WebSocket Day03 : SpringMVC整合WebSocket

前言

在现代Web应用程序中，实时性和即时通信变得越来越重要。传统的HTTP请求-响应模式无法满足实时数据传输和双向通信的需求。随着技术的发展，WebSocket成为了一种强大而灵活的解决方案。 WebSocket是HTML5提供的一种新的通信协议，它通过一个持久化的、双向的连接，在客户端和服务器之间实现了实时的数据传输和双向通信。相比传统的HTTP请求-响应模式，WebSocket能够提供更低的延迟、更高的效率和更好的用户体验。本文是“WebSocket 教程”系列的第三篇，将介绍如何将WebSocket与SpringMVC框架整合起来，以实现基于WebSocket的实时通信功能。我们将使用SpringMVC作为Web应用程序的基础框架，利用其强大的功能和易用的开发模式，结合WebSocket的优势，构建一个实时通信的应用程序。

一、WebSocket和SpringMVC的基本概念和原理

WebSocket是HTML5提供的一种通信协议，它允许在客户端和服务器之间建立一个持久化的、双向的连接，实现实时的数据传输和双向通信。相比传统的HTTP请求-响应模式，WebSocket具有以下特点：

双向通信：WebSocket允许客户端和服务器之间进行双向通信，而不仅仅是单向的请求-响应模式。这意味着服务器可以主动发送消息给客户端，而不需要客户端发起请求。

持久连接：一旦WebSocket连接建立成功，它将保持持久性的连接状态，不像HTTP请求-响应模式那样需要在每次请求后关闭连接。这样可以减少因频繁建立和关闭连接而产生的额外开销。

低延迟：由于WebSocket使用了长连接，数据传输的延迟相对较低。这使得实时性要求高的应用场景，如聊天应用、股票行情等，能够更好地满足用户的需求。

SpringMVC是一个基于Java的开源MVC（Model-View-Controller）框架，用于构建Web应用程序。它提供了强大的功能和灵活的开发模式，使得开发者可以轻松构建可扩展、可维护的Web应用程序。在整合WebSocket时，SpringMVC提供了对WebSocket的支持，简化了WebSocket的使用和管理。

SpringMVC框架中与WebSocket相关的几个核心概念包括：

WebSocketHandler：WebSocketHandler是一个处理WebSocket连接和消息的接口，开发者需要实现该接口来处理不同类型的WebSocket消息。

WebSocketSession：WebSocketSession代表一个WebSocket连接，它提供了一些方法来发送消息、关闭连接等操作。

WebSocketConfigurer：WebSocketConfigurer是一个配置接口，用于配置WebSocket相关的参数和处理器。

@EnableWebSocket：@EnableWebSocket注解用于启用WebSocket支持，将WebSocketConfigurer实例注册到SpringMVC的配置中。

通过使用SpringMVC提供的WebSocket支持，我们可以更方便地使用WebSocket，并且与SpringMVC的其他功能进行无缝整合。这使得开发者能够更加高效地构建实时通信的Web应用程

二、前期准备

1、新建项目，结构如下

2、导入依赖

<!-- websocket 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>javax.websocket</groupId>
            <artifactId>javax.websocket-api</artifactId>
            <version>1.1</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <!-- 打印日志 -->
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.3.8</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.24</version>
        </dependency>

      
        <!-- ch03 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
            <version>5.3.23</version>
        </dependency>
        <!-- 在 spring 4.0 开始支持-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-websocket</artifactId>
            <version>5.3.23</version>
        </dependency>

这些依赖项在Spring MVC项目中具有以下用途：

javax.websocket-api：这个依赖项提供了WebSocket API的规范，包括用于创建和管理WebSocket连接的接口和类。它是WebSocket开发的基本依赖项。

logback-classic：这是Logback日志框架的经典模块，用于记录应用程序的日志。它可以在开发过程中帮助调试和跟踪问题。

lombok：Lombok是一个Java库，通过注解的方式简化了Java代码的编写。它提供了各种实用的注解，如@Data、@Getter、@Setter等，可以减少样板代码的编写。

spring-webmvc：这是Spring MVC框架的核心模块，提供了处理Web请求的基本功能，包括控制器、视图解析器、数据绑定等。

spring-websocket：这是Spring框架提供的WebSocket支持模块。它为Spring MVC应用程序启用了WebSocket功能，包括配置和管理WebSocket连接、处理WebSocket消息等。

