从零开始学SpringBoot之SpringBoot WebSocket原理篇

Posted 2023-04-28

参考技术A 前言：

     这节我们介绍下WebSocket的原理。

一、websocket与http

WebSocket是html5出的协议，也就是说HTTP协议没有变化，或者说没关系，但HTTP是不支持持久连接的（长连接，循环连接的不算）

首先HTTP有 1.1 和 1.0 之说，也就是所谓的 keep-alive ，把多个HTTP请求合并为一个，但是 Websocket 其实是一个新协议，跟HTTP协议基本没有关系，只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已，也就是说它是HTTP协议上的一种补充，可以通过这样一张图理解：

有交集，但是并不是全部。

另外Html5指的是一系列新的API，或者说新规范，新技术。Http协议本身只有1.0和1.1，而且跟Html本身没有直接关系。通俗来说，你可以用HTTP协议传输非Html数据。

二、Websocket是什么样的协议，具体有什么优点

首先，Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来说。

HTTP的生命周期通过 Request 来界定，也就是一个 Request 一个 Response ，那么在 HTTP1.0 中，这次HTTP请求就结束了。

在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个keep-alive，也就是说，在一个HTTP连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。但是请记住 Request = Response， 在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起。

跟Websocket有什么关系呢？

首先Websocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。

首先我们来看个典型的 Websocket 握手（借用Wikipedia的。。）

GET /chat HTTP/1.1

Host: server.example.com

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==

Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat

Sec-WebSocket-Version: 13

Origin: http://example.com

熟悉HTTP的童鞋可能发现了，这段类似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。我会顺便讲解下作用。

2.1 Upgrade 和Connection

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

这个就是Websocket的核心了，告诉 Apache 、Tomcat、 nginx 等服务器：注意啦，我发起的是Websocket协议，快点帮我找到对应的助理处理~不是那个老土的HTTP。

2.2 Sec-WebSocket

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==

Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat

Sec-WebSocket-Version: 13

首先， Sec-WebSocket-Key是一个 Base64 encode 的值，这个是浏览器随机生成的，告诉服务器：你妹，不要忽悠窝，我要验证尼是不是真的是Websocket助理。

然后， Sec_WebSocket-Protocol是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不同的服务所需要的协议。简单理解：今晚我要服务A，别搞错啦~

最后， Sec-WebSocket-Version是告诉服务器所使用的 WebSocket Draft （协议版本），在最初的时候，Websocket协议还在 Draft 阶段，各种奇奇怪怪的协议都有，而且还有很多期奇奇怪怪不同的东西，什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的，当初Websocket协议太多可是一个大难题。。不过现在还好，已经定下来啦~大家都使用的一个东西~ 脱水：服务员，我要的是13岁的噢→_→

然后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求，成功建立Websocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=

Sec-WebSocket-Protocol: chat

这里开始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

依然是固定的，告诉客户端即将升级的是 Websocket 协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。

然后， Sec-WebSocket-Accept这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key 。服务器：好啦好啦，知道啦，给你看我的ID CARD来证明行了吧。后面的， Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此，HTTP已经完成它所有工作了，接下来就是完全按照Websocket协议进行了。具体的协议就不在这阐述了。

—————— 技术解析部分完毕 ——————

你说了这么久，那到底Websocket有什么鬼用， http long poll ，或者ajax轮询 不都可以实现实时信息传递么。

好好好，年轻人，那我们来讲一讲Websocket有什么用。来给你吃点胡（苏）萝（丹）卜（红）

三、Websocket的作用

在讲Websocket之前，我就顺带着讲下 long poll 和 ajax轮询 的原理。

3.1 ajax 轮询

ajax轮询的原理非常简单，让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问服务器是否有新信息。

场景再现：

客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)

服务端：没有（Response）

客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)

服务端：没有。。（Response）

客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)

服务端：你好烦啊，没有啊。。（Response）

客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）

服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）

客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）

服务端：。。。。。没。。。。没。。。没有（Response） —- loop

3.1  长轮询（long poll）

long poll 其实原理跟 ajax轮询 差不多，都是采用轮询的方式，不过采取的是阻塞模型（一直打电话，没收到就不挂电话），也就是说，客户端发起连接后，如果没消息，就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回，返回完之后，客户端再次建立连接，周而复始。

