websocket 实现后端主动前端推送数据、及时通讯(vue3 + springboot)

2024-03-12 19:10:01 分类：前端 热度：211 评论： 0

简介

WebSocket 是一种全双工通信协议，用于在 Web 浏览器和服务器之间建立持久的连接。

  1. WebSocket 协议由 IETF 定为标准，WebSocket API 由 W3C 定为标准。
  2. 一旦 Web 客户端与服务器建立连接，之后的全部数据通信都通过这个连接进行。
  3. 可以互相发送 JSON、XML、HTML 或图片等任意格式的数据。

WebSocket 与 HTTP 协议的异同:

相同点：

  • 都是基于 TCP 的应用层协议。
  • 都使用 Request/Response 模型进行连接的建立。
  • 可以在网络中传输数据。

不同点：

  • WebSocket 使用 HTTP 来建立连接，但定义了一系列新的 header 域，这些域在 HTTP 中并不会使用。
  • WebSocket 支持持久连接，而 HTTP 协议不支持持久连接。

WebSocket 优点:
高效性： 允许在一条 WebSocket 连接上同时并发多个请求，避免了传统 HTTP 请求的多个 TCP 连接。
WebSocket 的长连接特性提高了效率，避免了 TCP 慢启动和连接握手的开销。
节省带宽：HTTP 协议的头部较大，且请求中的大部分头部内容是重复的。WebSocket 复用长连接，避免了这一问题。
服务器推送：WebSocket 支持服务器主动推送消息，实现实时消息通知。

WebSocket 缺点:
长期维护成本：服务器需要维护长连接，成本较高。
浏览器兼容性：不同浏览器对 WebSocket 的支持程度不一致。
受网络限制：WebSocket 是长连接，受网络限制较大，需要处理好重连。

WebSocket 应用场景:

  • 实时通信领域：
  • 社交聊天弹幕
  • 多玩家游戏
  • 协同编辑
  • 股票基金实时报价
  • 体育实况更新
  • 视频会议/聊天
  • 基于位置的应用
  • 在线教育
  • 智能家居等需要高实时性的场景。

一、后端代码

1、安装核心jar包: spring-boot-starter-websocket
<dependencies>
        <!-- SpringBoot Websocket -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>***.hutool</groupId>
            <artifactId>hutool-all</artifactId>
            <version>5.1.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>***.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>2.0.22</version>
        </dependency>

    </dependencies>
2. 来一个配置类注入
package ***.codeSE.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;

@Configuration
public class WebSocketConfig2 {
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter(){
        return new ServerEndpointExporter();
    }
}
3. 写个基础webSocket服务
import ***.hutool.log.Log;
import ***.hutool.log.LogFactory;
import ***.alibaba.fastjson.JSON;
import ***.alibaba.fastjson.JSONObject;
//import org.apache.***mons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.stereotype.***ponent;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;


/**
 * @ClassName: 开启WebSocket支持
 */
@ServerEndpoint("/dev-api/websocket/{userId}")
@***ponent
public class WebSocketServer {

    static Log log = LogFactory.get(WebSocketServer.class);
    /**
     * 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 int onlineCount = 0;
    /**
     * concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象。
     */
    private static ConcurrentHashMap<String, WebSocketServer> webSocketMap = new ConcurrentHashMap<>();
    /**
     * 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;
    /**
     * 接收userId
     */
    private String userId = "";

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("userId") String userId) {
        this.session = session;
        this.userId = userId;
        if (webSocketMap.containsKey(userId)) {
            webSocketMap.remove(userId);
            webSocketMap.put(userId, this);
            //加入set中
        } else {
            webSocketMap.put(userId, this);
            //加入set中
            addOnlineCount();
            //在线数加1
        }

        log.info("用户连接:" + userId + ",当前在线人数为:" + getOnlineCount());

        try {
            sendMessage("连接成功");
        } catch (IOException e) {
            log.error("用户:" + userId + ",网络异常!!!!!!");
        }
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        if (webSocketMap.containsKey(userId)) {
            webSocketMap.remove(userId);
            //从set中删除
            subOnlineCount();
        }
        log.info("用户退出:" + userId + ",当前在线人数为:" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     *
     * @param message 客户端发送过来的消息
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        log.info("用户消息:" + userId + ",报文:" + message);
        //可以群发消息
        //消息保存到数据库、redis

        if (! StringUtils.isEmpty(message)) {
            try {
                //解析发送的报文
                JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(message);

