SpringBoot 集成WebSocket详解

一、WebSocket概述

1、WebSocket简介

WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信——允许服务器主动发送信息给客户端。

2、为什么需要WebSocket

HTTP 是基于请求响应式的，即通信只能由客户端发起，服务端做出响应，无状态，无连接。

无状态：每次连接只处理一个请求，请求结束后断开连接。
无连接：对于事务处理没有记忆能力，服务器不知道客户端是什么状态。
通过HTTP实现即时通讯，只能是页面轮询向服务器发出请求，服务器返回查询结果。轮询的效率低，非常浪费资源，因为必须不停连接，或者 HTTP 连接始终打开。

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。

WebSocket特点：

（1）建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。
（2）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。
（3）数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。
（4）可以发送文本，也可以发送二进制数据。
（5）没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
（6）协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

二、SpringBoot整合WebSocket

创建 SpringBoot项目，引入 WebSocket依赖，前端这里比较简陋。

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
            <version>2.7.12</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
            <version>2.7.12</version>
        </dependency>

application.yml：

server:
  port: 8081

spring:
  thymeleaf:
    mode: HTML
    cache: true
    prefix: classpath:/templates/
    encoding: UTF-8
    suffix: .html
    check-template-location: true
    template-resolver-order: 1

1、WebSocketConfig

启用 WebSocket的支持也是很简单。

/**
 * WebSocket配置类。开启WebSocket的支持
 */
@Configuration
public class WebSocketConfig {

    /**
     * bean注册：会自动扫描带有@ServerEndpoint注解声明的Websocket Endpoint(端点)，注册成为Websocket bean。
     * 要注意，如果项目使用外置的servlet容器，而不是直接使用springboot内置容器的话，就不要注入ServerEndpointExporter，因为它将由容器自己提供和管理。
     */
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }

}

2、WebSocketServer
这里就是重点了，核心都在这里。

因为WebSocket是类似客户端服务端的形式(采用ws协议)，那么这里的WebSocketServer其实就相当于一个ws协议的Controller
直接@ServerEndpoint("/imserver/{userId}") 、@Component启用即可，然后在里面实现@OnOpen开启连接，@onClose关闭连接，@onMessage接收消息等方法。
新建一个ConcurrentHashMap用于接收当前userId的WebSocket或者Session信息，方便IM之间对userId进行推送消息。单机版实现到这里就可以。
集群版（多个ws节点）还需要借助 MySQL或者 Redis等进行订阅广播方式处理，改造对应的 sendMessage方法即可。

/**
 * WebSocket的操作类
 */
@Component
@Slf4j
/**
 * html页面与之关联的接口
 * var reqUrl = "http://localhost:8081/websocket/" + cid;
 * socket = new WebSocket(reqUrl.replace("http", "ws"));
 */
@ServerEndpoint("/websocket/{sid}")
public class WebSocketServer {

    /**
     * 静态变量，用来记录当前在线连接数，线程安全的类。
     */
    private static AtomicInteger onlineSessionClientCount = new AtomicInteger(0);

    /**
     * 存放所有在线的客户端
     */
    private static Map<String, Session> onlineSessionClientMap = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 连接sid和连接会话
     */
    private String sid;
    private Session session;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法。由前端<code>new WebSocket</code>触发
     *
     * @param sid     每次页面建立连接时传入到服务端的id，比如用户id等。可以自定义。
     * @param session 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送消息
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(@PathParam("sid") String sid, Session session) {
        /**
         * session.getId()：当前session会话会自动生成一个id，从0开始累加的。
         */
        log.info("连接建立中 ==> session_id = {}， sid = {}", session.getId(), sid);
        //加入 Map中。将页面的sid和session绑定或者session.getId()与session
        //onlineSessionIdClientMap.put(session.getId(), session);
        onlineSessionClientMap.put(sid, session);

        //在线数加1
        onlineSessionClientCount.incrementAndGet();
        this.sid = sid;
        this.session = session;
        sendToOne(sid, "连接成功");
        log.info("连接建立成功，当前在线数为：{} ==> 开始监听新连接：session_id = {}， sid = {},。", onlineSessionClientCount, session.getId(), sid);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法。由前端<code>socket.close()</code>触发
     *
     * @param sid
     * @param session
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam("sid") String sid, Session session) {
        //onlineSessionIdClientMap.remove(session.getId());
        // 从 Map中移除
        onlineSessionClientMap.remove(sid);

        //在线数减1
        onlineSessionClientCount.decrementAndGet();
        log.info("连接关闭成功，当前在线数为：{} ==> 关闭该连接信息：session_id = {}， sid = {},。", onlineSessionClientCount, session.getId(), sid);
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法。由前端<code>socket.send</code>触发
     * * 当服务端执行toSession.getAsyncRemote().sendText(xxx)后，前端的socket.onmessage得到监听。
     *
     * @param message
     * @param session
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        /**
         * html界面传递来得数据格式，可以自定义.
         * {"sid":"user-1","message":"hello websocket"}
         */
        JSONObject jsonObject = JSON.parseObject(message);
        String toSid = jsonObject.getString("sid");
        String msg = jsonObject.getString("message");
        log.info("服务端收到客户端消息 ==> fromSid = {}, toSid = {}, message = {}", sid, toSid, message);

