使用WebSocket实现即使通讯(实现一个群聊的聊天室)

阳光穿透心脏的1/2处 2022-07-27 12:36 288阅读 0赞

随着互联网的发展，传统的HTTP协议已经很难满足Web应用日益复杂的需求了。近年来，随着HTML5的诞生，WebSocket协议被提出，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，扩展了浏览器与服务端的通信功能，使服务端也能主动向客户端发送数据。

**传统的HTTP协议是无状态的，每次请求（request）都要由客户端（如浏览器）主动发起，服务端进行处理后返回response结果，而服务端很难主动向客户端发送数据**；这种客户端是主动方，服务端是被动方的传统Web模式对于信息变化不频繁的Web应用来说造成的麻烦较小，而**对于涉及实时信息的Web应用却带来了很大的不便，如带有即时通信、实时数据、订阅推送等功能的应用。**在WebSocket规范提出之前，开发人员若要实现这些实时性较强的功能，经常会使用折衷的解决方法：轮询（polling）和Comet技术。其实后者本质上也是一种轮询，只不过有所改进。

**轮询**是最原始的实现实时Web应用的解决方案。**轮询技术要求客户端以设定的时间间隔周期性地向服务端发送请求，频繁地查询是否有新的数据改动。明显地，这种方法会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源。**

**Comet**技术又可以分为长轮询和流技术。**长轮询改进了上述的轮询技术，减小了无用的请求。它会为某些数据设定过期时间，当数据过期后才会向服务端发送请求；**这种机制适合数据的改动不是特别频繁的情况。**流技术通常是指客户端使用一个隐藏的窗口与服务端建立一个HTTP长连接，服务端会不断更新连接状态以保持HTTP长连接存活；**这样的话，服务端就可以通过这条长连接主动将数据发送给客户端；流技术在大并发环境下，可能会考验到服务端的性能。

**这两种技术都是基于请求-应答模式，都不算是真正意义上的实时技术；它们的每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上，并且开发复杂度也较大。**

\*\*伴随着HTML5推出的WebSocket，真正实现了Web的实时通信，使B/S模式具备了C/S模式的实时通信能力。\*\*WebSocket的工作流程是这样的：**浏览器通过JavaScript向服务端发出建立WebSocket连接的请求，在WebSocket连接建立成功后，客户端和服务端就可以通过TCP连接传输数据。因为WebSocket连接本质上是TCP连接，不需要每次传输都带上重复的头部数据，所以它的数据传输量比轮询和Comet技术小了很多。**本文不详细地介绍WebSocket规范，主要介绍下WebSocket在Java Web中的实现,并使用WebSocket实现一个聊天室。

JavaEE 7中出了JSR-356:Java API for WebSocket规范。不少Web容器，如Tomcat,Nginx,Jetty等都支持WebSocket。Tomcat从7.0.27开始支持WebSocket，从7.0.47开始支持JSR-356。下面的代码也必须运行在Tomcat7.0.27以上的版本。

### WebSocket服务端的代码 ###

//该注解用来指定一个URI，客户端可以通过这个URI来连接到WebSocket。类似Servlet的注解mapping。无需在web.xml中配置。
    @ServerEndpoint("/webSocket")
    public class WebSocketDemo {
        
        // 静态变量，用来记录当前在线连接数。应该把它设计成线程安全的。
        private  static final AtomicInteger onlineCount = new AtomicInteger(0);
        // concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象。若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
        private static CopyOnWriteArraySet<WebSocketDemo> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<WebSocketDemo>();
        //定义一个记录客户端的聊天昵称
        private final String nickname;
        // 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;
    
        public  WebSocketDemo() {
            nickname = "访客"+onlineCount.getAndIncrement(); 
        }
        /*
         *使用@Onopen注解的表示当客户端链接成功后的回掉。参数Session是可选参数
         这个Session是WebSocket规范中的会话，表示一次会话。并非HttpSession
         */
        @OnOpen
        public void onOpen(Session session) {
            this.session = session;
            webSocketSet.add(this);
            String message = String.format("[%s,%s]",nickname,"加入聊天室");
            broadcast(message);
            System.out.println("onOpen");
        }
    /*
         *使用@OnMessage注解的表示当客户端发送消息后的回掉，第一个参数表示用户发送的数据。参数Session是可选参数，与OnOpen方法中的session是一致的
         */
        @OnMessage
        public void onMessage(String message,Session session){
        //这里当然会打印true
            System.out.println(this.session==session);
            broadcast(String.format("%s:%s",nickname,filter(message)));
        }
    /*
    *用户断开链接后的回调，注意这个方法必须是客户端调用了断开链接方法后才会回调
    */
        @OnClose
        public void onClose() {
            webSocketSet.remove(this);
            String message = String.format("[%s,%s]",nickname,"离开了聊天室链接");
            broadcast(message);
        }
        //完成群发
        private void broadcast(String info){
            for(WebSocketDemo w:webSocketSet){
                try {
                    synchronized (WebSocketDemo.class) {
                        w.session.getBasicRemote().sendText(info);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    System.out.println("向客户端"+w.nickname+"发送消息失败");
                    webSocketSet.remove(w);
                    try {
                        w.session.close();
                    } catch (IOException e1) {}
                    String message = String.format("[%s,%s]",w.nickname,"已经断开链接");
                    broadcast(message);
                }
    
            }
        }
        //对用户的消息可以做一些过滤请求，如屏蔽关键字等等。。。
        public static String filter(String message){
            if(message==null){
                return null;
            }
            return message;
        }
    }

客户端（Web主页）代码：

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Insert title here</title>
    <script type="text/javascript">
        var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/WebSocketTest/webSocket");
        /*
         *监听三种状态的变化 。js会回调
         */
        ws.onopen = function(message) {
         
    
        };
        ws.onclose = function(message) {
         
    
        };
        ws.onmessage = function(message) {
         
            showMessage(message.data);
        };
        //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() {
         
            ws.close();
        };
        //关闭连接
        function closeWebSocket() {
         
            ws.close();
        }
        //发送消息
        function send() {
         
            var input = document.getElementById("msg");
            var text = input.value;
            ws.send(text);
            input.value = "";
        }
        function showMessage(message) {
         
            var text = document.createTextNode(message);
            var br = document.createElement("br")
            var div = document.getElementById("showChatMessage");
            div.appendChild(text);
            div.appendChild(br);
        }
    </script>
    </head>
    <body>
        <div
            style="width: 600px; height: 240px; overflow-y: auto; border: 1px solid #333;"
            id="show">
            <div id="showChatMessage"></div>
            <input type="text" size="80" id="msg" name="msg" placeholder="输入聊天内容" />
            <input type="button" value="发送" id="sendBn" name="sendBn"
                onclick="send()">
    </body>
    </html>

如上就完成了一个具有群聊功能的聊天室。验证过程中发现**使用WebSocket能够完成跨域请求。**