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("用户错误:" + this.userId + ",原因:" + error.getMessage());
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
    }


    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    public static void sendAllMessage(String message) throws IOException {
        ConcurrentHashMap.KeySetView<String, WebSocketServer> userIds = webSocketMap.keySet();
        for (String userId : userIds) {
            WebSocketServer webSocketServer = webSocketMap.get(userId);
            webSocketServer.session.getBasicRemote().sendText(message);
            System.out.println("webSocket实现服务器主动推送成功userIds====" + userIds);
        }
    }

    /**
     * 发送自定义消息
     */
    public static void sendInfo(String message, @PathParam("userId") String userId) throws IOException {
        log.info("发送消息到:" + userId + "，报文:" + message);
        if (!StringUtils.isEmpty(message) && webSocketMap.containsKey(userId)) {
            webSocketMap.get(userId).sendMessage(message);
        } else {
            log.error("用户" + userId + ",不在线！");
        }
    }

    public static synchronized int getOnlineCount() {
        return onlineCount;
    }

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount++;
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount--;
    }
}
4. 写一个测试类，定时向客户端推送数据或者可以发起请求推送
package ***.codeSE.controller;

import ***.alibaba.fastjson2.JSONObject;
import ***.codeSE.config.WebSocketServer;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;



@RestController
@RequestMapping("/money")
public class Test {

    //设置定时十秒一次
    @Scheduled(cron = "0/10 * * * * ?")
    @PostMapping("/send")
    public String sendMessage() throws Exception {
        Map<String,Object> map = new HashMap<>();

        // 获取当前日期和时间
        LocalDateTime nowDateTime = LocalDateTime.now();
        DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        System.out.println(dateTimeFormatter.format(nowDateTime));
        map.put("server_time",dateTimeFormatter.format(nowDateTime));
        map.put("server_code","200");
        map.put("server_message","这是服务器推送到客户端的消息哦！！");
        JSONObject jsonObject =  new JSONObject(map);
        WebSocketServer.sendAllMessage(jsonObject.toString());
        return jsonObject.toString();
    }

}
5. 启动springboot
package ***.codeSE;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.boot.web.servlet.Servlet***ponentScan;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;

@EnableScheduling //定时任务
@Servlet***ponentScan //webSocket
@SpringBootApplication
public class WebSocketAppMain {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WebSocketAppMain.class);
    }
}

使用网上的测试工具试一下：http://coolaf.***/tool/chattest 或者http://www.jsons.***/websocket/
效果如下：

二、前端代码

使用vue3和原生websocket

1、简单写一个websocket的公共类

需求：***mentUtil/WebsocketTool.js

//需求：在JavaScript中实现WebSocket连接失败后3分钟内尝试重连3次的功能，你可以设置一个重连策略，
//     包括重连的间隔时间、尝试次数以及总时间限制。

/**
 * @param {string} url  Url to connect
 * @param {number} maxReconnectAttempts Maximum number of times
 * @param {number} reconnect Timeout
 * @param {number} reconnectTimeout Timeout
 *
 */
class WebSocketReconnect {
 
  constructor(url, maxReconnectAttempts = 3, reconnectInterval = 20000, maxReconnectTime = 180000) {
    this.url = url
    this.maxReconnectAttempts = maxReconnectAttempts
    this.reconnectInterval = reconnectInterval
    this.maxReconnectTime = maxReconnectTime
    this.reconnectCount = 0
    this.reconnectTimeout = null
    this.startTime = null
    this.socket = null

    this.connect()
  }

  //连接操作
  connect() {
    console.log('connecting...')
    this.socket = new WebSocket(this.url)

