WebSocket和使用

WebSocket 简介

WebSocket 协议提供了一种标准化方式，可通过单个 TCP 连接在客户端和服务器之间建立全双工、双向通信通道。它是与 HTTP 不同的 TCP 协议，但旨在通过 HTTP 工作，使用端口 80 和 443。

WebSocket 交互以 HTTP 请求开始，HTTP请求中包含Upgrade: websocket 时，会切换到 WebSocket 协议。以下示例显示了这样的交互：

GET /spring-websocket-portfolio/portfolio HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Upgrade: websocket 
Connection: Upgrade 
Sec-WebSocket-Key: Uc9l9TMkWGbHFD2qnFHltg==
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp, v11.stomp
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://localhost:8080

成功握手后，HTTP 升级请求底层的 TCP 套接字保持打开状态，客户端和服务器都可以继续发送和接收消息。

（1）HTTP 与 WebSocket

尽管 WebSocket 被设计为与 HTTP 兼容并从 HTTP 请求开始，但这两种协议会产生不同的架构和应用程序编程模型。

在 HTTP 和 REST 中，一个应用程序被建模为多个 URL。为了与应用程序交互，客户端访问这些 URL，请求-响应样式。服务器根据 HTTP URL、方法和请求头将请求路由到适当的处理程序。而在 WebSocket中，通常只有一个 URL 用于初始连接。随后，所有应用程序消息都在同一个 TCP 连接上流动。

我们现在有一个需要，就是页面用实时显示当前的库存信息：

短轮询:

最简单的一种方式，就是你用JS写个死循环（setInterval），不停的去请求服务器中的库存量是多少，然后刷新到这个页面当中，这其实就是所谓的短轮询。

这种方式有明显的坏处，那就是你很浪费服务器和客户端的资源。客户端还好点，现在PC机配置高了，你不停的请求还不至于把用户的电脑整死，但是服务器就很蛋疼了。如果有1000个人停留在某个商品详情页面，那就是说会有1000个客户端不停的去请求服务器获取库存量，这显然是不合理的。

长轮询：

长轮询这个时候就出现了，其实长轮询和短轮询最大的区别是，短轮询去服务端查询的时候，不管库存量有没有变化，服务器就立即返回结果了。而长轮询则不是，在长轮询中，服务器如果检测到库存量没有变化的话，将会把当前请求挂起一段时间（这个时间也叫作超时时间，一般是几十秒）。在这个时间里，服务器会去检测库存量有没有变化，检测到变化就立即返回，否则就一直等到超时为止。

而对于客户端来说，不管是长轮询还是短轮询，客户端的动作都是一样的，就是不停的去请求，不同的是服务端，短轮询情况下服务端每次请求不管有没有变化都会立即返回结果，而长轮询情况下，如果有变化才会立即返回结果，而没有变化的话，则不会再立即给客户端返回结果，直到超时为止。　

这样一来，客户端的请求次数将会大量减少（这也就意味着节省了网络流量，毕竟每次发请求，都会占用客户端的上传流量和服务端的下载流量），而且也解决了服务端一直疲于接受请求的窘境。

但是长轮询也是有坏处的，因为把请求挂起同样会导致资源的浪费，假设还是1000个人停留在某个商品详情页面，那就很有可能服务器这边挂着1000个线程，在不停检测库存量，这依然是有问题的。

（2）何时使用 WebSocket

WebSockets 可以使网页具有动态性和交互性。但是，在许多情况下，Ajax 和 HTTP 长轮询的组合可以提供简单有效的解决方案。

例如，新闻、邮件和社交提要需要动态更新，但每隔几分钟更新一次可能也完全没问题。另一方面，协作、游戏和金融应用程序需要更接近实时。

延迟本身并不是决定因素。如果消息量相对较低（例如监控网络故障），HTTP轮询可以提供有效的解决方案。低延迟、高频率和高容量的组合使用的 WebSocket 的最佳案例。

实战案例

Spring Framework 提供了一个 WebSocket API，您可以使用它来编写处理 WebSocket 消息的客户端和服务器端应用程序。

（1）引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-websocket</artifactId>
    <version>5.2.18.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-messaging</artifactId>
    <version>5.2.18.RELEASE</version>
</dependency>  

（2）创建 WebSocket 服务器需要实现WebSocketHandler接口或者直接扩展TextWebSocketHandler或BinaryWebSocketHandler这两个类，使用起来相对简单一点。以下示例使用TextWebSocketHandler：

public class MessageHandler extends TextWebSocketHandler {

    Logger log = LoggerFactory.getLogger(MessageHandler.class);

    //用来保存连接进来session
    private List<WebSocketSession> sessions = new CopyOnWriteArrayList<>();

    /**
     * 关闭连接进入这个方法处理，将session从 list中删除
     */
    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        sessions.remove(session);
        log.info("{} 连接已经关闭，现从list中删除 ,状态信息{}", session, status);
    }

    /**
     * 三次握手成功，进入这个方法处理，将session 加入list 中
     */
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        sessions.add(session);
        log.info("用户{}连接成功.... ",session);
    }

