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WebSocket专题(阿里)

由 谁都会走 提交于 2020-04-27 22:40:48

我们的项目中使用了websocket 用java-websocket 开源项目做的，阿里的人问我用啥实现的websocket一时没有答上来

回来做了总结：

 

1、前言

最近有同学问我有没有做过在线咨询功能。同时，公司也刚好让我接手一个 IM 项目。所以今天抽时间记录一下最近学习的内容。本文主要剖析了 WebSocket 的原理，以及附上一个完整的聊天室实战 Demo （包含前端和后端，代码下载链接在文末）。

2、WebSocket 与 HTTP

WebSocket 协议在2008年诞生，2011年成为国际标准。现在所有浏览器都已经支持了。WebSocket 的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话。

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，所以在握手阶段使用了 HTTP 。

下面一张图说明了 HTTP 与 WebSocket 的主要区别：

WebSocket 的其他特点：

  • 建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。
  • 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。
  • 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。
  • 可以发送文本，也可以发送二进制数据。
  • 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
  • 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

3、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。简单的举个例子吧，用目前应用比较广泛的 PHP 生命周期来解释。

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。

你 BB 了这么多，跟 WebSocket 有什么关系呢？ 好吧，我正准备说 WebSocket 呢。

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

首先我们来看个典型的 WebSocket 握手

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，多了这么几个东西。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是 WebSocket 的核心了，告诉 Apache 、 Nginx 等服务器：注意啦，我发起的请求要用 WebSocket 协议，快点帮我找到对应的助理处理~而不是那个老土的 HTTP。

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：泥煤，不要忽悠我，我要验证你是不是真的是 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~大家都使用同一个版本： 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。

4、WebSocket 的作用

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

4-1、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

4-2、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，客户端发起请求后，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。

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。long poll 需要有很高的并发，也就是说同时接待客户的能力。

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：正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）

客户端：。。。。好吧，啦啦啦，有新信息么？

服务端：正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）

4-3、WebSocket

通过上面这两个例子，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 还是一个无状态协议。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 。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（HTTP Protocols 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

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。

5、实战代码

本文的更新源 托管于GitHub

参考文档：
php socket 文档
js 的 WebSocket 文档

前端代码：https://github.com/nnngu/WebSocketDemo-js
后端代码：https://github.com/nnngu/WebSocketDemo-php

运行步骤：

  1. 在终端打开 WebSocketDemo-php 目录，执行 php -q server.php
  2. 用浏览器访问 WebSocketDemo-js 目录里面的 index.html

运行截图：

 

最近项目里需要在Java服务端与c++进行websocket通信，java_websocket.client.WebSocketClient插件很好的解决了这个需求。

   首先需要在pom.xml文件中引入此依赖:

 

<dependency>
<groupId>org.java-websocket</groupId>
<artifactId>Java-WebSocket</artifactId>
<version>1.3.5</version>
</dependency>

 

Java代码如下:

import org.apache.log4j.Logger;
import org.java_websocket.WebSocket;
import org.java_websocket.client.WebSocketClient;
import org.java_websocket.drafts.Draft_6455;
import org.java_websocket.handshake.ServerHandshake;

import com.cn.service.impl.SearchPersonServiceImpl;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;


public class WebsocketClient {

private static Logger logger = Logger.getLogger(WebsocketClient.class);
public static WebSocketClient client;
public static void main(String[] args) {
try {
client = new WebSocketClient(new URI("ws://192.168.4.100:8080/project/websocket"),new Draft_6455()) {
@Override
public void onOpen(ServerHandshake serverHandshake) {
logger.info("握手成功");
}

@Override
public void onMessage(String msg) {
logger.info("收到消息=========="+msg);
if(msg.equals("over")){
client.close();
}

}

@Override
public void onClose(int i, String s, boolean b) {
logger.info("链接已关闭");
}

@Override
public void onError(Exception e){
e.printStackTrace();
logger.info("发生错误已关闭");
}
};
} catch (URISyntaxException e) {
e.printStackTrace();
}

client.connect();
logger.info(client.getDraft());
while(!client.getReadyState().equals(WebSocket.READYSTATE.OPEN)){
logger.info("正在连接...");
}
//连接成功,发送信息
client.send("哈喽,连接一下啊");

}

}

 



  

前言

今天在慕课网上看到了Java的新教程（Netty入门之WebSocket初体验）：https://www.imooc.com/learn/941

WebSocket我是听得很多，没有真正使用过的技术。我之前也去了解过了WebSocket究竟是什么东西，不过一直没有去实践过。

我在写监听器博文的时候，在线人数功能用监听器的是来做，在评论有说使用WebSocket的方式会更加好。

那么，我们就来探究一下WebSocket究竟是什么东西，顺便了解一下Netty！

WebSocket介绍

什么是WebSocket

WebSocket是一个协议，归属于IETF。

  • HTTP是运行在TCP协议传输层上的应用协议，而WebSocket是通过HTTP协议协商如何连接，然后独立运行在TCP协议传输层上的应用协议。
  • Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来说。
  • websocket约定了一个通信的规范，通过一个握手的机制，客户端和服务器之间能建立一个类似tcp的连接，从而方便它们之间的通信

