SpringBoot輕松整合WebSocket實(shí)現(xiàn)Web在線聊天室
前面為大家講述了 Spring Boot的整合Redis、RabbitMQ、Elasticsearch等各種框架組件;隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,服務(wù)端消息數(shù)據(jù)推送已經(jīng)是一個(gè)非常重要、非常普遍的基礎(chǔ)功能。今天就和大家聊聊在SpringBoot輕松整合WebSocket,實(shí)現(xiàn)Web在線聊天室,希望能對(duì)大家有所幫助。
一、WebSocket簡(jiǎn)介
1.1 什么是WebSocket?
WebSocket協(xié)議是基于TCP的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器全雙工(Full-duplex)通信。它允許服務(wù)端主動(dòng)向客戶端推送數(shù)據(jù),這使得客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換變得更加簡(jiǎn)單高效。在WebSocket API中,瀏覽器和服務(wù)器只需要完成一次握手,兩者之間就可以創(chuàng)建持久性的連接,并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。
WebSocket 在握手之后便直接基于 TCP 進(jìn)行消息通信,只是 TCP的基礎(chǔ)上的一層非常輕的封裝,它只是將TCP的字節(jié)流轉(zhuǎn)換成消息流(文本或二進(jìn)制),至于怎么解析這些消息的內(nèi)容完全依賴于應(yīng)用本身。
1.2 為什么需要 WebSocket?
我們知道HTTP 協(xié)議有一個(gè)缺陷:通信只能由客戶端發(fā)起,服務(wù)器端無法向某個(gè)客戶端推送數(shù)據(jù)。然而,在某些場(chǎng)景下,數(shù)據(jù)推送是非常必要的功能,為了實(shí)現(xiàn)推送技術(shù),所用的技術(shù)都是輪詢,即:客戶端在特定的的時(shí)間間隔(如每 1 秒),由瀏覽器對(duì)服務(wù)器發(fā)出 HTTP 請(qǐng)求,然后由服務(wù)器返回最新的數(shù)據(jù)給客戶端的瀏覽器。
例如,在外賣場(chǎng)景下,當(dāng)騎手位置更新時(shí),服務(wù)器端向客戶端推送騎手位置數(shù)據(jù)。如果使用HTTP協(xié)議,那么就只能輪詢。輪詢模式具有很明顯的缺點(diǎn),即瀏覽器需要不斷地向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求,然而 HTTP 請(qǐng)求可能包含較長(zhǎng)的頭部,其中真正有效的數(shù)據(jù)可能只是很小的一部分,顯然這樣會(huì)浪費(fèi)很多的帶寬等資源,同樣,數(shù)據(jù)時(shí)效性較低,存在一定的數(shù)據(jù)延遲。
在這種情況下,WebSocket 出現(xiàn)了,使用 WebSocket 協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)由服務(wù)端主動(dòng)向客戶端推送消息,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)客戶端向服務(wù)器端發(fā)送消息。這樣能更好得節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬;并且能夠更實(shí)時(shí)地進(jìn)行通訊。隨著HTML 5 的流行, WebSocket已經(jīng)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),目前主流的瀏覽器都已經(jīng)支持。
1.3 WebSocket的優(yōu)點(diǎn)
- 較少的控制開銷。在連接建立后,服務(wù)端和客戶端之間交換數(shù)據(jù)時(shí),用于協(xié)議控制的數(shù)據(jù)包頭部相對(duì)較小。在不包含擴(kuò)展的情況下,對(duì)于服務(wù)器到客戶端的內(nèi)容,此頭部大小只有 2 至 10 字節(jié)(和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度有關(guān));對(duì)于客戶端到服務(wù)器的內(nèi)容,此頭部還需要加上額外的 4 字節(jié)的掩碼。這相對(duì)于 HTTP 協(xié)議每次都要攜帶完整的頭部信息,此項(xiàng)開銷顯著減少了。
- 更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。由于WebSocket協(xié)議是全雙工的,所以服務(wù)器可以隨時(shí)主動(dòng)向客戶端推送數(shù)據(jù)。相對(duì)于 HTTP 請(qǐng)求必須等待客戶端發(fā)起請(qǐng)求服務(wù)端才能響應(yīng),延遲明顯更少;即使是和Comet 等類似的長(zhǎng)輪詢比較,WebSocket也能在短時(shí)間內(nèi)更高效的傳遞數(shù)據(jù)。
- 保持連接狀態(tài)。與 HTTP 不同的是, Websocket 需要先創(chuàng)建連接,這就使得其成為一種有狀態(tài)的協(xié)議,之后通信時(shí)可以省略部分狀態(tài)信息,而 HTTP 請(qǐng)求需要在每個(gè)請(qǐng)求都攜帶狀態(tài)信息(如Token等)。
- 更好的二進(jìn)制支持。 Websocket 定義了二進(jìn)制幀,相對(duì) HTTP,可以更輕松地處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)。Websocket 定義了擴(kuò)展,用戶可以擴(kuò)展協(xié)議、實(shí)現(xiàn)部分自定義的子協(xié)議。如部分瀏覽器支持Gzip壓縮等。
- 更好的壓縮效果。相對(duì)于 HTTP 壓縮, Websocket 在適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展支持下,可以沿用之前內(nèi)容的上下文,在傳遞類似的數(shù)據(jù)時(shí),可以顯著地提高壓縮率。
1.4 WebSocket的應(yīng)用場(chǎng)景
