Tomcat Websocket应用实例研究

概述

本文介绍了如何根据Tomcat给出的websocket实例，通过对实例的学习，定制自己基于websocket的应用。

环境及版本：

Ubuntu 22.04.4 LTS
Apache Tomcat/10.1.20
openjdk 11.0.23 2024-04-16
浏览器：Chrome

Tomcat提供的websocket实例

Tomcat安装完成后给出的Examples中，包括了有关websocket的例子。

如上图，点击‘Examples’，进入如下界面：

继续点击‘WebSocket Examples’，进入如下界面：

点击‘Echo example’，进入如下界面：

从界面可以看出，Tomcat提供以下三种方式与服务器建立websocket双向通信：

programmatic API
annotation API (basic)
annotation API (stream)

programmatic：编程式，即编写一个Java类继承javax.websocket.Endpoint（根据tomcat及openjdk的版本不同，或继承jakarta.websocket.Endpoint，本文中为jakarta），并实现它的onOpen、onClose和onError等方法。

annotation：注解式，实现一个业务类并给其添加websocket相关的注解（通过@ServerEndpoint(...)），注解表明当前业务类是已经实现了WebSocket规范的Endpoint。根据上面tomcat给出的实例界面显示，注解式又分为basic和stream两种模式。

本文不对上述三种方式展开详细讨论。

点击上面（tomcat）界面的三种websocket的实现方式，下方的编辑框中会同步显示将实际在代码中用到的websocket URL，例如点击‘annotation API (basic)’，下面编辑框的内容同步更新为‘ws://host/examples/websocket/echoAnnotation’，其中host为服务器的URL（含端口），以下均使用‘127.0.0.1:8080’作为默认值，例如：

ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoAnnotation

客户端浏览器将使用该URL串作为目标websocket服务器地址。

点击‘Connect’按钮，再点击‘Echo message’按钮，界面如下：

依葫芦画瓢

now，我们照着tomcat给出的实例依葫芦画瓢建立自己的websocket应用，并试图在这一过程中逐步理解tomcat的websocket实现原理以及相关的配置。

新建一个自己的webapp，例如命名为myws：

在目录‘opt/tomcat/webapps’新建目录‘myws’；
将examples实例下‘websocket’目录及其文件拷贝到‘myws’目录下；
在‘myws’目录下新建目录‘WEB-INF’；进入新建的‘WEB-INF’目录，继续创建目录‘classes’，此目录为本文涉及的tomcat 11加载Java类的默认目录！
将examples实例下的‘WEB-INF/classes/websocket’目录及其文件拷贝到myws应用下新建的‘classes’目录。

依葫芦画瓢（文件拷贝）暂时到此。

在新建的myws应用根目录下新建一个index.html文件，内容如下：

<head>

<title>项目测试首页列表</title>

<style>

body {

background-color: lightblue;

}

h1 {

text-align: center;

}

div.exam_list {

font-family: verdana;

font-size: 18px;

margin-left: 100px;

margin-top:5px;

}

</style>

</head>

<body>

<h1>tomcat websocket应用学习</h1>

<p>

<div class="exam_list"><li><a href="/myws/websocket/index.xhtml">examples实例学习</a></li></div>

</p>

</body>

</html>

启动浏览器，输入URL，例如：http://hostname/myws，出现如下界面：

点击页面链接，进入如下界面（此界面与之前的完全相同）：

点击‘Echo example’，进入如下界面（此界面与之前的完全相同）：

分别点击tomcat下websocket的三种通信实现方式，下方编辑框的链接URI为：

ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoProgrammatic
ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoAnnotation
ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoStreamAnnotation

点击页面其他按钮，并操作，一切正常，注意观察三个URL，其仍然连接的是安装包默认提供的examples项目上了，故一切正常。

打开并编辑文件‘echo.xhtml’，注意如下代码行：

<div>

<div>

<span>Connect to service implemented using:</span>

<br/>

<input id="radio1" type="radio" name="group1" value="/examples/websocket/echoProgrammatic"

onclick="updateTarget(this.value);"/> <label for="radio1">programmatic API</label>

<br/>

<input id="radio2" type="radio" name="group1" value="/examples/websocket/echoAnnotation"

onclick="updateTarget(this.value);"/> <label for="radio2">annotation API (basic)</label>

<br/>

<input id="radio3" type="radio" name="group1" value="/examples/websocket/echoStreamAnnotation"

onclick="updateTarget(this.value);"/> <label for="radio3">annotation API (stream)</label>

<br/>

<!--

<input id="radio4" type="radio" name="group1" value="/examples/websocket/echoAsyncAnnotation"

οnclick="updateTarget(this.value);"/> <label for="radio4">annotation API (async)</label>