    //连接成功建立的回调方法
    this.socket.onopen = () => {
      console.log('WebSocket Connection Opened!')
      this.clearReconnectTimeout()
      this.reconnectCount = 0
    }
    //连接关闭的回调方法
    this.socket.onclose = (event) => {
      console.log('WebSocket Connection Closed:', event)
      this.handleClose()
    }
    //连接发生错误的回调方法
    this.socket.onerror = (error) => {
      console.error('WebSocket Connection Error:', error)
      this.handleClose() //重连
    }
  }

  //断线重连操作
  handleClose() {
    if (this.reconnectCount < this.maxReconnectAttempts && (this.startTime === null || 
    Date.now() - this.startTime < this.maxReconnectTime)) {
      this.reconnectCount++
      console.log(`正在尝试重连 (${this.reconnectCount}/${this.maxReconnectAttempts})次...`)
      this.reconnectTimeout = setTimeout(() => {
        this.connect()
      }, this.reconnectInterval)

      if (this.startTime === null) {
        this.startTime = Date.now()
      }
    } else {
      console.log('超过最大重连次数或重连时间超时，已放弃连接！Max reconnect attempts reached or exceeded max reconnect time. Giving up.')
      this.reconnectCount = 0 // 重置连接次数0
      this.startTime = null // 重置开始时间
    }
  }

  //清除重连定时器
  clearReconnectTimeout() {
    if (this.reconnectTimeout) {
      clearTimeout(this.reconnectTimeout)
      this.reconnectTimeout = null
    }
  }

  //关闭连接
  close() {
    if (this.socket && this.socket.readyState === WebSocket.OPEN) {
      this.socket.close()
    }
    this.clearReconnectTimeout()
    this.reconnectCount = 0
    this.startTime = null
  }
}

// WebSocketReconnect 类封装了WebSocket的连接、重连逻辑。
// maxReconnectAttempts 是最大重连尝试次数。
// reconnectInterval 是每次重连尝试之间的间隔时间。
// maxReconnectTime 是总的重连时间限制，超过这个时间后不再尝试重连。
// reconnectCount 用于记录已经尝试的重连次数。
// startTime 用于记录开始重连的时间。
// connect 方法用于建立WebSocket连接，并设置相应的事件监听器。
// handleClose 方法在WebSocket连接关闭或发生错误时被调用，根据条件决定是否尝试重连。
// clearReconnectTimeout 方法用于清除之前设置的重连定时器。
// close 方法用于关闭WebSocket连接，并清除重连相关的状态。

// 使用示例
// const webSocketReconnect = new WebSocketReconnect('ws://your-websocket-url')
// 当不再需要WebSocket连接时，可以调用close方法
// webSocketReconnect.close();

export default WebSocketReconnect
2、在任意Vue页面
<template>
    <div>
      <el-input v-model="textarea1" :rows="5" type="textarea" placeholder="请输入" />
    </div>
</template>

<script setup>
import { ref, reactive,, onMounted, onUnmounted } from 'vue'
import WebSocketReconnect from '@/***mentUtil/WebsocketTool'

// --------------------------------------------
let textarea1 = ref('【消息】---->')
let websocket = null
//判断当前浏览器是否支持WebSocket
if ('WebSocket' in window) {
  //连接WebSocket节点
  websocket = new WebSocketReconnect('ws://127.0.0.1:8080' + '/dev-api/websocket/1122334455')
} else {
  alert('浏览器不支持webSocket')
}

//接收到消息的回调方法
websocket.socket.onmessage = function (event) {
  let data = event.data
  console.log('后端传递的数据:' + data)
  //将后端传递的数据渲染至页面
  textarea1.value = textarea1.value + data + '\n' + '【消息】---->'
}
//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 () {
  websocket.close()
}
//关闭连接
function closeWebSocket() {
  websocket.close()
}
//发送消息
function send() {
  websocket.socket.send({ kk: 123 })
}

//------------------------------------
</script>

<style scoped>

</style>

效果：

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