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WebSocket就是这么简单

hikui / 3224人阅读

摘要:是一个持久化的协议,相对于这种非持久的协议来说。最大的特点就是实现全双工通信客户端能够实时推送消息给服务端,服务端也能够实时推送消息给客户端。参考链接知乎问题原理原理知乎问题编码什么用如果文章有错的地方欢迎指正,大家互相交流。

前言

今天在慕课网上看到了Java的新教程(Netty入门之WebSocket初体验):https://www.imooc.com/learn/941

WebSocket我是听得很多,没有真正使用过的技术。我之前也去了解过了WebSocket究竟是什么东西,不过一直没有去实践过。

我在写监听器博文的时候,在线人数功能用监听器的是来做,在评论有说使用WebSocket的方式会更加好。

那么,我们就来探究一下WebSocket究竟是什么东西,顺便了解一下Netty!

WebSocket介绍 什么是WebSocket

WebSocket是一个协议,归属于IETF。

HTTP是运行在TCP协议传输层上的应用协议,而WebSocket是通过HTTP协议协商如何连接,然后独立运行在TCP协议传输层上的应用协议。

Websocket是一个持久化的协议,相对于HTTP这种非持久的协议来说

websocket约定了一个通信的规范,通过一个握手的机制,客户端和服务器之间能建立一个类似tcp的连接,从而方便它们之间的通信

为什么需要WebSocket

添加WebSocket特性,是为了更好、更灵活,轻量的与服务器通讯。因为WebSocket提供了简单的消息规范,可以更快的适应长连接的环境,其实现在HTTP协议自身就可以做,但是不太轻便。

WebSocket最大的特点就是实现全双工通信:客户端能够实时推送消息给服务端,服务端也能够实时推送消息给客户端。

WebSocket可以做聊天室,股票实时价格显示等应用

纠正WebSocket误区

WebSocket是一种应用协议,而我们常常看到了HTML5 WebSocket是API,不要将其进行混淆。

广义上的 HTML5 里面包含的是 WebSocket API,并不是 WebSocket。简单的说,可以把 WebSocket 当成 HTTP,WebSocket API 当成 Ajax。

Netty介绍 什么是Netty

知乎的@郭无心总结得很好,我下面就摘抄一下了(链接在下方):

Netty是什么?

1)本质:JBoss做的一个Jar包

2)目的:快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序

3)优点:提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具

通俗的说:一个好使的处理Socket的东东

如果没有Netty?

远古:java.net + java.io
近代:java.nio

其他:Mina,Grizzly

简单来说:

你想写个tomcat一样的Server,可以用netty。

你想写一个即时通讯的应用,可以用netty。

你想实现一个高性能Rpc框架,可以用netty。

Netty优势

Netty优势:API简单,性能高,入门门槛低,成熟稳健,修复了很多原生NIO的bug

回到课程中来

课程是以Netty实现WebSocket来进行讲解的,也就上边所说的:用Netty来实现即时通信的应用

源码下载地址:https://img.mukewang.com/down/5a6e804c0001970d00000000.zip

首先创建了一个全局配置类,WebSocket是全双工通信的,它是通过通道来进行通信,因此配置了系统通道组,管理所有的通道


/**
 * 存储整个工程的全局配置
 * @author liuyazhuang
 *
 */
public class NettyConfig {
    
    /**
     * 存储每一个客户端接入进来时的channel对象
     */
    public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);
}

配置一些通道的信息(可以理解成Servlet时配置request对象的charset、response对象的缓存)


/**
 * 初始化连接时候的各个组件
 * @author liuyazhuang
 *
 */
public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer {



    //配置通道的一些编码格式、数据大小、处理器(交由谁处理)
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel e) throws Exception {
        e.pipeline().addLast("http-codec", new HttpServerCodec());
        e.pipeline().addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));
        e.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());
        e.pipeline().addLast("handler", new MyWebSocketHandler());
    }
}

Netty接收请求,分别处理HTTP请求和WebSocket请求,此部分在视频中单单只是代码编写,并没有做过多的介绍。下面我就整理一下:

该类是用于处理请求的核心业务类

最重要的方法是:messageReceived()方法,主要判断是HTTP请求还是WebSocket请求

是HTTP请求时,就handHttpRequest()来进行处理,该方法判断是否有握手的倾向

如果不是WebSocket握手请求消息,那么直接返回HTTP 400 BAD REQUEST 响应给客户端,应答消息,并关闭链接。

如果是握手请求,那么就进行握手,将WebSocket相关的编码和解码类动态添加到ChannelPipeline中

是websocket则群发,服务端向每个连接上来的客户端群发消息

package com.imooc.netty;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.DefaultFullHttpResponse;
import io.netty.handler.codec.http.FullHttpRequest;
import io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus;
import io.netty.handler.codec.http.HttpVersion;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.util.Date;

/**
 * 接收/处理/响应客户端websocket请求的核心业务处理类
 *
 * @author liuyazhuang
 */
public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler {

    private WebSocketServerHandshaker handshaker;
    private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket";


    //客户端与服务端创建连接的时候调用
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        NettyConfig.group.add(ctx.channel());
        System.out.println("客户端与服务端连接开启...");
    }

