SpringBoot 集成WebSocket详解

感谢参考文章的博主,关于WebSocket概述和使用写的都很详细,这里结合自己的理解,整理了一下。

一、WebSocket概述

1、WebSocket简介

WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信——允许服务器主动发送信息给客户端。

图来自参考文章:

2、为什么需要WebSocket

HTTP 是基于请求响应式的,即通信只能由客户端发起,服务端做出响应,无状态,无连接。

  • 无状态:每次连接只处理一个请求,请求结束后断开连接。
  • 无连接:对于事务处理没有记忆能力,服务器不知道客户端是什么状态。

通过HTTP实现即时通讯,只能是页面轮询向服务器发出请求,服务器返回查询结果。轮询的效率低,非常浪费资源,因为必须不停连接,或者 HTTP 连接始终打开。

WebSocket的最大特点就是,服务器可以主动向客户端推送信息,客户端也可以主动向服务器发送信息,是真正的双向平等对话。

WebSocket特点:

  • (1)建立在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易。
  • (2)与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443,并且握手阶段采用 HTTP 协议,因此握手时不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。
  • (3)数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。
  • (4)可以发送文本,也可以发送二进制数据。
  • (5)没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。
  • (6)协议标识符是ws(如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL。

图来自参考文章:

二、SpringBoot整合WebSocket

创建 SpringBoot项目,引入 WebSocket依赖,前端这里比较简陋。

        <!-- websocket dependency -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
            <version>2.7.12</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
            <version>2.7.12</version>
        </dependency>

application.yml:

server:
  port: 8081

spring:
  thymeleaf:
    mode: HTML
    cache: true
    prefix: classpath:/templates/
    encoding: UTF-8
    suffix: .html
    check-template-location: true
    template-resolver-order: 1

1、WebSocketConfig

启用 WebSocket的支持也是很简单。

/**
 * WebSocket配置类。开启WebSocket的支持
 */
@Configuration
public class WebSocketConfig {

    /**
     * bean注册:会自动扫描带有@ServerEndpoint注解声明的Websocket Endpoint(端点),注册成为Websocket bean。
     * 要注意,如果项目使用外置的servlet容器,而不是直接使用springboot内置容器的话,就不要注入ServerEndpointExporter,因为它将由容器自己提供和管理。
     */
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }

}

2、WebSocketServer

这里就是重点了,核心都在这里。

  • 因为WebSocket是类似客户端服务端的形式(采用ws协议),那么这里的WebSocketServer其实就相当于一个ws协议的Controller
  • 直接@ServerEndpoint("/imserver/{userId}") 、@***ponent启用即可,然后在里面实现@OnOpen开启连接,@onClose关闭连接,@onMessage接收消息等方法。
  • 新建一个ConcurrentHashMap用于接收当前userId的WebSocket或者Session信息,方便IM之间对userId进行推送消息。单机版实现到这里就可以。
  • 集群版(多个ws节点)还需要借助 MySQL或者 Redis等进行订阅广播方式处理,改造对应的 sendMessage方法即可。
/**
 * WebSocket的操作类
 */
@***ponent
@Slf4j
/**
 * html页面与之关联的接口
 * var reqUrl = "http://localhost:8081/websocket/" + cid;
 * socket = new WebSocket(reqUrl.replace("http", "ws"));
 */
@ServerEndpoint("/websocket/{sid}")
public class WebSocketServer {

    /**
     * 静态变量,用来记录当前在线连接数,线程安全的类。
     */
    private static AtomicInteger onlineSessionClientCount = new AtomicInteger(0);

    /**
     * 存放所有在线的客户端
     */
    private static Map<String, Session> onlineSessionClientMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 连接sid和连接会话
     */
    private String sid;
    private Session session;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法。由前端<code>new WebSocket</code>触发
     *
     * @param sid     每次页面建立连接时传入到服务端的id,比如用户id等。可以自定义。
     * @param session 与某个客户端的连接会话,需要通过它来给客户端发送消息
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(@PathParam("sid") String sid, Session session) {
        /**
         * session.getId():当前session会话会自动生成一个id,从0开始累加的。
         */
        log.info("连接建立中 ==> session_id = {}, sid = {}", session.getId(), sid);
        //加入 Map中。将页面的sid和session绑定或者session.getId()与session
        //onlineSessionIdClientMap.put(session.getId(), session);
        onlineSessionClientMap.put(sid, session);

        //在线数加1
        onlineSessionClientCount.incrementAndGet();
        this.sid = sid;
        this.session = session;
        sendToOne(sid, "连接成功");
        log.info("连接建立成功,当前在线数为:{} ==> 开始监听新连接:session_id = {}, sid = {},。", onlineSessionClientCount, session.getId(), sid);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法。由前端<code>socket.close()</code>触发
     *
     * @param sid
     * @param session
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam("sid") String sid, Session session) {
        //onlineSessionIdClientMap.remove(session.getId());
        // 从 Map中移除
        onlineSessionClientMap.remove(sid);

        //在线数减1
        onlineSessionClientCount.decrementAndGet();
        log.info("连接关闭成功,当前在线数为:{} ==> 关闭该连接信息:session_id = {}, sid = {},。", onlineSessionClientCount, session.getId(), sid);
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法。由前端<code>socket.send</code>触发
     * * 当服务端执行toSession.getAsyncRemote().sendText(xxx)后,前端的socket.onmessage得到监听。
     *
     * @param message
     * @param session
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        /**
         * html界面传递来得数据格式,可以自定义.
         * {"sid":"user-1","message":"hello websocket"}
         */
        JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(message);
        String toSid = jsonObject.getString("sid");
        String msg = jsonObject.getString("message");
        log.info("服务端收到客户端消息 ==> fromSid = {}, toSid = {}, message = {}", sid, toSid, message);

