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SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

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前言

我们在开发时，经常需要在前后端之间传递信息。前端的变化要通知给后端，反之，后端的数据更新也要及时通知给前端。那什么样的技术，可以确保前后端之间的高效稳定通信呢？今天 壹哥 就带各位学习WebSockets，实现前后端之间的通信。

一. WebSockets简介

1. 什么是Websockets

WebSocket是HTML5提供的一种新的网络通信协议。它实现了服务端与客户端的全双工通信，建立在传输层TCP协议之上，即浏览器与服务端需要先建立TCP协议，再发送WebSocket连接建立请求。

2. 为什么要有WebSockets

既然网络通信已经有了http协议，为什么还需要WebSocket协议呢？

这是因为http协议有一个缺陷，通信只能由客户端发起请求，服务器端返回查询结果。

比如说我们想要获取一个实时的新闻信息，在每次更新新闻信息后，我们都需要刷新页面才能获取到最新的信息，只有再次发起客户端请求，服务器端才会返回结果。但是服务器端不能做到推送消息给客户端，当然我们可以使用轮询，查看服务器有没有新的消息，比如 "聊天室" 这样的，但是轮询效率是非常低的，因此WebSocket就这样产生了。

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3. WebSocket创建连接过程

客户端发送请求信息，服务端接收到这个请求并返回响应信息。 当连接建立后，客户端发送http请求时，通过Upgrade:webSocket Connection:Upgrade 告知服务器需要建立的是WebSocket连接，并且还会传递WebSocket版本号、协议的字版本号、原始地址、主机地址， WebSocket相互通信的Header很小，大概只有2Bytes。

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4. WebSocket的优点

WebSocket的最大优点就是服务器可以主动向客户端推送消息，客户端也可以主动向服务器端发送消息。

使用WebSockets可以在服务器与客户端之间建立一个非http的双向连接。这个连接是实时的，也是永久的(除非被关闭)。

当服务器想向客户端发送数据时，可以立即将数据推送到客户端的浏览器中，无需重新建立链接，只要客户端有一个被打开的socket(套接字)并且与服务器建立链接，服务器就可以把数据推送到这个socket上。

5. WebSocket的前端API

5.1 建立连接

WebSocket需要接收一个url参数，然后调用WebSocket对象的构造器来建立与服务器之间的通信链接。

如下代码初始化:

var websocket = new WebSocket('wss://echo.websocket.org');
注:

URL字符串必须以 "ws" 或 "wss"（加密通信）开头。

利用上面的代码，我们的通信连接建立之后，就可以进行客户端与服务器端的双向通信了。可以使用WebSocket对象的send方法对服务器发送数据，但是只能发送文本数据(我们可以使用JSON对象把任何js对象转换成文本数据后再进行发送)。

5.2 发送消息的方法

websocket.send("data");

5.3 接收服务器传过来的数据

通过onmessage事件来接收服务器传过来的数据，如下代码：

websocket.onmessage = function(event) {
   var data = event.data;
}

5.4 监听socket的打开事件

通过获取onopen事件来监听socket的打开事件。如下代码：

websocket.onopen = function(event) {
// 开始通信时的处理
}

5.5 监听socket的关闭事件

通过获取onclose事件来监听socket的关闭事件。如下代码：

websocket.onclose = function(event) {
// 通信结束时的处理
}

5.6 关闭socket

通过close方法来关闭socket, 如下代码：

websocket.close();

5.6 WebSocket的状态

可以通过读取readyState的属性值来获取WebSocket对象的状态，readyState属性存在以下几种属性值。

  • CONNECTING(数字值为0)，表示正在连接；
  • OPEN(数字值为1)，表示已建立连接；
  • CLOSING(数字值为2)，表示正在关闭连接；
  • CLOSED(数字值为3)，表示已关闭链接。

二. SpringBoot2.x整合WebSockets

1. 创建Web项目

我们按照之前的经验，创建一个Web项目，并将之改造成Spring Boot项目，具体过程略。

SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

2. 添加依赖包

在pom.xml文件中添加核心依赖包。

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

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.46</version>
</dependency>

3. 创建WebSocket配置文件

我们创建一个配置类，开启对WebSockets的支持。

package com.yyg.boot.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;