为什么需要WebSocket

添加WebSocket特性，是为了更好、更灵活，轻量的与服务器通讯。因为WebSocket提供了简单的消息规范，可以更快的适应长连接的环境，其实现在HTTP协议自身就可以做，但是不太轻便。

WebSocket最大的特点就是实现全双工通信：客户端能够实时推送消息给服务端，服务端也能够实时推送消息给客户端。

WebSocket可以做聊天室，股票实时价格显示等应用

纠正WebSocket误区

WebSocket是一种应用协议，而我们常常看到了HTML5 WebSocket是API,不要将其进行混淆。

广义上的 HTML5 里面包含的是 WebSocket API，并不是 WebSocket。简单的说，可以把 WebSocket 当成 HTTP，WebSocket API 当成 Ajax。

Netty介绍

什么是Netty

知乎的@郭无心总结得很好，我下面就摘抄一下了(链接在下方)：

Netty是什么？

  • 1）本质：JBoss做的一个Jar包
  • 2）目的：快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序
  • 3）优点：提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具

通俗的说：一个好使的处理Socket的东东

如果没有Netty？

远古：java.net + java.io

近代：java.nio

其他：Mina，Grizzly

简单来说：

  • 你想写个tomcat一样的Server，可以用netty。
  • 你想写一个即时通讯的应用，可以用netty。
  • 你想实现一个高性能Rpc框架，可以用netty。

Netty优势

Netty优势：API简单，性能高，入门门槛低，成熟稳健，修复了很多原生NIO的bug

回到课程中来

课程是以Netty实现WebSocket来进行讲解的，也就上边所说的：用Netty来实现即时通信的应用

源码下载地址：https://img.mukewang.com/down/5a6e804c0001970d00000000.zip

首先创建了一个全局配置类，WebSocket是全双工通信的，它是通过通道来进行通信，因此配置了系统通道组，管理所有的通道


/**
 * 存储整个工程的全局配置
 * @author liuyazhuang
 *
 */
public class NettyConfig { /** * 存储每一个客户端接入进来时的channel对象 */ public static ChannelGroup group = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE); }

配置一些通道的信息(可以理解成Servlet时配置request对象的charset、response对象的缓存)


/**
 * 初始化连接时候的各个组件
 * @author liuyazhuang
 *
 */
public class MyWebSocketChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> { //配置通道的一些编码格式、数据大小、处理器(交由谁处理) @Override protected void initChannel(SocketChannel e) throws Exception { e.pipeline().addLast("http-codec", new HttpServerCodec()); e.pipeline().addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536)); e.pipeline().addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler()); e.pipeline().addLast("handler", new MyWebSocketHandler()); } }

Netty接收请求，分别处理HTTP请求和WebSocket请求，此部分在视频中单单只是代码编写，并没有做过多的介绍。下面我就整理一下：

  • 该类是用于处理请求的核心业务类
  • 最重要的方法是：messageReceived()方法，主要判断是HTTP请求还是WebSocket请求
    • 是HTTP请求时，就handHttpRequest()来进行处理，该方法判断是否有握手的倾向，
      • 如果不是WebSocket握手请求消息,那么直接返回HTTP 400 BAD REQUEST 响应给客户端，应答消息，并关闭链接。
      • 如果是握手请求，那么就进行握手,将WebSocket相关的编码和解码类动态添加到ChannelPipeline中
    • 是websocket则群发，服务端向每个连接上来的客户端群发消息

package com.imooc.netty; import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelFutureListener; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; import io.netty.handler.codec.http.DefaultFullHttpResponse; import io.netty.handler.codec.http.FullHttpRequest; import io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus; import io.netty.handler.codec.http.HttpVersion; import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*; import io.netty.util.CharsetUtil; import java.util.Date; /** * 接收/处理/响应客户端websocket请求的核心业务处理类 * * @author liuyazhuang */ public class MyWebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> { private WebSocketServerHandshaker handshaker; private static final String WEB_SOCKET_URL = "ws://localhost:8888/websocket"; //客户端与服务端创建连接的时候调用 @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { NettyConfig.group.add(ctx.channel()); System.out.println("客户端与服务端连接开启..."); } //客户端与服务端断开连接的时候调用 @Override public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { NettyConfig.group.remove(ctx.channel()); System.out.println("客户端与服务端连接关闭..."); } //服务端接收客户端发送过来的数据结束之后调用 @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.flush(); } //工程出现异常的时候调用 @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } //服务端处理客户端websocket请求的核心方法 @Override protected void messageReceived(ChannelHandlerContext context, Object msg) throws Exception { // 传统的HTTP接入 //第一次握手请求消息由HTTP协议承载，所以它是一个HTTP消息，执行handleHttpRequest方法来处理WebSocket握手请求。 if (msg instanceof FullHttpRequest) { handHttpRequest(context
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java
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Websocket-Client
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