WebSocket | 基于TCP的全双工通信网络协议

文章目录

1、介绍
2、示例
- 2.1、分析
- 2.2、代码开发
- 2.3、功能测试

🍃作者介绍：双非本科大三网络工程专业在读，阿里云专家博主，专注于Java领域学习，擅长web应用开发、数据结构和算法，初步涉猎Python人工智能开发和前端开发。
🦅主页：@逐梦苍穹
📕所属专栏：Java EE
✈ 您的一键三连，是我创作的最大动力🌹

1、介绍

WebSocket 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通信——浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。
HTTP协议和WebSocket协议对比：

HTTP是短连接，WebSocket是长连接
HTTP通信是单向的，基于请求响应模式；WebSocket支持双向通信
HTTP和WebSocket底层都是TCP连接

**思考：**既然WebSocket支持双向通信，功能看似比HTTP强大，那么我们是不是可以基于WebSocket开发所有的业务功能？

WebSocket缺点：

服务器长期维护长连接需要一定的成本
各个浏览器支持程度不一
WebSocket 是长连接，受网络限制比较大，需要处理好重连

结论： WebSocket并不能完全取代HTTP，它只适合在特定的场景下使用

WebSocket应用场景：

1). 视频弹幕
2). 网页聊天
3). 体育实况更新
4). 股票基金报价实时更新

2、示例

2.1、分析

**需求：**实现浏览器与服务器全双工通信。浏览器既可以向服务器发送消息，服务器也可主动向浏览器推送消息。
效果展示：
在这里插入图片描述

实现步骤：

1). 直接使用websocket.html页面作为WebSocket客户端
2). 导入WebSocket的maven坐标
3). 导入WebSocket服务端组件WebSocketServer，用于和客户端通信
4). 导入配置类WebSocketConfiguration，注册WebSocket的服务端组件
5). 导入定时任务类WebSocketTask，定时向客户端推送数据

2.2、代码开发

1). 定义websocket.html页面

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>WebSocket Demo</title>
</head>
<body>
    <input id="text" type="text" />
    <button onclick="send()">发送消息</button>
    <button onclick="closeWebSocket()">关闭连接</button>
    <div id="message">
    </div>
</body>
<script type="text/javascript">
    var websocket = null;
    var clientId = Math.random().toString(36).substr(2);

    //判断当前浏览器是否支持WebSocket
    if('WebSocket' in window){
        //连接WebSocket节点
        websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws/"+clientId);
    }
    else{
        alert('Not support websocket')
    }

    //连接发生错误的回调方法
    websocket.onerror = function(){
        setMessageInnerHTML("error");
    };

    //连接成功建立的回调方法
    websocket.onopen = function(){
        setMessageInnerHTML("连接成功");
    }

    //接收到消息的回调方法
    websocket.onmessage = function(event){
        setMessageInnerHTML(event.data);
    }

    //连接关闭的回调方法
    websocket.onclose = function(){
        setMessageInnerHTML("close");
    }

    //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();
    }

    //将消息显示在网页上
    function setMessageInnerHTML(innerHTML){
        document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';
    }

    //发送消息
    function send(){
        var message = document.getElementById('text').value;
        websocket.send(message);
    }
	
	//关闭连接
    function closeWebSocket() {
        websocket.close();
    }
</script>
</html>

2). 导入maven坐标

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

3). 定义WebSocket服务端组件

package com.sky.websocket;

import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * WebSocket服务
 */
@Component
@ServerEndpoint("/ws/{sid}")
public class WebSocketServer {

    //存放会话对象
    private static Map<String, Session> sessionMap = new HashMap();

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("sid") String sid) {
        System.out.println("客户端：" + sid + "建立连接");
        sessionMap.put(sid, session);
    }

    /**
     * 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, @PathParam("sid") String sid) {
        System.out.println("收到来自客户端：" + sid + "的信息:" + message);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     *
     * @param sid
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam("sid") String sid) {
        System.out.println("连接断开:" + sid);
        sessionMap.remove(sid);
    }

    /**
     * 群发
     *
     * @param message
     */
    public void sendToAllClient(String message) {
        Collection<Session> sessions = sessionMap.values();
        for (Session session : sessions) {
            try {
                //服务器向客户端发送消息
                session.getBasicRemote().sendText(message);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

4). 定义配置类，注册WebSocket的服务端组件

package com.sky.config;

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

/**
 * WebSocket配置类，用于注册WebSocket的Bean
 */
@Configuration
public class WebSocketConfiguration {

    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }

}

5). 定义定时任务类，定时向客户端推送数据

package com.sky.task;

import com.sky.websocket.WebSocketServer;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

@Component
public class WebSocketTask {
    @Autowired
    private WebSocketServer webSocketServer;

    /**
     * 通过WebSocket每隔5秒向客户端发送消息
     */
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void sendMessageToClient() {
        webSocketServer.sendToAllClient("这是来自服务端的消息：" + DateTimeFormatter.ofPattern("HH:mm:ss").format(LocalDateTime.now()));
    }
}