-->

</div>

根据代码，如前所述，每当用户点击了不同的通信方式，页面会自动更新websocket连接，其中实例代码还注释掉了第四种方式‘AsynAnntation’。

将上述代码中高亮的‘examples’替换为本项目名称‘myws’。刷新页面，点击选择不同的通信方式，确认编辑框中websocket连接URL更新。

回到页面进行操作，OK!一切正常！！！

温馨提示（重要的问题说三遍），在测试页面之前务必通过tomcat的管理页面重新启动web应用，界面如下：

点击‘停止’按钮，再点击‘启动’按钮。

不知道如何配置管理页面的，可直接重启tomcat服务。

重要的事情说三遍！！！一定记得重启应用！

tomcat三种websocket通信方式测试

一个小测试：

查看目录‘myws/WEB-INF/classes/websocket’，除了四个子目录，注意该目录下有两个文件，一个是‘ExamplesConfig.java’，另一个是对应的class文件。

从项目目录中删除该两个文件，重新启动web应用，再次进入Echo example界面，同样进行三种方式的通信测试，其中后两种（基础注解式/annotation API (basic)和流式注解式/annotation API (stream)）正常，第一种‘编程式’连接失败，连接失败界面如下。

查看目录‘myws/WEB-INF/classes/websocket/echo’，该目录下文件列表如下图。

再次回顾前文提到的三种通信方式的URL，如下：

ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoProgrammatic
ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoAnnotation
ws://127.0.0.1:8080/examples/websocket/echoStreamAnnotation

查看文件EchoAnnotation.java，在类定义之前有一处申明，代码如下：

注解式下，通过‘@ServerEndpoint’添加注解后，在项目（网站）启动时tomcat服务会自动扫描（WEB-INF/calsses目录下）java类，并将注解类与ws服务关联。

查看文件EchoStreamAnnotation.java，同样有一处类似的申明，如下：

在EchoEndpoint.java文件中，没有发现类似的注解。

所以，在删除了文件ExampleConfig（并重新启动应用）后，注解式的方式依然有效，编程式的方式连接失败。

重新拷贝ExampleConfig.java/.class到应用目录，查看ExampleConfig.java，内容如下：

package websocket;

import java.util.HashSet;

import java.util.Set;

import jakarta.websocket.Endpoint;

import jakarta.websocket.server.ServerApplicationConfig;

import jakarta.websocket.server.ServerEndpointConfig;

import websocket.drawboard.DrawboardEndpoint;

import websocket.echo.EchoEndpoint;

public class ExamplesConfig implements ServerApplicationConfig {

@Override

public Set<ServerEndpointConfig> getEndpointConfigs(

Set<Class<? extends Endpoint>> scanned) {

Set<ServerEndpointConfig> result = new HashSet<>();

if (scanned.contains(EchoEndpoint.class)) {

result.add(ServerEndpointConfig.Builder.create(

EchoEndpoint.class,

"/websocket/echoProgrammatic").build());

}

if (scanned.contains(DrawboardEndpoint.class)) {

result.add(ServerEndpointConfig.Builder.create(

DrawboardEndpoint.class,

"/websocket/drawboard").build());

}

return result;

}

@Override

public Set<Class<?>> getAnnotatedEndpointClasses(Set<Class<?>> scanned) {

// Deploy all WebSocket endpoints defined by annotations in the examples

// web application. Filter out all others to avoid issues when running

// tests on Gump

Set<Class<?>> results = new HashSet<>();

for (Class<?> clazz : scanned) {

if (clazz.getPackage().getName().startsWith("websocket.")) {

results.add(clazz);

}

return results;

}

首先类ExampleConfig继承自ServerApplicationConfig，该类会执行目录自动扫描，对于目录（及子目录）下所有继承自‘Endpoint’的类进行处理，并分别映射了两个ws服务：

"/websocket/echoProgrammatic"
"/websocket/drawboard"

其中第一个正是echo测试中的第一种基于编程式的通信方式所对应的服务，第二个为多人协同画板应用的实例服务（对应的注册名称）。

对于所有注解式实现的websocket服务（类），示例代码中进行了过滤操作，即任何不是以‘websocket.’开头的服务，都将被屏蔽。上面的实际测试中（删除ExamplesConfig），注解式的不需要代码中的add(clazz)操作也可以正常工作。

另外，在自己的应用中，可将配置文件/类（ExamplesConfig）更改为项目对应的名称，例如本例中更改为MywsConfig.java/class，记得类名与文件一致，重新编译.java，并重启web应用。

记录一下ubuntu下成功编译MywsConfig.java的命令（好记性不如烂笔头），主要是指定import的相关库/类的路径，如下：

javac -cp /opt/tomcat/webapps/myws/WEB-INF/classes:/opt/tomcat/lib/* MywsConfig.java

其他

Tomcat有关websocket实现的包在目录$CATALINA_HOME/lib（$CATALINA_HOME的默认安装目录为‘/opt/tomcat’）下，包含三个文件，如下图：

本文未涉及注解式以及编程式websocket通信的各接口的分析，相关文章可在站内搜索。