以上是这些依赖项的常见用途。通过添加这些依赖项，您可以在Spring MVC项目中使用WebSocket，并处理来自客户端的实时消息。

三、在SpringMVC中配置和启用WebSocket支持

1、WebSocket 配置类


@Configuration
// 启用 WebSocket 支持
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {

    /**
     * 装配服务端
     * @return
     */
    @Bean
    public WebSocketHandler webSocketHandler(){
        return new ChatServer();
    }

    /**
     * 装配 HttpSession 的拦截器，这样就可以在握手阶段
     * 获取 HttpSession 的内容,在使用 WebSocketSession 时
     * 就能直接得到 HttpSession 的数据
     * @return
     */
    @Bean
    public HandshakeInterceptor handshakeInterceptor(){
        return new HttpSessionHandshakeInterceptor();
    }

    /**
     * 给服务端注册请求的端点（映射连接地址）
     * @param registry
     */
    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        // 给 CharServer 设置连接的 url
        registry.addHandler(webSocketHandler(), "/connect")
        // 设置握手拦截器
        .addInterceptors(handshakeInterceptor());
    }
}

WebSocket的配置类，用于启用WebSocket支持并配置WebSocket相关的参数。

首先，我们使用@Configuration注解将该类标记为配置类。

然后，我们使用@EnableWebSocket注解启用WebSocket支持。

接下来，我们实现WebSocketConfigurer接口，并实现其中的方法。

在registerWebSocketHandlers()方法中，我们通过registry.addHandler()方法注册一个WebSocket处理器（ChatServer）并指定连接的URL为"/connect"。同时，我们通过addInterceptors()方法添加一个握手拦截器（HttpSessionHandshakeInterceptor），这样就可以在握手阶段获取HttpSession的内容。

最后，我们使用@Bean注解分别装配了ChatServer和HttpSessionHandshakeInterceptor的实例，并将其返回。

2、MvcConfig 配置类

@Configuration
@EnableWebMvc
public class MvcConfig implements WebMvcConfigurer {

    @Override
    public void configureDefaultServletHandling(DefaultServletHandlerConfigurer configurer) {
        configurer.enable();
    }
}

MVC的配置类，用于启用Spring MVC并配置默认的Servlet处理。

首先，我们使用@Configuration注解将该类标记为配置类。

然后，我们使用@EnableWebMvc注解启用Spring MVC支持。

接下来，我们实现了WebMvcConfigurer接口，并重写了其中的configureDefaultServletHandling()方法。

在configureDefaultServletHandling()方法中，我们通过调用configurer.enable()方法启用默认的Servlet处理。这意味着将会使用Servlet容器提供的默认Servlet来处理静态资源，而不是通过DispatcherServlet来处理。

通常情况下，Spring MVC会使用DispatcherServlet作为前端控制器，负责处理所有的请求和响应。但有时候我们可能希望使用Servlet容器提供的默认Servlet来处理一些静态资源，例如图片、样式表和JavaScript文件等。通过调用configurer.enable()方法，我们可以启用默认的Servlet处理来处理这些静态资源。

3、AppConfig 配置类

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "edu.nf.ch03")
@Import({MvcConfig.class,WebSocketConfig.class})
public class AppConfig {
}

首先，我们使用@Configuration注解将该类标记为配置类。

然后，我们使用@ComponentScan注解指定要扫描的基础包路径为edu.nf.ch03。这意味着Spring将会自动扫描该包及其子包下的所有组件，例如控制器、服务类、存储库等，并进行相应的装配和管理。

接下来，我们使用@Import注解导入了两个配置类：MvcConfig和WebSocketConfig。通过将其他配置类导入到当前配置类中，可以实现不同配置之间的组合和共享。