    //客户端与服务端断开连接的时候调用
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        NettyConfig.group.remove(ctx.channel());
        System.out.println("客户端与服务端连接关闭...");
    }

    //服务端接收客户端发送过来的数据结束之后调用
    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.flush();
    }

    //工程出现异常的时候调用
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    //服务端处理客户端websocket请求的核心方法
    @Override
    protected void messageReceived(ChannelHandlerContext context, Object msg) throws Exception {

        // 传统的HTTP接入
        //第一次握手请求消息由HTTP协议承载,所以它是一个HTTP消息,执行handleHttpRequest方法来处理WebSocket握手请求。
        if (msg instanceof FullHttpRequest) {
            handHttpRequest(context, (FullHttpRequest) msg);
        }

        // WebSocket接入
        // 客户端通过文本框提交请求消息给服务端,WebSocketServerHandler接收到的是已经解码后的WebSocketFrame消息。
        else if (msg instanceof WebSocketFrame) {

            handWebsocketFrame(context, (WebSocketFrame) msg);
        }
    }


    /**
     * 处理客户端向服务端发起http握手请求的业务
     *
     * @param ctx
     * @param req
     */
    private void handHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req) {

        //如果不是WebSocket握手请求消息,那么就返回 HTTP 400 BAD REQUEST 响应给客户端。
        if (!req.getDecoderResult().isSuccess()
                || !("websocket".equals(req.headers().get("Upgrade")))) {
            sendHttpResponse(ctx, req,
                    new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));
            return;
        }

        //如果是握手请求,那么就进行握手
        WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory(
                WEB_SOCKET_URL, null, false);
        handshaker = wsFactory.newHandshaker(req);
        if (handshaker == null) {
            WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedWebSocketVersionResponse(ctx.channel());
        } else {

            // 通过它构造握手响应消息返回给客户端,
            // 同时将WebSocket相关的编码和解码类动态添加到ChannelPipeline中,用于WebSocket消息的编解码,
            // 添加WebSocketEncoder和WebSocketDecoder之后,服务端就可以自动对WebSocket消息进行编解码了
            handshaker.handshake(ctx.channel(), req);
        }
    }

    /**
     * 处理客户端与服务端之前的websocket业务
     *
     * @param ctx
     * @param frame
     */
    private void handWebsocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {
        //判断是否是关闭websocket的指令
        if (frame instanceof CloseWebSocketFrame) {
            handshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame) frame.retain());
        }
        //判断是否是ping消息
        if (frame instanceof PingWebSocketFrame) {
            ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));
            return;
        }

        //判断是否是二进制消息,如果是二进制消息,抛出异常
        if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)) {
            System.out.println("目前我们不支持二进制消息");
            throw new RuntimeException("【" + this.getClass().getName() + "】不支持消息");
        }


        //返回应答消息
        //获取客户端向服务端发送的消息
        String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();
        System.out.println("服务端收到客户端的消息====>>>" + request);
        TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString()
                + ctx.channel().id()
                + " ===>>> "
                + request);
        //群发,服务端向每个连接上来的客户端群发消息
        NettyConfig.group.writeAndFlush(tws);
    }



    /**
     * 服务端向客户端响应消息
     *
     * @param ctx
     * @param req
     * @param res
     */
    private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req,
                                  DefaultFullHttpResponse res) {

        // 返回应答给客户端
        if (res.getStatus().code() != 200) {
            ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.getStatus().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
            res.content().writeBytes(buf);
            buf.release();
        }

        // 如果是非Keep-Alive,关闭连接
        ChannelFuture f = ctx.channel().writeAndFlush(res);
        if (res.getStatus().code() != 200) {
            f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        }
    }
}



最后,编写入口程序:启动WebSocket服务

package com.imooc.netty;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

/**
 * 程序的入口,负责启动应用
 * @author liuyazhuang
 *
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workGroup);
            b.channel(NioServerSocketChannel.class);
            b.childHandler(new MyWebSocketChannelHandler());
            System.out.println("服务端开启等待客户端连接....");
            Channel ch = b.bind(8888).sync().channel();
            ch.closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //优雅的退出程序
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

客户端代码:



    
        
        WebSocket客户端
    
    
    
        



客户端接收到服务端返回的应答消息

实际使用WebSocket

上面的例子讲解了Netty实现WebSocket,一般我们使用WebSocket不会自己来实现,都是用现成的工具包来进行实现。

我查到的常用的方式有两种:

Tomcat实现WebSocket

整合Spring实现WebSocket

这一部分我就不再赘述了,等我用到的时候再补教程吧,先mark下相关的博客:

Tomcat实现

Spring整合和Tomcat实现

基于Java实现

总结

WebSocket最大的特点就是长连接,能够实时推送数据。

参考链接:

WebSocket知乎问题

WebSocket原理

WebSocket原理

Netty知乎问题

chunk编码什么用

如果文章有错的地方欢迎指正,大家互相交流。习惯在微信看技术文章的同学,想要获取更多的Java资源的同学,可以关注微信公众号:Java3y

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