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用 Go + WebSocket 快速實現一個 chat 服務

## 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) 歡迎使用 go-zero 並 **star** 支援我們!