Spring Boot 实现 WebSocket 示例

2022年4月1日 5点热度 0条评论

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参考资料

什么是 WebSocket ?

WebSocket协议提供了一种标准化的方法,通过单个TCP连接在客户机和服务器之间建立全双工、双向的通信通道。它是一种不同于HTTP的TCP协议,但被设计为在HTTP上工作,使用端口80和443,并允许重用现有的防火墙规则。

WebSocket 协议是独立的基于 TCP 协议。它与 HTTP 的唯一关系是,它的握手会被 HTTP 服务器解释为 Upgrade 请求。

使用“Upgrade: websocket”切换到 websocket 协议:

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

websocket 服务器返回 “101”:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols 
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: 1qVdfYHU9hPOl4JYYNXF623Gzn0=
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp

Connection头部和Upgrade头部有不同的语义和使用场景:
Connection: Upgrade 表示Upgrade是一个hop-by-hop的字段。这个头部是给proxy看的
Upgrade: websocket 表示浏览器想要升级到WebSocket协议。这个头部是给最终处理请求的程序看的。如果只有Upgrade: websocket,说明proxy不支持WebSocket升级,按照标准应该视为普通HTTP请求。

HTTP vs WebSocket

HTTP 中,应用会提供很多 URLs。客户端通过 请求-响应风格访问这些 URLs。服务器根据请求的 URL、方法、请求头路由这些请求到合适的处理。

WebSocket 初始化连接只使用1个 URL。之后,所有的消息使用相同的 TCP 连接。WebSocket 是一个低等级的协议,它没有规定消息内容的任何语义。这意味着,除非客户机和服务器在消息语义上达成一致,否则无法路由或处理消息。

WebSocket 客户端与服务器可以通过HTTP 握手请求的 Sec-WebSocket-Protocol 请求头商定更高级别的消息协议(像 STOMP)

什么时候使用 WebSocket?

WebSockets可以使网页具有动态和交互性。然而,在许多情况下,Ajax和HTTP流或长轮询的组合可以提供一个简单而有效的解决方案。

例如,新闻、邮件和社交源需要动态更新,但每隔几分钟更新一次可能完全没有问题。另一方面,协作、游戏和金融应用需要更接近实时。

代码示例

1. SpringBoot 使用原生 WebSocket

1.1 引入 spring-boot-starter-websocket jar

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
    <version>2.6.7</version>
</dependency>

1.2 编写 WebSocketHandler

通过以下方式实现 WebSocket 服务端:

  1. 实现 WebSocketHandler 接口
  2. 继承 BinaryWebSocketHandler、TextWebSocketHandler 类
package org.spring.boot.websocket;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;

/**
 * websocket 处理类:在请求信息的基础上加上“服务器返回:”,然后返回给客户端
 * @author black
 *
 */
public class EchoTextWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {

    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        // 收到的信息
        String requestMsg  =  message.getPayload();
        System.out.println("服务器收到:" + requestMsg );
        // 组织响应信息
        String responseMsg = "服务器返回: " + requestMsg;
        System.out.println(responseMsg );
        TextMessage respMsg = new  TextMessage(responseMsg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
         // 返回给客户端
        session.sendMessage( respMsg);
    }
}

1.3 编写 WebSocket 配置

package org.spring.boot.websocket;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;

/**
 * WebSocket 配置类
 * @author black
 *
 */
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
    
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        //  为指定的URL 配置具体的 WebSocketHandler
        WebSocketHandlerRegistration registration =  registry.addHandler(echoHandler(), "/echo");
        
        // registration 能够对 WebSocketHandler 进行配置
    }
    
    @Bean
    public WebSocketHandler echoHandler() {
        return new EchoTextWebSocketHandler();
    }
}

1.4 启动类

package org.spring.boot.websocket;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

/**
 * Spring boot 使用 websocket 代码示例
 *
 */
@SpringBootApplication
public class SpringBootWebSocketBootstrap 
{
    public static void main( String[] args )
    {
        SpringApplication.run(SpringBootWebSocketBootstrap.class, args);
    }
}

应用默认端口为 8080 ,嵌入式容器是 tomcat。

1.5 测试

使用 Postman 进行 WebSocket 测试.

新建WebSocket 请求:

输入“localhost:8080”

点击【Connect】,下面显示:

展开 “Connected to localhost:8080/echo”,具体内容:

# Handshake Details
Request URL: http://localhost:8080/echo
Request Method: GET
Status Code: 101 
# Request Headers
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: 1bNYHBOf9wqNuy2WUOYIsQ==
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
Host: localhost:8080
# Response Headers
Upgrade: websocket
Connection: upgrade
Sec-WebSocket-Accept: uh9IkfewEg11GuuAKnbXmpH+Yqo=
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate;client_max_window_bits=15
Date: Sat, 30 Apr 2022 05:53:23 GMT

输入“hello, 我是 black!”


点击【Send】

上图可以看出消息是按倒序展示的。

最后点击url旁边的【Disconnect】按钮关闭连接:

验证结束。