最后，我们定义了一个AppConfig类作为整个应用的配置入口点。

4、WebConfig 配置类

public class WebConfig extends AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer {
    @Override
    protected Class<?>[] getRootConfigClasses() {
        return new Class[0];
    }

    @Override
    protected Class<?>[] getServletConfigClasses() {
        return new Class[]{AppConfig.class};
    }

    @Override
    protected String[] getServletMappings() {
        return new String[]{"/"};
    }
}

这段代码是一个Web应用的配置类，用于初始化DispatcherServlet并指定配置类和URL映射。

首先，我们定义了一个名为WebConfig的类，并继承自AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer类。这是Spring提供的一个方便的初始化器类，用于在Java配置中使用注解配置DispatcherServlet。

然后，我们重写了getRootConfigClasses()方法，返回一个空数组。这意味着我们不需要在根应用上下文中加载其他的配置类，因为我们已经在getServletConfigClasses()方法中指定了要加载的配置类。

接下来，我们重写了getServletConfigClasses()方法，返回一个包含AppConfig.class的数组。这样就指定了要在DispatcherServlet的应用上下文中加载的配置类，即AppConfig。

最后，我们重写了getServletMappings()方法，返回一个包含"/"的字符串数组。这样就指定了DispatcherServlet的URL映射为根路径/，表示所有请求都会被DispatcherServlet处理。

四、实现登录

1、新建 controller ，实现登录


@Controller
public class UserController {

    /**
     * 简单的用户登录
     * @param userName
     * @param session
     * @return
     */
    @PostMapping("/user/login")
    public String login(String userName, HttpSession session){
        // 将用户信息保存到会话作用域
        session.setAttribute("user",userName);

        // 重定向到聊天的首页
        return "redirect:/static/chat.html";
    }

}

这是一个基于Spring MVC的控制器类，用于处理用户登录请求。该类包含了一个login方法，该方法通过@PostMapping注解将请求映射到/user/login路径。

参数说明：

userName：表示用户输入的用户名。
session：表示HttpSession对象，用于保存用户信息。

方法逻辑：

将用户信息保存到会话作用域中，使用session.setAttribute("user", userName)，其中"user"是属性名，userName是属性值。
通过返回"redirect:/static/chat.html"实现重定向到聊天首页。

总结：该login方法实现了用户登录的逻辑，并将用户信息保存到会话中，然后重定向到聊天首页。在实际应用中，需要进一步处理用户登录的验证、错误处理等逻辑。

2、新建一个登录页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<h1>用户登录</h1>
<form name="f1" method="post" action="../user/login">
Name:<input type="text" name="userName"/>
<input type="submit" value="登录">
</form>
</body>
</html>

该页面包含了以下元素：

<form>：HTML表单，用于向服务器端发送请求。
name="f1"：表单的名称，用于JavaScript访问。
method="post"：使用POST方法提交请求。
action="../user/login"：指定表单提交的目标地址，即UserController类中的login方法的映射路径。
<input type="text" name="userName"/>：用于输入用户名的文本框。
type="text"：指定输入框的类型为文本框。
name="userName"：指定输入框的名称，用于后台获取用户输入的用户名。
<input type="submit" value="登录">：用于提交表单的按钮。
type="submit"：指定按钮的类型为提交按钮。
value="登录"：指定按钮上的文本为“登录”。

五、实现服务端发送信息

1、新建一个消息对象 Message


@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Message {

    private String fromUser;
    private String sendTime;
    private String content;

}

2、实现服务端聊天


public class ChatServer extends TextWebSocketHandler {

    /**
     * 用户列表
     * 每一个用户连接时都会创建一个 WebSocket 对象
     */
    private static final Map<String, WebSocketSession> users = new HashMap<>();

    /**
     * 客户端建立连接后执行的方法，等效于 onOpen 方法
     * @param session
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        // 获取登录的用户信息
        String userName = (String) session.getAttributes().get("user");
        // 保存到用户列表
        users.put(userName,session);
    }