    /**
     * 处理客户发送的信息，将客户发送的信息转给其他用户
     */
    @Override
    public void handleMessage(WebSocketSession session, WebSocketMessage<?> message) throws Exception {
        log.info("收到来自客户端的信息: {}",message.getPayload());
        session.sendMessage(new TextMessage("当前时间：" 
                LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"))  ",收到来自客户端的信息!"));
        for(WebSocketSession wss : sessions)
            if(!wss.getId().equals(session.getId())){
                wss.sendMessage(message);
            }
    }
}

（3）有专用的 WebSocket Java 配置和 XML 命名空间支持，用于将前面的 WebSocket 处理程序映射到特定的 URL，如以下示例所示：

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer{
    
    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        registry.addHandler(new MessageHandler(), "/message")
        .addInterceptors(new HttpSessionHandshakeInterceptor())
        .setAllowedOrigins("*"); //允许跨域访问
    }
}

以下示例显示了与前面示例等效的 XML 配置：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:websocket="http://www.springframework.org/schema/websocket"
    xsi:schemaLocation="
        http://www.springframework.org/schema/beans
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/websocket
        https://www.springframework.org/schema/websocket/spring-websocket.xsd">

    <websocket:handlers>
        <websocket:mapping path="/message" handler="myHandler"/>
        <websocket:handshake-interceptors>
            <bean class="org.springframework.web.socket.server.support.HttpSessionHandshakeInterceptor"/>
        </websocket:handshake-interceptors>
    </websocket:handlers>

    <bean id="myHandler" class="com.ydlclass.MessageHandler"/>

</beans>

（4）使用原生js，用来访问websocket：

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
  <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
  <title>websocket调试页面</title>
</head>
<body>
<div style="float: left; padding: 20px">
  <strong>location:</strong> <br />
  <input type="text" id="serverUrl" size="35" value="" /> <br />
  <button onclick="connect()">connect</button>
  <button onclick="wsclose()">disConnect</button>
  <br /> <strong>message:</strong> <br /> <input id="txtMsg" type="text" size="50" />
  <br />
  <button onclick="sendEvent()">发送</button>
</div>

<div style="float: left; margin-left: 20px; padding-left: 20px; width: 350px; border-left: solid 1px #cccccc;"> <strong>消息记录</strong>
  <div style="border: solid 1px #999999;border-top-color: #CCCCCC;border-left-color: #CCCCCC; padding: 5px;width: 100%;height: 172px;overflow-y: scroll;" id="echo-log"></div>
  <button onclick="clearLog()" style="position: relative; top: 3px;">清除消息</button>
</div>
	</div>
</body>
<!-- 下面是h5原生websocket js写法 -->
<script type="text/javascript">
  let output ;
  let websocket;
  function connect(){ //初始化连接
    output = document.getElementById("echo-log")
    let inputNode = document.getElementById("serverUrl");
    let wsUri = inputNode.value;
    try{
      websocket = new WebSocket(wsUri);
    }catch(ex){
      console.log(ex)
      alert("对不起websocket连接异常")
    }

    connecting();
    window.addEventListener("load", connecting, false);
  }


  function connecting()
  {
    websocket.onopen = function(evt) { onOpen(evt) };
    websocket.onclose = function(evt) { onClose(evt) };
    websocket.onmessage = function(evt) { onMessage(evt) };
    websocket.onerror = function(evt) { onError(evt) };
  }

  function sendEvent(){
    let msg = document.getElementById("txtMsg").value
    doSend(msg);
  }

  //连接上事件
  function onOpen(evt)
  {
    writeToScreen("CONNECTED");
    doSend("WebSocket 已经连接成功！");
  }

  //关闭事件
  function onClose(evt)
  {
    writeToScreen("连接已经断开！");
  }

  //后端推送事件
  function onMessage(evt)
  {
    writeToScreen('<span style="color: blue;">服务器: '   evt.data '</span>');
  }

  function onError(evt)
  {
    writeToScreen('<span style="color: red;">异常信息:</span> '   evt.data);
  }

  function doSend(message)
  {
    writeToScreen("客户端A: "   message);
    websocket.send(message);
  }

  //清除div的内容
  function clearLog(){
    output.innerHTML = "";
  }

  //浏览器主动断开连接
  function wsclose(){
    websocket.close();
  }

  function writeToScreen(message)
  {
    let pre = document.createElement("p");
    pre.innerHTML = message;
    output.appendChild(pre);
  }
</script>
</html>

ws:127.0.0.1:8088/app/message

我们可以看到在websocket的请求中有这样的首部信息：

而且我们多次发送消息，并没有新的请求产生：

我们经常看到有很多地方使用sockjs完成websocket的建立，原因是一些浏览器中缺少对WebSocket的支持。SockJS是一个浏览器JavaScript库，它提供了一个连贯的、跨浏览器的Javascript API，它在浏览器和web服务器之间创建了一个低延迟、全双工、跨域通信通道。

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