Websocket+RabbitMQ实现消息推送系统

Posted 2021-10-06 Java后端何哥

一、用户获取新的消息通知有两种模式

• 上线登录后向系统主动索取

• 在线时系统向接收者主动推送新消息

设想下，用户的通知消息和新通知提醒数据都放在数据库中，数据库的读写操作频繁。如果消息量大，DB压力较大，可能出现数据瓶颈。这时候就可以引入消息队列RabbitMQ进行流量削峰。

向指定用户发送WebSocket消息并处理对方不在线的情况：

• 如果接收者在线，则直接发送消息；

• 否则将消息存储到redis，等用户上线后主动拉取未读消息。

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二、Websocket+RabbitMQ消息推送架构图

从图中可以看出消息通知系统的基本流程是客户端A请求服务端核心模块，核心模块生产一条消息到消息队列，然后服务端消息模块消费消息，消费完之后就将消息推送给客户端B，流程很简单，没有太多技巧，唯一的巧妙之处就在消息模块这边的处理上。

 一般还需要在「个人中心」需要有一个设置是否接收消息的设置项，满足用户个性化需求。

 我们当前的流程有些取巧，原本应该是消费者发消息之前就去请求「用户消息设置」，用户设置成接收，才去产生消息的。而我们现在的流程中消费者不去关注用户设置，把所有消息都往「队列」里塞，让主流程去做过滤处理，这样各个生产者就不用每个都去单独处理，同时也少了一次网络交互。

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三、消息通知的类型

几乎每个站点都有消息通知系统，可见通知系统的重要性不言而喻。通知系统看似简单，实际上比较复杂。那么本篇主要讲解常见的消息通知系统的设计和具体实现，包括数据库设计、逻辑关系分析等。

常见的站内通知类别：

• 公告 Announcement

• 提醒 Remind

  • 资源订阅提醒「我关注的资源有更新、评论等事件时通知我」
  • 资源发布提醒「我发布的资源有评论、收藏等事件时通知我」
  • 系统提醒「平台会根据一些算法、规则等可能会对你的资源做一些事情，这时你会收到系统通知」
• 私信 Mailbox

以上三种消息有各自特点，实现也各不相同，其中「提醒」类通知是最复杂的：

通知事件：

通知事件就是当用户在网站或应用上产生了支付行为之后，如果你想给用户一个通知，告诉她系统已收到她的付款，那么你就要把这个「支付行为」定义为一个通知事件，并且保存这个通知事件到「通知事件表」里，以便通知系统作异步处理。通知系统会不断的处理「通知事件表」里的数据，分析每一个事件应该通知和不通知哪些人。

通知事件表「notify_event」

记录每一个用户行为产生的通知事件信息

表结构如下：

id: {type: 'integer', primaryKey: true, autoIncrement:true} 
userID: {type: 'string', required: true} //用户ID
action: {type: 'string', required: true} //动作，如：捐款/更新/评论/收藏
objectID: {type: 'string', required: true}, //对象ID，如：文章ID；
objectType: {type: 'string', required: true} //对象所属类型，如：人、文章、活动、视频等；
createdAt：{type: 'timestamp', required: true} //创建时间；

用户行为定义

「action」即用户行为，如：赞了、评论了、喜欢了、捐款了、收藏了；一般来讲，我们把一个用户行为定义为一个通知类型，那么用户行为必须是需要提前定义好的。

由消息系统内部定义，为后台提供接口，用于通知设置。如下：

notify_action_type := ["donated","conllected","commented","updated"]

对象类型定义

「objectType」即用户行为作用的对象的所属类型，简单的说就是资源类型，如：项目、文章、评论、商品、视频、图片、用户。

由消息系统内部定义，为后台提供接口，用于通知设置。如下：

notify_object_type := ["project","comment"]

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四、消息通知系统注意事项

4.1、nginx代理webSocket时60s自动断开, 怎么保持长连接

利用nginx代理websocket的时候，发现客户端和服务器握手成功后，如果在60s时间内没有数据交互，连接就会自动断开。

nginx.conf 文件里location 中的proxy_read_timeout 默认60s断开，可以把他设置大一点，你可以设置成自己需要的时间，我这里设置的是十分钟（600s）．

nginx配置如下：

server {
        listen 80;
        server_name carrefourzone.senguo.cc;
        #error_page 502 /static/502.html;

        location /static/ {
            root /home/chenming/Carrefour/carrefour.senguo.cc/source;
            expires 7d;
            }

        location / {
            proxy_pass_header Server;
            proxy_set_header Host $http_host;
            proxy_redirect off;
            proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
            proxy_set_header X-Scheme $scheme;
            proxy_pass       http://127.0.0.1:9887;
            proxy_http_version  1.1;
            proxy_set_header    Upgrade    "websocket";
            proxy_set_header    Connection "Upgrade";
            proxy_read_timeout 600s; 
        }
    }

按照上述方法设置好后，我们可以发现，如果在10分钟之内没有数据交互的话，websocket连接就会自动断开，所以这种方式还是有点问题，如果我页面停留时间超过十分钟而且又没有数据交互的话，连接还是会断开的，所以需要同时结合WebSocket心跳机制的方法．

4.2、WebSocket的心跳激活机制

心跳机制是每隔一段时间会向服务器发送一个数据包，告诉服务器自己还活着，同时客户端会确认服务器端是否还活着，如果还活着的话，就会回传一个数据包给客户端来确定服务器端也还活着，否则的话，有可能是网络断开连接了。需要重连。