        /**
         * 模拟约定：如果未指定sid信息，则群发，否则就单独发送
         */
        if (toSid == null || toSid == "" || "".equalsIgnoreCase(toSid)) {
            sendToAll(msg);
        } else {
            sendToOne(toSid, msg);
        }
    }

    /**
     * 发生错误调用的方法
     *
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.error("WebSocket发生错误，错误信息为：" + error.getMessage());
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 群发消息
     *
     * @param message 消息
     */
    private void sendToAll(String message) {
        // 遍历在线map集合
        onlineSessionClientMap.forEach((onlineSid, toSession) -> {
            // 排除掉自己
            if (!sid.equalsIgnoreCase(onlineSid)) {
                log.info("服务端给客户端群发消息 ==> sid = {}, toSid = {}, message = {}", sid, onlineSid, message);
                toSession.getAsyncRemote().sendText(message);
            }
        });
    }

    /**
     * 指定发送消息
     *
     * @param toSid
     * @param message
     */
    private void sendToOne(String toSid, String message) {
        // 通过sid查询map中是否存在
        Session toSession = onlineSessionClientMap.get(toSid);
        if (toSession == null) {
            log.error("服务端给客户端发送消息 ==> toSid = {} 不存在, message = {}", toSid, message);
            return;
        }
        // 异步发送
        log.info("服务端给客户端发送消息 ==> toSid = {}, message = {}", toSid, message);
        toSession.getAsyncRemote().sendText(message);
        /*
        // 同步发送
        try {
            toSession.getBasicRemote().sendText(message);
        } catch (IOException e) {
            log.error("发送消息失败，WebSocket IO异常");
            e.printStackTrace();
        }*/
    }

}

3、controller

controller中只有一个简单的界面跳转操作，其他的不需要。

@Controller
@RequestMapping("/demo")
public class DemoController {

    /**
     * 跳转到websocketDemo.html页面，携带自定义的cid信息。
     * http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-1
     *
     * @param cid
     * @param model
     * @return
     */
    @GetMapping("/toWebSocketDemo/{cid}")
    public String toWebSocketDemo(@PathVariable String cid, Model model) {
        model.addAttribute("cid", cid);
        return "websocketDemo";
    }

}

4、websocketDemo.html

新建一个文件，放到 templates目录下面。页面简单使用js代码调用WebSocket。

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>666666</title>
</head>
<body>
    传递来的数据值cid:
    <input type="text" th:value="${cid}" id="cid"/>
    <p>【toUserId】：
    <div><input id="toUserId" name="toUserId" type="text" value="user-1"></div>
    <p>【toUserId】：
    <div><input id="contentText" name="contentText" type="text" value="hello websocket"></div>
    <p>【操作】：
    <div>
        <button type="button" onclick="sendMessage()">发送消息</button>
    </div>
</body>

<script type="text/javascript">
    var socket;
    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

        var cid = document.getElementById("cid").value;
        console.log("cid-->" + cid);
        var reqUrl = "http://localhost:8081/websocket/" + cid;
        socket = new WebSocket(reqUrl.replace("http", "ws"));
        //打开事件
        socket.onopen = function () {
            console.log("Socket 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("onmessage--" + 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("Socket已关闭");
        };
        //发生了错误事件
        socket.onerror = function () {
            alert("Socket发生了错误");
            //此时可以尝试刷新页面
        }
        //离开页面时，关闭socket
        //jquery1.8中已经被废弃，3.0中已经移除
        // $(window).unload(function(){
        //     socket.close();
        //});
    }

    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");
            var toUserId = document.getElementById('toUserId').value;
            var contentText = document.getElementById('contentText').value;
            var msg = '{"sid":"' + toUserId + '","message":"' + contentText + '"}';
            console.log(msg);
            socket.send(msg);
        }
    }

</script>
</html>

5、测试运行效果

（1）访问页面，建立连接

启动项目，访问 http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/{cid} 跳转到页面，然后就可以和WebSocket交互了。

这里开启三个浏览器的窗口：

http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-1

此时浏览器的console显示如下：

此时浏览器的network 显示如下：

服务端打印如下图所示内容：

http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-2

此时浏览器的network 显示如下：

此时浏览器的network 显示如下：

服务端打印如下图所示内容：

http://localhost:8081/demo/toWebSocketDemo/user-3

此时浏览器的network 显示如下：

此时浏览器的network 显示如下：

服务端打印如下图所示内容：

(2)、在user-2给user-1发消息

此时user-2的浏览器network里面并没有再请求接口

?

此时查看服务端的console，截图如下：

?查看user-1的console，如下所示：

user-1的network并没有再请求接口。

(3)、给全员发消息

在user-3页面，给所有用户发消息

user-2页面console如下

user-1页面的console如下

?此时服务端的console打印如下：

?