    /**
     * 接受客户端的消息，等效于 onMessage 方法
     * @param session
     * @param message
     * @throws Exception
     */
    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        // 获取消息载体，也就是客户端发送的文本内容
        String msgContent = message.getPayload();
        // 获取发送人
        String fromUser = (String) session.getAttributes().get("user");
        // 发送时间
        String sendTime = new SimpleDateFormat("hh:mm").format(new Date());
        // 封装消息对象
        Message msg = new Message(fromUser,sendTime,msgContent);
        // 序列化为 JSON 字符串
        String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(msg);
        // 群发给所有人
        for( String userName : users.keySet()){
            WebSocketSession s = users.get(userName);
            // 发送消息,必须是一个 TextMessage 的对象
            s.sendMessage(new TextMessage(json));
        }

    }

    /**
     * 连接关闭后执行的方法
     * @param session
     * @param status
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        String userName = (String) session.getAttributes().get("user");
        // 将用户移除在线列表
        users.remove(userName);
    }
}

这是一个简单的聊天服务器的示例代码，使用WebSocket来实现客户端之间的即时通信。让我们逐行解析这段代码的功能和实现细节：

Map<String, WebSocketSession> users：用于保存用户列表，每个用户连接时都会创建一个WebSocketSession对象。

afterConnectionEstablished方法：在客户端与服务器建立连接后执行的方法。它从WebSocketSession中获取登录的用户信息，并将其保存到用户列表中。

handleTextMessage方法：接收客户端发送的消息并进行处理。它从WebSocketSession中获取消息内容和发送人信息，然后封装成一个Message对象，并将其序列化为JSON字符串。接着，它通过遍历用户列表，将消息发送给所有在线用户。

afterConnectionClosed方法：在客户端与服务器断开连接后执行的方法。它从WebSocketSession中获取断开连接的用户信息，并将其从用户列表中移除。

以上就是这段代码的主要功能和实现逻辑。需要注意的是，这只是一个简单的示例，实际的聊天服务器可能还需要处理更多的业务逻辑和异常情况。此外，这段代码使用了Spring框架提供的TextWebSocketHandler类，你需要确保正确地配置Spring WebSocket相关的依赖和配置文件。

3、新建聊天页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <script src="js/JQuery文件.txt.js"></script>
</head>
<body>
<h1>聊天室</h1>
<div id="msg">

    <input type="text" id="message"/>
    <input type="button" value="发送"/><br>


</div>

<script>

    // 创建 WebSocket 对象
    var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/connect");

    // 接受服务端的信息
    ws.onmessage = function (event) {
        // 将消息填充到 div 中
        let data = event.data;
        // 将 json 字符串 转换为 json 对象
        data = $.parseJSON(data);
        $('#msg').append(data.fromUser + " : " + data.sendTime + "<br>");
        $('#msg').append(data.content + "<br>");
    }


    $(function () {
        $(':button').on('click',function () {
            let msg = $('#message').val();
            // 发送消息
            ws.send(msg);

            // 发送完之后清空消息框
            $('#message').val('');
        })
    })


</script>

</body>
</html>

这是一个简单的聊天室的前端代码示例。让我们逐行解析这段代码的功能和实现细节：

<div id="msg">：消息显示区域。

<input type="text" id="message"/>：文本输入框，用于输入发送的消息内容。

<input type="button" value="发送"/><br>：发送按钮。

<script>：JavaScript脚本区域。

var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/connect");：创建WebSocket对象，连接到服务器的地址是"ws://localhost:8080/connect"。

ws.onmessage：监听WebSocket对象的onmessage事件，当接收到来自服务器的消息时执行相应的操作。

let data = event.data;：获取接收到的消息数据。

data = $.parseJSON(data);：将接收到的JSON字符串转换为JSON对象。

$('#msg').append(data.fromUser + " : " + data.sendTime + "<br>");：将发送人和发送时间添加到消息显示区域。

$('#msg').append(data.content + "<br>");：将消息内容添加到消息显示区域。

$('button').on('click',function () {...})：监听发送按钮的点击事件。

let msg = $('#message').val();：获取文本输入框中的消息内容。

ws.send(msg);：通过WebSocket对象发送消息到服务器。

$('#message').val('');：发送完消息后清空文本输入框。