/**
 * @Author 一一哥Sun
 * @Date Created in 2020/5/13
 * @Description Description
 */
@Configuration
public class WebSocketConfig {

    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }

}

4. 创建WebSockets的Server端

接着我们要创建WebSeckets服务端的配置代码，这是通信的核心。

package com.yyg.boot.websockets;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * @Author 一一哥Sun
 * @Date Created in 2020/5/13
 * @Description Description
 */
@Component
@ServerEndpoint("/server/{uid}")
@Slf4j
public class WebSocketServer {

    /**
     * 用来记录当前在线连接数量,应该把它设计成线程安全的。
     */
    private static int onlineCount = 0;

    /**
     * concurrent包是线程安全的Set，用来存放每个客户端对应的WebSocket对象。
     */
    private static ConcurrentHashMap<String, WebSocketServer> webSocketMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据.
     */
    private Session session;

    /**
     * 接收客户端消息的uid
     */
    private String uid = "";

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("uid") String uid) {
        this.session = session;
        this.uid = uid;
        if (webSocketMap.containsKey(uid)) {
            webSocketMap.remove(uid);
            //加入到set中
            webSocketMap.put(uid, this);
        } else {
            //加入set中
            webSocketMap.put(uid, this);
            //在线数加1
            addOnlineCount();
        }

        log.info("用户连接:" + uid + ",当前在线人数为:" + getOnlineCount());

        try {
            sendMsg("连接成功");
        } catch (IOException e) {
            log.error("用户:" + uid + ",网络异常!!!!!!");
        }
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        if (webSocketMap.containsKey(uid)) {
            webSocketMap.remove(uid);
            //从set中删除
            subOnlineCount();
        }
        log.info("用户退出:" + uid + ",当前在线人数为:" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     * @param message 客户端发送过来的消息
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        log.info("用户id:" + uid + ",接收到的报文:" + message);
        //可以群发消息
        //消息保存到数据库、redis
        if (!StringUtils.isEmpty(message)) {
            try {
                //解析发送的报文
                JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(message);
                //追加发送人(防止串改)
                jsonObject.put("fromUID", this.uid);
                String toUID = jsonObject.getString("toUID");
                //传送给对应的toUserId用户的WebSocket
                if (!StringUtils.isEmpty(toUID) && webSocketMap.containsKey(toUID)) {
                    webSocketMap.get(toUID).sendMsg(jsonObject.toJSONString());
                } else {
                    //若果不在这个服务器上，可以考虑发送到mysql或者redis
                    log.error("请求的UserId:" + toUID + "不在该服务器上");
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 处理错误
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("用户错误:" + this.uid + ",原因:" + error.getMessage());
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    private void sendMsg(String msg) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(msg);
    }

    /**
     * 发送自定义消息
     */
    public static void sendInfo(String message, @PathParam("uid") String uid) throws IOException {
        log.info("发送消息到:" + uid + ",发送的报文:" + message);
        if (!StringUtils.isEmpty(uid) && webSocketMap.containsKey(uid)) {
            webSocketMap.get(uid).sendMsg(message);
        } else {
            log.error("用户" + uid + ",不在线！");
        }
    }

    private static synchronized int getOnlineCount() {
        return onlineCount;
    }

    private static synchronized void addOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount++;
    }

    private static synchronized void subOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount--;
    }

}

5. 创建Controller接口

编写一个Controller，定义出通信的接口。

package com.yyg.boot.web;

import com.yyg.boot.websockets.WebSocketServer;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

import java.io.IOException;

/**
 * @Author 一一哥Sun
 * @Date Created in 2020/5/13
 * @Description Description
 */
@RestController
public class WebSocketController {

    @GetMapping("/page")
    public ModelAndView page() {
        return new ModelAndView("webSocket");
    }

    @RequestMapping("/push/{toUID}")
    public ResponseEntity<String> pushToClient(String message, @PathVariable String toUID) throws IOException {
        WebSocketServer.sendInfo(message, toUID);
        return ResponseEntity.ok("Send Success!");
    }

}

6. 创建前端页面发送消息

编写前端页面，向后端发送通信请求。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>WebSocket通讯</title>
</head>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.3.1/jquery.js"></script>
<script>
    var socket;

