基于Netty实现WebSocket服务端

本文基于Netty实现WebSocket服务端，实现和客户端的交互通信，客户端基于JavaScript实现。

在【WebSocket简介-CSDN博客】中，我们知道WebSocket是基于Http协议的升级，而Netty提供了Http和WebSocket Frame的编解码器和Handler，我们可以基于Netty快速实现WebSocket服务端。

一、基于Netty快速实现WebSocket服务端

我们可以直接利用Netty提供了Http和WebSocket Frame的编解码器和Handler，快速启动一个WebSocket服务端。服务端收到Client消息后，转发给其他客户端。

服务端代码：

ChannelSupervise：用户存储客户端信息

import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelId;
import io.netty.channel.group.ChannelGroup;
import io.netty.channel.group.DefaultChannelGroup;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import io.netty.util.concurrent.GlobalEventExecutor;

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

/**
 * 用户存储客户端信息
 */
public class ChannelSupervise {
    private static ChannelGroup GlobalGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);

    private static ConcurrentMap<String, ChannelId> ChannelMap = new ConcurrentHashMap();

    public static void addChannel(Channel channel) {
        GlobalGroup.add(channel);
        ChannelMap.put(channel.id().asShortText(), channel.id());
    }

    public static void removeChannel(Channel channel) {
        GlobalGroup.remove(channel);
        ChannelMap.remove(channel.id().asShortText());
    }

    public static Channel findChannel(String id) {
        return GlobalGroup.find(ChannelMap.get(id));
    }

    public static void send2All(TextWebSocketFrame tws) {
        GlobalGroup.writeAndFlush(tws);
    }
}

服务端Netty配置：

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerProtocolHandler;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;

/**
 * 
 * 实现长链接 客户端与服务端；
 */
public class SimpleWsChatServer {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).
            // 在 bossGroup 增加一个日志处理器
                handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
                        // 基于http协议的长连接 需要使用http协议的解码 编码器
                        pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
                        // 以块的方式处理
                        pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());
                        /**
                         * http数据传输过程中是分段， HttpObjectAggregator 将多个段聚合起来
                         * 当浏览器发起大量数据的时候，会发起多次http请求
                         */
                        pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8192));
                        /**
                         * 对于websocket是以frame的形式传递
                         * WebSocketFrame
                         *  浏览器 ws://localhost:7070/ 不在是http协议
                         *  WebSocketServerProtocolHandler 将http协议升级为ws协议 即保持长链接
                         */
                        pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/helloWs"));

                        // 自定义handler专门处理浏览器请求
                        pipeline.addLast(new MyTextWebSocketFrameHandler());

                    }
                });
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(7070).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

消息转发逻辑：

import com.huawei.websocket.nio2.global.ChannelSupervise;

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * TextWebSocketFrame  表示一个文本贞
 * 浏览器和服务端以TextWebSocketFrame 格式交互
 */
public class MyTextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
    private SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-mm-dd hh:MM:ss");

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, TextWebSocketFrame textWebSocketFrame)
        throws Exception {

        System.out.println("服务端收到消息：" + textWebSocketFrame.text());
        // 回复浏览器

        String resp = sdf.format(new Date()) + ": " + textWebSocketFrame.text();
        // 转发给所有的客户端
        ChannelSupervise.send2All(new TextWebSocketFrame(resp));
        // 发送给当前客户单
        // channelHandlerContext.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(resp));
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 添加连接
        System.out.println("客户端加入连接：" + ctx.channel());
        ChannelSupervise.addChannel(ctx.channel());
    }

    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 断开连接
        System.out.println("客户端断开连接：" + ctx.channel());
        ChannelSupervise.removeChannel(ctx.channel());
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        System.out.println("异常发生：" + cause.getMessage());
        ctx.channel().close();
    }
}

参考：NIO框架Netty+WebSocket实现网页聊天_nio实现websocket-CSDN博客

一、基于Netty，手动处理WebSocket握手信息：

参考：GitCode - 开发者的代码家园icon-default.png?t=N7T8https://gitcode.com/Siwash/websocketWithNetty/blob/master/README.md

 基于netty搭建websocket，实现消息的主动推送_websocket_rpf_siwash-GitCode 开源社区

 服务端代码：

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;

import org.apache.log4j.Logger;

/**
 * https://gitcode.com/Siwash/websocketWithNetty/blob/master/README.md
 */
public class NioWebSocketServer {
    private final Logger logger = Logger.getLogger(getClass());

    private void init() {
        logger.info("正在启动websocket服务器");
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        NioEventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap.group(boss, work);
            bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
            bootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                    ch.pipeline().addLast("logging", new LoggingHandler("DEBUG"));// 设置log监听器，并且日志级别为debug，方便观察运行流程
                    ch.pipeline().addLast("http-codec", new HttpServerCodec());// 设置解码器
                    ch.pipeline().addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536));// 聚合器，使用websocket会用到
                    ch.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());// 用于大数据的分区传输
                    ch.pipeline().addLast("handler", new NioWebSocketHandler());// 自定义的业务handler,这里处理WebSocket建链请求和消息发送请求
                }
            });
            Channel channel = bootstrap.bind(7070).sync().channel();
            logger.info("webSocket服务器启动成功：" + channel);
            channel.closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            logger.info("运行出错：" + e);
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            work.shutdownGracefully();
            logger.info("websocket服务器已关闭");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new NioWebSocketServer().init();
    }
}
import static io.netty.handler.codec.http.HttpUtil.isKeepAlive;

import com.huawei.websocket.nio2.global.ChannelSupervise;