WebSocket 长连接需要在弱网环境和网络暂时断开的情况下，需要有一个稳定的重连机制，保证在网络不稳定的时候，客户端和服务端能够重连，继续通信。

在nginx延长超时时间的基础上，前端在超时时间内发心跳包，刷新再读时间，前端具体实现见如下代码(此处代码包含了前端整个websocket的实现过程，其中红色重点标注了发心跳包的内容)：

// websocket连接
var websocket_connected_count = 0;
var onclose_connected_count = 0;
function newWebSocket(){
    var websocket = null;
    // 判断当前环境是否支持websocket
    if(window.WebSocket){
        if(!websocket){
            var ws_url ="wss://"+domain+"/updatewebsocket";
            websocket = new WebSocket(ws_url);
        }
    }else{
        Tip("not support websocket");
    }
 
    // 连接成功建立的回调方法
    websocket.onopen = function(e){
        heartCheck.reset().start();   // 成功建立连接后，重置心跳检测
        Tip("connected successfully")
    }
    // 连接发生错误，连接错误时会继续尝试发起连接（尝试5次）
    websocket.onerror = function() {
        console.log("onerror连接发生错误")
        websocket_connected_count++;
        if(websocket_connected_count <= 5){
            newWebSocket()
        }
    }
    // 接受到消息的回调方法
    websocket.onmessage = function(e){
        console.log("接受到消息了")
        heartCheck.reset().start();    // 如果获取到消息，说明连接是正常的，重置心跳检测
        var message = e.data;
        if(message){
           //执行接收到消息的操作，一般是刷新ＵＩ
        }
    }
 
    // 接受到服务端关闭连接时的回调方法
    websocket.onclose = function(){
        Tip("onclose断开连接");
    }
    // 监听窗口事件，当窗口关闭时，主动断开websocket连接，防止连接没断开就关闭窗口，server端报错
    window.onbeforeunload = function(){
        websocket.close();
    }
 
    // 心跳检测, 每隔一段时间检测连接状态，如果处于连接中，就向server端主动发送消息，来重置server端与客户端的最大连接时间，如果已经断开了，发起重连。
    var heartCheck = {
        timeout: 55000,        // 9分钟发一次心跳，比server端设置的连接时间稍微小一点，在接近断开的情况下以通信的方式去重置连接时间。
        serverTimeoutObj: null,
        reset: function(){
            clearTimeout(this.timeoutObj);
            clearTimeout(this.serverTimeoutObj);
            return this;
        },
        start: function(){
            var self = this;
            this.serverTimeoutObj = setInterval(function(){
                if(websocket.readyState == 1){
                    console.log("连接状态，发送消息保持连接");
                    websocket.send("ping");
                    heartCheck.reset().start();    // 如果获取到消息，说明连接是正常的，重置心跳检测
                }else{
                    console.log("断开状态，尝试重连");
                    newWebSocket();
                }
            }, this.timeout)
        }
    }
}

4.3、RabbitMQ消费端的必须捕捉异常

我遇到的Bug是对前端输入没有Emoj表情过滤导致JPA插入报错，且消费者程序没有try-catch捕捉异常，最终导致消费者程序异常终止。

4.4、WebSocket实现Web聊天室的多页面跨面问题

 一般能想到的有：

• 通过IFrame

• 通过web都做成单页

• 通过sharedworker（也解决不了多浏览器），但是不是所有浏览器都支持

4.5、使用websocket实现群聊

需要很多用户（在不同的房间）进行实时聊天，也就是一个简单的聊天室，这里用的是WebSocket实现。这里需要对每一个连接都指定两个参数：用户的userId和所加入的房间id（roomId）；

这里是用到一个map<房间id， 用户set>来保存房间对应的用户连接列表，当有用户进入一个房间的时候，就会先检测房间是否存在，如果不存在那就新建一个空的用户set，再加入本身到这个set中；这里需要考虑线程安全问题，因为用到的是一个hashMap，如同时又AB两个用户加入一个空房间，同时访问friends为空，然后都会新建一个set再加入进去，那么可能会出现一个情况就是A检测不存在房间，然后创建加入进去，B也同时检测到不存在，也重新创建一个用户set，这样就会覆盖原来的set，也就是说A用户就加入失败

推荐阅读：使用websocket实现群聊（多个群）

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五、自定义HandshakeInterceptor，用于禁止未登录用户连接WebSocket

package cn.zifangsky.stompwebsocket.interceptor.websocket;
 
import cn.zifangsky.stompwebsocket.common.Constants;
import cn.zifangsky.stompwebsocket.common.SpringContextUtils;
import cn.zifangsky.stompwebsocket.model.User;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.server.HandshakeInterceptor;
 
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.text.MessageFormat;
import java.util.Map;
 
/**
 * 自定义{@link org.springframework.web.socket.server.HandshakeInterceptor}，实现“需要登录才允许连接WebSocket”
 *
 */
@Component
public class AuthHandshakeInterceptor implements HandshakeInterceptor {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
 
    @Override
    public boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse, WebSocketHandler webSocketHandler, Map<String, Object> map) throws Exception {
        HttpSession session = SpringContextUtils.getSession();
        User loginUser = (User) session.getAttribute(Constants.SESSION_USER);
 
        if(loginUser != null){
            logger.debug(MessageFormat.format("用户{0}请求建立WebSocket连接", loginUser.getUsername()));
            return true;
        }else{
            logger.error("未登录系统，禁止连接WebSocket");
            return false;
        }
 
    }
 
    @Override
    public void afterHandshake(ServerHttpRequest serverHttpRequest, ServerHttpResponse serverHttpResponse, WebSocketHandler webSocketHandler, Exception e) {
 
    }
 
}

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参考链接：

Web 端消息通知机制现实方案

消息通知系统模型设计

Nginx代理webSocket时60s自动断开, 怎么保持长连接

消费端channel主动断开后，可能存在的bug