场景再现：

客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request）

服务端：额。。等待到有消息的时候。。来给你（Response）

客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request） -loop

从上面可以看出其实这两种方式，都是在不断地建立HTTP连接，然后等待服务端处理，可以体现HTTP协议的另外一个特点，被动性。

何为被动性呢，其实就是，服务端不能主动联系客户端，只能有客户端发起。

简单地说就是，服务器是一个很懒的冰箱（这是个梗）（不会、不能主动发起连接），但是上司有命令，如果有客户来，不管多么累都要好好接待。

说完这个，我们再来说一说上面的缺陷（原谅我废话这么多吧OAQ）

从上面很容易看出来，不管怎么样，上面这两种都是非常消耗资源的。

ajax轮询需要服务器有很快的处理速度和资源。（速度）long poll 需要有很高的并发，也就是说同时接待客户的能力。（场地大小）

所以 ajax轮询 和 long poll 都有可能发生这种情况。

客户端：啦啦啦啦，有新信息么？

服务端：月线正忙，请稍后再试（503 ServerUnavailable）

客户端：。。。。好吧，啦啦啦，有新信息么？

服务端：月线正忙，请稍后再试（503 ServerUnavailable）

客户端：然后服务端在一旁忙的要死：冰箱，我要更多的冰箱！更多。。更多。。（我错了。。这又是梗。。）

3.2 WebSocket

通过上面这个例子，我们可以看出，这两种方式都不是最好的方式，需要很多资源。

一种需要更快的速度，一种需要更多的’电话’。这两种都会导致’电话’的需求越来越高。

哦对了，忘记说了HTTP还是一个状态协议。

通俗的说就是，服务器因为每天要接待太多客户了，是个健忘鬼，你一挂电话，他就把你的东西全忘光了，把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

所以在这种情况下出现了，Websocket出现了。他解决了HTTP的这几个难题。首先，被动性，当服务器完成协议升级后（HTTP->Websocket），服务端就可以主动推送信息给客户端啦。所以上面的情景可以做如下修改。

客户端：啦啦啦，我要建立Websocket协议，需要的服务：chat，Websocket协议版本：17（HTTP Request）

服务端：ok，确认，已升级为Websocket协议（HTTPProtocols Switched）

客户端：麻烦你有信息的时候推送给我噢。。

服务端：ok，有的时候会告诉你的。

服务端：balabalabalabala

服务端：balabalabalabala

服务端：哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈

服务端：笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

就变成了这样，只需要经过一次HTTP请求，就可以做到源源不断的信息传送了。（在程序设计中，这种设计叫做回调，即：你有信息了再来通知我，而不是我傻乎乎的每次跑来问你）

这样的协议解决了上面同步有延迟，而且还非常消耗资源的这种情况。那么为什么他会解决服务器上消耗资源的问题呢？

其实我们所用的程序是要经过两层代理的，即HTTP协议在Nginx等服务器的解析下，然后再传送给相应的Handler（php等）来处理。简单地说，我们有一个非常快速的 接线员（Nginx） ，他负责把问题转交给相应的 客服（Handler） 。

本身接线员基本上速度是足够的，但是每次都卡在客服（Handler）了，老有客服处理速度太慢。，导致客服不够。Websocket就解决了这样一个难题，建立后，可以直接跟接线员建立持久连接，有信息的时候客服想办法通知接线员，然后接线员在统一转交给客户。这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。

同时，在传统的方式上，要不断的建立，关闭HTTP协议，由于HTTP是非状态性的，每次都要重新传输 identity info （鉴别信息），来告诉服务端你是谁。

虽然接线员很快速，但是每次都要听这么一堆，效率也会有所下降的，同时还得不断把这些信息转交给客服，不但浪费客服的处理时间，而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。

但是Websocket只需要一次HTTP握手，所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中，也就避免了HTTP的非状态性，服务端会一直知道你的信息，直到你关闭请求，这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议，还要查看identity info的信息。

同时由客户主动询问，转换为服务器（推送）有信息的时候就发送（当然客户端还是等主动发送信息过来的。。），没有信息的时候就交给接线员（Nginx），不需要占用本身速度就慢的客服（Handler）了

