...
w, err := c.conn.NextWriter(websocket.TextMessage)
...
w.Write(message)
// 依次讀取 send 中訊息,並write
n := len(c.send)
for i := 0; i < n; i++ {
w.Write(newline)
w.Write(<-c.send)
}
...
case <-ticker.C:
c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
...
}
}
}
```
上面也說了,`send` 有來自各自客戶端中傳送的msg:所以當檢測到 `send` 有資料,就不斷接收訊息並寫入當前 client;同時當寫超時,會檢測websocket長連線是否還存活,存活則繼續讀 `send chan`,斷開則直接返回。
## 完整示例程式碼
[https://github.com/zeromicro/zero-examples/tree/main/chat](https://github.com/zeromicro/zero-examples/tree/main/chat)
## 總結
本篇文章從使用上介紹如何結合 `go-zero` 開始你的 `websocket` 專案,開發者可以按照自己的需求改造。
關於 `go-zero` 更多的設計和實現文章,可以持續關注我們。
[https://github.com/tal-tech/go-zero](https://github.com/tal-tech/go-zero)
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