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.CloseWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.PingWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.PongWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketFrame;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerHandshaker;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerHandshakerFactory;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import org.apache.log4j.Logger;

import java.util.Date;

/**
 * 这里处理WebSocket建链请求和消息发送请求
 */
public class NioWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {

    private final Logger logger = Logger.getLogger(getClass());

    private WebSocketServerHandshaker handshaker;

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        logger.debug("收到消息：" + msg);
        if (msg instanceof FullHttpRequest) {
            // 以http请求形式接入，但是走的是websocket
            handleHttpRequest(ctx, (FullHttpRequest) msg);
        } else if (msg instanceof WebSocketFrame) {
            // 处理websocket客户端的消息
            handlerWebSocketFrame(ctx, (WebSocketFrame) msg);
        }
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 添加连接
        logger.debug("客户端加入连接：" + ctx.channel());
        ChannelSupervise.addChannel(ctx.channel());
    }

    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 断开连接
        logger.debug("客户端断开连接：" + ctx.channel());
        ChannelSupervise.removeChannel(ctx.channel());
    }

    @Override
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.flush();
    }

    private void handlerWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame) {
        // 判断是否关闭链路的指令
        if (frame instanceof CloseWebSocketFrame) {
            handshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame) frame.retain());
            return;
        }
        // 判断是否ping消息
        if (frame instanceof PingWebSocketFrame) {
            logger.debug("服务端收到ping消息");
            ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(frame.content().retain()));
            return;
        }

        // 本例程仅支持文本消息，不支持二进制消息
        if (!(frame instanceof TextWebSocketFrame)) {
            logger.debug("本例程仅支持文本消息，不支持二进制消息");
            throw new UnsupportedOperationException(
                String.format("%s frame types not supported", frame.getClass().getName()));
        }
        // 返回应答消息
        String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();
        logger.debug("服务端收到：" + request);
        TextWebSocketFrame tws = new TextWebSocketFrame(new Date().toString() + ctx.channel().id() + "：" + request);
        // 群发
        ChannelSupervise.send2All(tws);
        // 返回【谁发的发给谁】
        // ctx.channel().writeAndFlush(tws);
    }

    /**
     * 唯一的一次http请求，用于创建websocket
     * */
    private void handleHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req) {
        // 要求Upgrade为websocket，过滤掉get/Post
        if (!req.decoderResult().isSuccess() || (!"websocket".equals(req.headers().get("Upgrade")))) {
            // 若不是websocket方式，则创建BAD_REQUEST的req，返回给客户端
            sendHttpResponse(ctx, req,
                new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));
            return;
        }
        logger.debug("服务端收到WebSocket建链消息");
        WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory =
            new WebSocketServerHandshakerFactory("ws://localhost:7070/helloWs", null, false);
        handshaker = wsFactory.newHandshaker(req);
        if (handshaker == null) {
            WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedVersionResponse(ctx.channel());
        } else {
            handshaker.handshake(ctx.channel(), req);
        }
    }

    /**
     * 拒绝不合法的请求，并返回错误信息
     * */
    private static void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req, DefaultFullHttpResponse res) {
        // 返回应答给客户端
        if (res.status().code() != 200) {
            ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.status().toString(), CharsetUtil.UTF_8);
            res.content().writeBytes(buf);
            buf.release();
        }
        ChannelFuture f = ctx.channel().writeAndFlush(res);
        // 如果是非Keep-Alive，关闭连接
        if (!isKeepAlive(req) || res.status().code() != 200) {
            f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        }
    }
}

 这里我们手动处理了握手信息：

可以看到服务端handler日志：

2024-05-24 09:43:51 DEBUG [NioWebSocketHandler] 收到消息：HttpObjectAggregator$AggregatedFullHttpRequest(decodeResult: success, version: HTTP/1.1, content: CompositeByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 0, components=0))
GET /helloWs HTTP/1.1
Host: localhost:7070
Connection: Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/124.0.0.0 Safari/537.36 Edg/124.0.0.0
Upgrade: websocket
Origin: null
Sec-WebSocket-Version: 13
Accept-Encoding: gzip, deflate, br, zstd
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,en-GB;q=0.7,en-US;q=0.6
Sec-WebSocket-Key: KYh4//SBKLi+nSu6v1kYqw==
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
content-length: 0
2024-05-24 09:43:51 DEBUG [NioWebSocketHandler] 服务端收到WebSocket建链消息