    //打开WebSocket
    function openSocket() {
        if (typeof(WebSocket) === "undefined") {
            console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
        } else {
            console.log("您的浏览器支持WebSocket");
            //实现化WebSocket对象，指定要连接的服务器地址与端口,建立连接.
            //等同于socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/xxx/im/25");
            //var socketUrl="${request.contextPath}/im/"+$("#uid").val();
            var socketUrl = "http://localhost:8080/socket/server/" + $("#uid").val();
            //将https与http协议替换为ws协议
            socketUrl = socketUrl.replace("https", "ws").replace("http", "ws");
            console.log(socketUrl);
            if (socket != null) {
                socket.close();
                socket = null;
            }
            socket = new WebSocket(socketUrl);
            //打开事件
            socket.onopen = function () {
                console.log("WebSocket已打开");
                //socket.send("这是来自客户端的消息" + location.href + new Date());
            };
            //获得消息事件
            socket.onmessage = function (msg) {
                console.log(msg.data);
                //发现消息进入,开始处理前端触发逻辑
            };
            //关闭事件
            socket.onclose = function () {
                console.log("WebSocket已关闭");
            };
            //发生了错误事件
            socket.onerror = function () {
                console.log("WebSocket发生了错误");
            }
        }
    }

    //发送消息
    function sendMessage() {
        if (typeof(WebSocket) === "undefined") {
            console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
        } else {
            console.log("您的浏览器支持WebSocket");
            console.log('{"toUID":"' + $("#toUID").val() + '","Msg":"' + $("#msg").val() + '"}');
            socket.send('{"toUID":"' + $("#toUID").val() + '","Msg":"' + $("#msg").val() + '"}');
        }
    }
</script>
<body>
<p>【uid】：
<div><input id="uid" name="uid" type="text" value="5"></div>
<p>【toUID】：
<div><input id="toUID" name="toUID" type="text" value="10"></div>
<p>【Msg】：
<div><input id="msg" name="msg" type="text" value="hello WebSocket"></div>
<p>【第一步操作:】：
<div><button onclick="openSocket()">开启socket</button></div>
<p>【第二步操作:】：
<div><button onclick="sendMessage()">发送消息</button></div>
</body>

</html>

7. 配置application.yml

在application.yml配置文件中，对我们的项目进行必要的配置。

server:
  port: 8080
  servlet:
    context-path: /socket
spring:
  http:
    encoding:
      force: true
      charset: UTF-8
  application:
    name: websocket-demo
  freemarker:
    request-context-attribute: request
    prefix: /templates/
    suffix: .html
    content-type: text/html
    enabled: true
    cache: false
    charset: UTF-8
    allow-request-override: false
    expose-request-attributes: true
    expose-session-attributes: true
    expose-spring-macro-helpers: true

8. 创建入口类

最后创建一个项目入口类，启动项目。

package com.yyg.boot;

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

/**
 * @Author 一一哥Sun
 * @Date Created in 2020/5/13
 * @Description Description
 */
@SpringBootApplication
public class SocketApplication {

    public static void main(String[] args){
        SpringApplication.run(SocketApplication.class,args);
    }

}

9. 完整项目结构

此时完整的项目结构如下图所示，大家可以参考创建。

SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

三. 启动项目进行测试

1. 测试page接口

我们需要在浏览器中打开另个页面，网址都是： http://localhost:8080/socket/page SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

2. 发送消息

首先我们在第一个页面中，输入如下参数信息，点击发送消息按钮： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

可以看到Console控制台显示的日志信息。然后我们去Intellij idea中看看后台打印的日志信息： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

3. 再次发送消息

然后我们在第二个页面中，输入如下参数信息，点击发送消息按钮： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

然后我们去Intellij idea中看看后台打印的日志信息： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

4. 返回之前页面

接着我们回到第一个页面，可以看到log中展示了如下信息： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信 说明接收到了从另一个客户端发来的信息。如果在第一个页面中再次点击发送信息的按钮，同样的在第二个页面中可以收到日志信息： SpringBoot2.x系列教程51--SpringBoot中整合WebSockets实现前后端之间的通信

至此，我们就实现了WebSocket通信。

结语

经过上面的一系列代码，我们就实现了前后端之间的通信。现在你有么有学会WebSocket的使用呢？如果有什么问题，可以在评论区给壹哥留言哦！

转载自:https://juejin.cn/post/7177139309856686139
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