至于怎么在不支持Websocket的客户端上使用Websocket。。答案是：不能。但是可以通过上面说的 long poll 和 ajax 轮询 来 模拟出类似的效果

看完让你彻底搞懂Websocket原理

http://www.cnblogs.com/fuqiang88/p/5956363.html

内容转自知乎：http://www.zhihu.com/question/20215561

如果觉得文字不过瘾，可以通过视频学习SpringBoot，这里给大家推荐

《从零开始学SpringBoot》视频教程链接：

https://ke.qq.com/course/1185649?flowToken=1017912

【  Java全栈技术分享 】，Jacky。

从零开始学springboot-6.手写拦截器和自定义注解

通过写自定义注解和拦截器来满足我们比较个性化的鉴权需求。

我们想实现 不同的请求路由、参数（例如token识别用户）对不同的请求做出处理和拒绝的情况，可以使用shiro和spring security，这里我们为了学习，所以我们尝试通过写自定义注解和拦截器来满足我们比较个性化的需求。

新建注解

在base目录下新建一个目录

annotation

在annotation目录下新建一个注解Admin.java，代码如下

package com.example.demo.base.annotation;

import java.lang.annotation.*;

//定义可以在方法和类上使用此注解
@Target(ElementType.METHOD,ElementType.TYPE)
//定义的这个注解是注解，会在class字节码文件中存在，在运行时可以通过反射获取到。
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
//定义子类可以继承父类中的该注解
@Inherited

public @interface Admin 

新建拦截器

在base目录下新建一个目录

interceptor

在interceptor目录下新建一个文件MyInterceptor.java，代码如下

package com.example.demo.base.interceptor;

import com.example.demo.base.annotation.Admin;
import com.example.demo.base.vo.Result;
import org.springframework.web.method.HandlerMethod;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class MyInterceptor implements HandlerInterceptor 
    /**
     * 在请求处理之前进行调用（Controller方法调用之前）
     * @param request
     * @param response
     * @param handler
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception 
        response.setHeader("content-type","application/json; charset=utf-8");
        //判断请求的方法上是否有注解
        boolean haveAnnotataion = handler.getClass().isAssignableFrom(HandlerMethod.class);
        //如果有注解，判断是否是MyAnnotation
        if (haveAnnotataion)
            Admin admin = ((HandlerMethod)handler).getMethodAnnotation(Admin.class);
            //判断是否有admin注解
            if(admin != null)
                String id = request.getParameter("id");
                if("1".equals(id))
                    return true;
                else
                    response.getWriter().write(Result.error("你没有权限").toJsonString());
                    return false;
                
            
        
        return true;
    

    /**
     * 请求处理之后进行调用，但是在视图被渲染之前（Controller方法调用之后）
     * @param request
     * @param response
     * @param handler
     * @param modelAndView
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception 
    

    /**
     * 在整个请求结束之后被调用，也就是在DispatcherServlet 渲染了对应的视图之后执行（主要是用于进行资源清理工作）
     * @param request
     * @param response
     * @param handler
     * @param ex
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception 
    

说明

我们主要在preHandle方法下业务代码，这里的例程是请求参数中id=1代表是admin，可以正常使用接口，否则就返回无权限

配置拦截器

在interceptor目录下新建一个文件MyInterceptorConfig.java，代码如下

package com.example.demo.base.interceptor;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

/**
 * 拦截器配置类
 */
@Configuration
public class MyInterceptorConfig implements WebMvcConfigurer 
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry)
        //注册拦截器
        InterceptorRegistration registration = registry.addInterceptor(new MyInterceptor());

        //添加拦截请求
        registration.addPathPatterns("/user/**");

        //添加不拦截的请求
        registration.excludePathPatterns("/test/**");
    

如何使用

在我们控制器中，想要加权限的方法上，加上@Admin即可

测试效果演示

成功的

失败的

后话

以上只是一个例子，大家可以在HttpServletRequest request中拿到各种参数，例如token，然后进行你的鉴权业务，同时，可以写很多个注解，以满足不同的业务需求。

至此，项目结构如下