初识websocket及java服务端的简单实现
Posted keep fighting!
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了初识websocket及java服务端的简单实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
概念：WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。
WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输
背景：很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。
而比较新的技术去做轮询的效果是Comet。这种技术虽然可以双向通信，但依然需要反复发出请求。而且在Comet中，普遍采用的长链接，也会消耗服务器资源。
在这种情况下，html5定义了WebSocket协议，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。
websocket运用场景：
- 即时通讯：多媒体聊天，你可以使用该技术开个聊天室，聊个火热。可以单独2人聊个畅快。
- 互动游戏：现在多人游戏越来越火热，那么多人游戏必须是时时的，不考虑其他因素，只是时效性方面，也可以用该技术做多人游戏。
- 协同合作：开发人员会有git，svn等代码管理工具，但还是会有冲突。用此技术开发一个文档协同编辑工具，使每个人的编辑内容都时时同步，将不会有冲突发生。
- 动态数据表报：类似通知变更，如有需求，可以开发一个时时的数据报表，使用此技术，服务端数据发生变化，可在表报上立刻显示出来。如，电商平台的交易数据，每时每刻都在变化着，可以时时监控。
- 实时工具：如导航，实时查询工具等也可使用。
原理：
WebSocket并不是全新的协议，而是利用了HTTP协议来建立连接。我们来看看WebSocket连接是如何创建的。
首先，WebSocket连接必须由浏览器发起，因为请求协议是一个标准的HTTP请求，格式如下：
GET ws://localhost:3000/ws/chat HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://localhost:3000
Sec-WebSocket-Key: client-random-string
Sec-WebSocket-Version: 13
该请求和普通的HTTP请求有几点不同：
- GET请求的地址不是类似/path/，而是以ws://开头的地址；
- 请求头Upgrade: websocket和Connection: Upgrade表示这个连接将要被转换为WebSocket连接；
- Sec-WebSocket-Key是用于标识这个连接，并非用于加密数据；
- Sec-WebSocket-Version指定了WebSocket的协议版本。
随后，服务器如果接受该请求，就会返回如下响应：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: server-random-string
该响应代码101表示本次连接的HTTP协议即将被更改，更改后的协议就是Upgrade: websocket指定的WebSocket协议。
为了创建Websocket连接，需要通过浏览器发出请求，之后服务器进行回应，这个过程通常称为“握手”（handshaking）
版本号和子协议规定了双方能理解的数据格式，以及是否支持压缩等等。如果仅使用WebSocket的API，就不需要关心这些。
现在，一个WebSocket连接就建立成功，浏览器和服务器就可以随时主动发送消息给对方。消息有两种，一种是文本，一种是二进制数据。通常，我们可以发送JSON格式的文本，这样，在浏览器处理起来就十分容易。
为什么WebSocket连接可以实现全双工通信而HTTP连接不行呢？实际上HTTP协议是建立在TCP协议之上的，TCP协议本身就实现了全双工通信，但是HTTP协议的请求－应答机制限制了全双工通信。WebSocket连接建立以后，其实只是简单规定了一下：接下来，咱们通信就不使用HTTP协议了，直接互相发数据吧。
HTTP协议与websocket协议对比：
WebSocket目前支持两种统一资源标志符ws和wss，类似于HTTP和HTTPS。
浏览器支持：
很显然，要支持WebSocket通信，浏览器得支持这个协议，这样才能发出ws://xxx的请求。目前，支持WebSocket的主流浏览器如下：
客户端简单实现：
新建websocket.html
<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>websocket 客户端</title>
<script type="text/javascript">
function WebSocketTest()
{
if ("WebSocket" in window)
{
alert("您的浏览器支持 WebSocket!");
// 创建一个 websocket
var ws = new WebSocket("ws://localhost:8887");
ws.onopen = function()
{
// Web Socket 已连接上，使用 send() 方法发送数据
ws.send("发送数据");
alert("数据发送中...");
};
ws.onmessage = function (evt)
{
var received_msg = evt.data;
alert("数据已接收...");
};
ws.onclose = function()
{
// 关闭 websocket
alert("连接已关闭...");
};
}
else
{
// 浏览器不支持 WebSocket
alert("您的浏览器不支持 WebSocket!");
}
}
</script>
</head>
<body>
<div id="sse">
<a href="javascript:WebSocketTest()">运行 WebSocket</a>
</div>
</body>
</html>
客户端API:
WebSocket 属性
以下是 WebSocket 对象的属性。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
|
属性 |
描述 |
|
Socket.readyState |
只读属性 readyState 表示连接状态，可以是以下值： 0 - 表示连接尚未建立。 1 - 表示连接已建立，可以进行通信。 2 - 表示连接正在进行关闭。 3 - 表示连接已经关闭或者连接不能打开。 |
|
Socket.bufferedAmount |
只读属性 bufferedAmount 已被 send() 放入正在队列中等待传输，但是还没有发出的 UTF-8 文本字节数。 |
WebSocket 事件
以下是 WebSocket 对象的相关事件。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
|
事件 |
事件处理程序 |
描述 |
|
open |
Socket.onopen |
连接建立时触发 |
|
message |
Socket.onmessage |
客户端接收服务端数据时触发 |
|
error |
Socket.onerror |
通信发生错误时触发 |
|
close |
Socket.onclose |
连接关闭时触发 |
WebSocket 方法
以下是 WebSocket 对象的相关方法。假定我们使用了以上代码创建了 Socket 对象：
|
方法 |
描述 |
|
Socket.send() |
使用连接发送数据 |
|
Socket.close() |
关闭连接 |
JAVA 服务端实现：
maven依赖
<dependency>
<groupId>org.java-websocket</groupId>
<artifactId>Java-WebSocket</artifactId>
<version>1.4.0</version>
</dependency>
服务端示例：ServerDemo.java
import org.java_websocket.WebSocket;
import org.java_websocket.handshake.ClientHandshake;
import org.java_websocket.server.WebSocketServer;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.UnknownHostException;
/**
* @Author 99514925@qq.com
* @Create 2020/2/3 23:03
**/
public class ServerDemo extends WebSocketServer {
public ServerDemo() throws UnknownHostException {
}
public ServerDemo(int port) throws UnknownHostException {
super(new InetSocketAddress(port));
System.out.println("websocket Server start at port:"+port);
}
/**
* 触发连接事件
*/
@Override
public void onOpen(WebSocket conn, ClientHandshake clientHandshake) {
System.out.println("new connection ===" + conn.getRemoteSocketAddress().getAddress().getHostAddress());
}
/**
*
* 连接断开时触发关闭事件
*/
@Override
public void onClose(WebSocket conn, int code, String reason, boolean remote) {
}
/**
* 客户端发送消息到服务器时触发事件
*/
@Override
public void onMessage(WebSocket conn, String message) {
System.out.println("you have a new message: "+ message);
//向客户端发送消息
conn.send(message);
}
/**
* 触发异常事件
*/
@Override
public void onError(WebSocket conn, Exception e) {
//e.printStackTrace();
if( conn != null ) {
//some errors like port binding failed may not be assignable to a specific websocket
}
}
/**
* 启动服务端
* @param args
* @throws UnknownHostException
*/
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
new ServerDemo(8887).start();
}
}
由于WebSocket是一个协议，服务器具体怎么实现，取决于所用编程语言和框架本身。
以上是关于初识websocket及java服务端的简单实现的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
websocket简介及上手，node + vue实现websocket服务