Client1的发送和接收消息，在F12小可以看到：

测试用的Client代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
	<head>
		<meta charset="UTF-8">
		<title>
			WebSocket Client
		</title>
	</head>
	<body>
		<script>
			var socket;
			//check current explorer wether support WebSockek
			if (window.WebSocket) {
				socket = new WebSocket("ws://localhost:7070/helloWs");
				//event : msg from server
				socket.onmessage = function(event) {
					console.log("receive msg:" + event.data);
					var rt = document.getElementById("responseText");
					rt.value = rt.value + "\n" + event.data;
				}
				//eq open WebSocket
				socket.onopen = function(event) {
					var rt = document.getElementById("responseText");
					rt.value = "open WebSocket";
				}
				socket.onclose = function(event) {
					var rt = document.getElementById("responseText");
					rt.value = rt.value + "\n" + "close WebSocket";
				}
			
			} else {
				alert("current exploer not support websocket")
			}

			//send msg to WebSocket Server
			function send(message) {
				if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {
					//send msg to WebSocket by socket
					socket.send(message);
				} else {
					alert("WebSocket is not open")
				}
			}
		</script>
		<form onsubmit="return false">
			<textarea name="message" style="height: 300px; width: 300px;"></textarea>
			<input type="button" value="发送消息" onclick="send(this.form.message.value)">
			<textarea id="responseText" style="height: 300px; width: 300px;"></textarea>
			<input type="button" value="清空内容" onclick="document.getElementById('responseText').value=''">
		</form>
	</body>
</html>

直接保存为html文件，使用浏览器打开即可运行测试；

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cmake编译redis6.0源码总结

1配置clion使用cygwin模拟linux环境&#xff0c;先下载cygwin后配置 2导入源码&#xff0c;配置cmake文件 由于redis是基于Linux上的Makefile&#xff0c;所以Windows上需要配置CMakeLists.txt使用cmake工具编译运行。github上已经有人尝试编写CMakeLists.txt文件&#xff0c…
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软件测评的重要性

软件测评的重要性

软件测评的必要性体现在多个方面&#xff0c;以下是其主要原因&#xff1a; 质量保障&#xff1a;软件测评的首要目标是确保软件的质量。通过系统的测试&#xff0c;可以发现软件中的缺陷、错误或不符合需求的地方&#xff0c;从而及时进行修复和改进。这有助于保证软件在实际…
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怎么录制直播视频教程？一看就会的方法分享

怎么录制直播视频教程？一看就会的方法分享

随着网络直播的兴起&#xff0c;无论是教学、会议还是娱乐&#xff0c;直播视频已成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。录制直播视频教程不仅可以帮助我们回顾和分享精彩瞬间&#xff0c;还能为观众提供便捷的学习资源。可是怎么录制直播视频教程呢&#xff1f;本文将介…
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轻松同步：将照片从三星手机传输到iPad的简便方法

轻松同步：将照片从三星手机传输到iPad的简便方法

概括 想要在新 iPad 上查看三星照片吗&#xff1f;但是&#xff0c;如果您不知道如何将照片从三星手机传输到 iPad&#xff0c;则无法在 iPad 上查看图片。为此&#xff0c;本文分享了 7 个有用的方法&#xff0c;以便您可以使用它们在不同操作系统之间轻松发送照片。现在&…
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炫酷gdb

炫酷gdb

在VS里面调试很方便对吧&#xff1f;&#xff08;F5直接调试&#xff0c;F10逐过程调试--不进函数&#xff0c;F11逐语句调试--进函数&#xff0c;F9创建断点&#xff09;&#xff0c;那在Linux中怎么调试呢&#xff1f; 我们需要用到一个工具&#xff1a;gdb 我们知道VS中程…
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ARM-2

ARM-2

c语言实现三盏灯的控制 #ifndef __LED_H__ #define __LED_H__typedef struct {volatile unsigned int MODER;volatile unsigned int OTYPER;volatile unsigned int OSPEEDER;volatile unsigned int PUPDR;volatile unsigned int IDR;volatile unsigned int ODR;volatile unsig…
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问题与解决：element ui垂直菜单展开后显示不全

问题与解决：element ui垂直菜单展开后显示不全

比如我这个垂直菜单展开后&#xff0c;其实系统管理下面还有其他子菜单&#xff0c;但是显示不出来了。 解决方法很简单&#xff0c;只需要在菜单外面包一层el-scrollbar&#xff0c;并且将高度设置为100vh。
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【计算机视觉（2）】

【计算机视觉（2）】

基于Python的OpenCV基础入门——视频的处理 视频OpenCV视频处理操作&#xff1a;创建视频对象判断视频是否成功初始化读取视频帧获取视频特征设置视频参数声明编码器保存视频释放视频对象 视频处理基本操作的代码实现&#xff1a; 视频 视频是由一系列连续的图像帧组成的。每一…
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