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,WebSocket的使用越來越廣泛?;旧现灰菚r(shí)效性要求高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景都可以使用WebSocket,例如:
- 協(xié)同編輯
- 基于位置的應(yīng)用
- 體育實(shí)況更新
- 股票基金報(bào)價(jià)實(shí)時(shí)更新
- 多玩家游戲
- 音視頻聊天
- 視頻會(huì)議
- 在線教育
- 社交訂閱
除此之外,還有系統(tǒng)消息通知、用戶上下線提醒、客戶端數(shù)據(jù)同步,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新,多屏幕同步,用戶在線狀態(tài),消息掃描二維碼登錄/二維碼支付,彈幕、各類信息提醒,在線選座,實(shí)時(shí)監(jiān)控大屏等等;
二、WebSocket的事件
我們知道HTTP協(xié)議使用http和https的統(tǒng)一資源標(biāo)志符。WebSocket與HTTP類似,使用的是 ws 或 wss(類似于 HTTPS),其中 wss 表示在 TLS 之上的Websocket。例如:
WebSocket 使用和 HTTP 相同的 TCP 端口,可以繞過大多數(shù)防火墻的限制。默認(rèn)情況下, WebSocket 協(xié)議使用80 端口;運(yùn)行在 TLS 之上時(shí),默認(rèn)使用 443 端口。
WebSocket 只是在 Socket 協(xié)議的基礎(chǔ)上,非常輕的一層封裝。在WebSocket API中定義了open、close、error、message等幾個(gè)基本事件,這就使得WebSocket使用起來非常簡(jiǎn)單。 下面是在WebSocket API定義的事件:
事件 | 事件處理程序 | 描述 |
open | Sokcket onopen | 連接建立時(shí)觸發(fā) |
message | Sokcket onmessage | 客戶端接收服務(wù)端數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā) |
error | Sokcket onerror | 通訊發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā) |
close | Sokcket onclose | 連接關(guān)閉時(shí)觸發(fā) |
三、Spring Boot整合WebSocket實(shí)現(xiàn)聊天室
Spring Boot 提供了 Websocket 組件 spring-boot-starter-websocket,用來支持在 Spring Boot環(huán)境下對(duì)Websocket 的使用。
下面我們就以多人在線聊天室為例,演示 Spring Boot 是如何整合Websocket 實(shí)現(xiàn)服務(wù)端消息推送的。
首先,創(chuàng)建spring boot項(xiàng)目:spring-boot-starter-websocket。接下來,我們構(gòu)建前臺(tái)交互頁(yè)面,創(chuàng)建index.html頁(yè)面并在 js 中實(shí)現(xiàn)WebSocket通訊,完整頁(yè)面代碼如下所示:
上面的示例中,js中定義了WebSocket通訊相關(guān)的代碼,如:ws.onopen、ws.onmessage、ws.onclose等事件。
3.2 創(chuàng)建后端服務(wù)
接下來,我們開始創(chuàng)建后臺(tái)WebSocket服務(wù),實(shí)現(xiàn)WebSocket后臺(tái)通訊服務(wù)。
step 1 :引入相關(guān)依賴
首先,修改項(xiàng)目的pom.xml文件,主要添加 Web 和 Websocket 組件。具體代碼如下所示:
step2:消息接收
首先創(chuàng)建ChatServerEndpoint類,并使用@ServerEndpoint注解創(chuàng)建WebSocket EndPoint實(shí)現(xiàn)客戶端連接、消息的接收、等事件。具體示例代碼如下所示:
上面的示例中,我們使用 @ServerEndpoint("/chat/{username}") 注解監(jiān)聽此地址的 WebSocket 信息,客戶端也是通過此地址向服務(wù)端接收和發(fā)送消息。同時(shí)使用@OnOpen?注解實(shí)現(xiàn)客戶端連接事件,@OnMessage?注解實(shí)現(xiàn)消息發(fā)送事件,@OnClose?注解實(shí)現(xiàn)客戶端連接關(guān)閉事件,@OnError注解實(shí)現(xiàn)消息錯(cuò)誤事件。
step3:消息發(fā)送
我們先創(chuàng)建一個(gè) WebSocketUtils 工具類,用來存儲(chǔ)聊天室在線的用戶信息,以及向客戶端發(fā)送消息的功能。具體代碼如下所示:
step4:開啟 WebSocket 功能
修改項(xiàng)目啟動(dòng)類,需要添加 @EnableWebSocket 開啟 WebSocket 功能。具體示例代碼如下所示:
以上,我們WebSocket服務(wù)端內(nèi)容就實(shí)現(xiàn)完畢了。接下來我們驗(yàn)證整個(gè)聊天室功能是否正常?
3.3 驗(yàn)證測(cè)試
前面,我們已經(jīng)把整個(gè)WebSocket聊天室的前后臺(tái)功能介紹完了。接下來我們驗(yàn)證整個(gè)聊天室功能是否正常?
首先,啟動(dòng)項(xiàng)目,在瀏覽器中分別輸入地址:http://localhost:8080/ 打開三個(gè)聊天室頁(yè)面。如下圖所示:
然后,分別在三個(gè)聊天室頁(yè)面中,輸入三個(gè)昵稱并加入聊天室,與服務(wù)端成功建立WebSocket連接,即可在聊天室發(fā)送消息。
點(diǎn)擊頁(yè)面上的離開聊天室,此頁(yè)面與服務(wù)端建立的WebSocket連接就會(huì)斷開。其他連接不受影響。
最后
以上,我們就把Spring Boot整合WebSocket,實(shí)現(xiàn)BBS聊天室的功能介紹完了。WebSocket能夠以非常簡(jiǎn)單的方式,實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端的雙向通訊。在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程中使用越來越廣泛,希望大家能熟悉掌握。