全新揭秘：Java WebSocket全双工通信的实践与运用

2023-12-22 07:50:22

全新揭秘：Java WebSocket全双工通信的实践与运用

一、简介

WebSocket是一种强大的跨平台和全双工通信的网络技术。它可以在客户端和服务器之间进行全双工通信，从而在真实的服务器推送场景中提供极好的性能和一致性。

何为全双工通信全双工？

全双工模式是指两端系统可以同时发送和接收信息，即客户端可以向服务端发起请求，并接收服务端的响应，同时，服务端也可以主动向客户端发起请求，并接收客户端的响应。而我们最常见的web应用，都属于请求-响应，属于半双工模式，这种模式下，服务端是不能主动请求客户端的。
WebSocket提供了这种全双工通信方式，使得服务器可以随时把信息推送给客户端，客户端也能随时向服务器发送信息，减少了通信的延迟时间。

WebSocket的使用场景

这种全双工的通信方式，使得WebSocket在一些特殊场景下有着无比的优势：
1，实时应用：聊天室应用，多人协作的应用。
2，游戏应用：浏览器游戏或者手机app游戏等，他们需要在服务端和客户端之间保持低延迟、全双工和实时的数据交换。
3，实时展现：对于需要频繁更新的应用，WebSocket提供了一种高效的解决方案。
以及无需客户端提供公网IP，服务端即可以访问客户端的某些特殊场景（B2B场景下），比如服务端对接了多家银行，支付时又依赖于客户端插入的U盾。

二、如何使用Java实现WebSocket

Java EE7的APIs支持WebSocket协议，因此我们使用Java来实现WebSocket变得非常简单。以下以一个springboot web应用中，使用java WebSocket进行全双工通信示例：

1，引用websocket相关starter

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

2，启用websocket

在springboot启动类中，增加如下代码：

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

3，服务端代码开发

import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * WebSocket测试服务
 */
@Component  // 也需要交于spring容器管理
@ServerEndpoint("/ws/{userId}")  // 服务地址
public class TestWebSocketServer {

    //长连接，即客户端会话对象
    private static Map<String, Session> clientMap = new HashMap();

    /**
     * 响应客户端socket open事件，接收客户端请求，建立连接
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("userId") String userId) {
        System.out.println("客户端：" + userId + "建立连接");
        clientMap.put(userId, session);
    }

    /**
     * 用来处理客户端发送消息事件，接收消息并处理
     *
     * @param message 客户端发送过来的消息
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, @PathParam("userId") String userId) throws IOException {
        System.out.println("收到来自客户端：" + userId + "的信息:" + message);
        Session session = clientMap.get(userId);
        session.getBasicRemote().sendText(userId + " 你好，已收到你发送的消息：" + message);
    }

    /**
     * 响应客户端连接关闭事件调用的方法
     *
     * @param userId
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam("userId") String userId) {
        System.out.println("连接断开:" + userId);
        clientMap.remove(userId);
    }

    /**
     * 测试群发消息，实现业务场景根据业务需要，发给特定的客户端，以实现客户端无刷新自动显示最新数据，比如下单被接单，客户催单提醒等。
     *
     * @param message
     */
    public void sendMessagesToALlUsers(String message) {
        Collection<Session> sessions = clientMap.values();
        for (Session session : sessions) {
            try {
                //服务器向客户端发送消息
                session.getBasicRemote().sendText(message);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

4，群发测试接口

    @GetMapping("/ws/sendAll")
    public String sendToAllClients() {
        testWebSocketServer.sendMessagesToALlUsers("群发消息测试");
        return "success";
    }

5，前端代码

创建一个html页面，命名ws_demo.html，代码如下：

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>WebSocket Demo</title>
</head>
<body>
    <input id="text" type="text" />
    <button onclick="send()">发送消息</button>
    <button onclick="closeWebSocket()">断开连接</button>
    <div id="message">
    </div>
</body>
<script type="text/javascript">
    var websocket = null;
    var clientId = "10000";  //  模拟的用户ID，实际业务场景可以用当前登录的用户的唯一标识

    //判断当前浏览器是否支持WebSocket
    if('WebSocket' in window){
        //连接WebSocket节点
        websocket = new WebSocket("ws://localhost:9600/ws/"+clientId);
    }
    else{
        alert('Not support websocket')
    }

    //连接发生错误前端回调方法，比如服务端挂了
    websocket.onerror = function(){
        setMessageInnerHTML("与服务端连接出错");
    };

    //连接成功建立的回调方法
    websocket.onopen = function(){
        setMessageInnerHTML("与服务端建立连接成功");
    }

    //接收到消息的回调方法
    websocket.onmessage = function(event){
        setMessageInnerHTML(event.data);
    }

    //连接关闭的回调方法
    websocket.onclose = function(){
        setMessageInnerHTML("已关闭");
    }

    //监听窗口关闭事件，当窗口关闭时，主动去关闭websocket连接，防止连接还没断开就关闭窗口，server端会抛异常。
    window.onbeforeunload = function(){
        closeWebSocket();
    }

    //将消息显示在网页上
    function setMessageInnerHTML(innerHTML){
        document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';
    }

    //发送消息
    function send(){
        var message = document.getElementById('text').value;
        websocket.send(message);
    }
	
	//关闭连接
    function closeWebSocket() {
        websocket.close();
    }
</script>
</html>

三、测试验证

springboot后端应用启动：
在这里插入图片描述
打开前端页面
前端如果打开后，不能正常显示，可以将前端部署在nginx上，直接放到nginx的html目录下即可，然后通过浏览器访问http://localhost/ws_demo.html 即可显示页面如下。

客户端主动发送消息

在这里插入图片描述
服务端收到客户端响应

服务端主动向客户端群发测试

客户端断开（浏览器关闭）时，会触发onclose事件，服务端也会感知到；同时服务端关闭时，也会触发服务端onclose事件，客户端也会被通知到，大家可以测试验证下。
以上测试展示了一个基于java websocket的全双工网络通信的具体示例，实现客户端和服务器之间进行全双工通信非常简便，在真实的服务器推送场景中只需扩展示例，实现具体的业务即可。

四、总结

总的来看，WebSocket带来了客户端和服务端通信的新可能，特别是在需要服务端主动推送消息给客户端的应用场景中，其出色的实时性和低延迟性提供了前所未有的用户体验。Java作为一门全能的编程语言，也为我们使用WebSocket提供了完善的工具。使用Java去实现WebSocket应用，在实时性、低延迟和全双工这些方面，将会非常高效。

文章来源:https://blog.csdn.net/mzh200801/article/details/135062425
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