        /**
         * 模拟约定:如果未指定sid信息,则群发,否则就单独发送
         */
        if (toSid == null || toSid == "" || "".equalsIgnoreCase(toSid)) {
            sendToAll(msg);
        } else {
            sendToOne(toSid, msg);
        }
    }

    /**
     * 发生错误调用的方法
     *
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("WebSocket发生错误,错误信息为:" + error.getMessage());
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 群发消息
     *
     * @param message 消息
     */
    private void sendToAll(String message) {
        // 遍历在线map集合
        onlineSessionClientMap.forEach((onlineSid, toSession) -> {
            // 排除掉自己
            if (!sid.equalsIgnoreCase(onlineSid)) {
                log.info("服务端给客户端群发消息 ==> sid = {}, toSid = {}, message = {}", sid, onlineSid, message);
                toSession.getAsyncRemote().sendText(message);
            }
        });
    }

    /**
     * 指定发送消息
     *
     * @param toSid
     * @param message
     */
    private void sendToOne(String toSid, String message) {
        // 通过sid查询map中是否存在
        Session toSession = onlineSessionClientMap.get(toSid);
        if (toSession == null) {
            log.error("服务端给客户端发送消息 ==> toSid = {} 不存在, message = {}", toSid, message);
            return;
        }
        // 异步发送
        log.info("服务端给客户端发送消息 ==> toSid = {}, message = {}", toSid, message);
        toSession.getAsyncRemote().sendText(message);
        /*
        // 同步发送
        try {
            toSession.getBasicRemote().sendText(message);
        } catch (IOException e) {
            log.error("发送消息失败,WebSocket IO异常");
            e.printStackTrace();
        }*/
    }

}

3、controller

controller中只有一个简单的界面跳转操作,其他的不需要。

@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class DemoController {

    /**
     * 跳转到websocketDemo.html页面,携带自定义的cid信息。
     * http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-1
     *
     * @param cid
     * @param model
     * @return
     */
    @GetMapping("/toWebSocketDemo/{cid}")
    public String toWebSocketDemo(@PathVariable String cid, Model model) {
        model.addAttribute("cid", cid);
        return "websocketDemo";
    }

}

4、websocketDemo.html

新建一个文件,放到 templates目录下面。页面简单使用js代码调用WebSocket。

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>666666</title>
</head>
<body>
    传递来的数据值cid:
    <input type="text" th:value="${cid}" id="cid"/>
    <p>【toUserId】:
    <div><input id="toUserId" name="toUserId" type="text" value="user-1"></div>
    <p>【toUserId】:
    <div><input id="contentText" name="contentText" type="text" value="hello websocket"></div>
    <p>【操作】:
    <div>
        <button type="button" onclick="sendMessage()">发送消息</button>
    </div>
</body>

<script type="text/javascript">
    var socket;
    if (typeof (WebSocket) == "undefined") {
        console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
    } else {
        console.log("您的浏览器支持WebSocket");
        //实现化WebSocket对象,指定要连接的服务器地址与端口  建立连接

        var cid = document.getElementById("cid").value;
        console.log("cid-->" + cid);
        var reqUrl = "http://localhost:8081/websocket/" + cid;
        socket = new WebSocket(reqUrl.replace("http", "ws"));
        //打开事件
        socket.onopen = function () {
            console.log("Socket 已打开");
            //socket.send("这是来自客户端的消息" + location.href + new Date());
        };
        //获得消息事件
        socket.onmessage = function (msg) {
            console.log("onmessage--" + msg.data);
            //发现消息进入    开始处理前端触发逻辑
        };
        //关闭事件
        socket.onclose = function () {
            console.log("Socket已关闭");
        };
        //发生了错误事件
        socket.onerror = function () {
            alert("Socket发生了错误");
            //此时可以尝试刷新页面
        }
        //离开页面时,关闭socket
        //jquery1.8中已经被废弃,3.0中已经移除
        // $(window).unload(function(){
        //     socket.close();
        //});
    }

    function sendMessage() {
        if (typeof (WebSocket) == "undefined") {
            console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
        } else {
            // console.log("您的浏览器支持WebSocket");
            var toUserId = document.getElementById('toUserId').value;
            var contentText = document.getElementById('contentText').value;
            var msg = '{"sid":"' + toUserId + '","message":"' + contentText + '"}';
            console.log(msg);
            socket.send(msg);
        }
    }

</script>
</html>

5、测试运行效果

(1)访问页面,建立连接

启动项目,访问 http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/{cid} 跳转到页面,然后就可以和WebSocket交互了。

这里开启三个浏览器的窗口:

http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-1
http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-2
http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-3

然后打开浏览器的控制台。此时idea控制台中的输出信息如下所示。说明连接建立成功。

(2)指定sid发送消息

user-2给 user-1发送数据,也可以自己给自己发送数据。

指定的窗口能够收到数据,其他窗口收不到数据。

(3)群发送消息

user-3群发送数据。

在代码中定义群发的条件为:当不指定 toUserid时,则为群发。

你学会了嘛。

参考文章:

  • SpringBoot2.0集成WebSocket,实现后台向前端推送信息:https://blog.csdn.***/moshowgame/article/details/80275084
  • SpringBoot整合WebSocket(session共享实现):https://blog.csdn.***/printf88/article/details/123685995

– 求知若饥,虚心若愚。

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