SpringBoot使用WebSocket

目录

1、什么是WebSocket

2、为什么需要WebSocket

3、WebSocket的特点


1、什么是WebSocket

1、WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信协议
2、WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。
3、在WebSocket API中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。

示例:WebSocket是一种双向网络通信协议,与HTTP不同,它以ws://或wss://开头。它是一个有状态协议,这意味着客户端和服务器之间的连接将保持活动状态,直到被客户端或服务器中的任何一方关闭连接之后,连接将从两端终止。

WebSocket使用了HTTP/1.1的协议升级特性,一个WebSocket请求首先使用非正常的HTTP请求以特定的模式访问一个URL,这个URL有两种模式,分别是ws和wss,对应HTTP协议中的HTTP和HTTPS。

①在请求头中有一个Connection:Upgrade字段,表示客户端想要对协议进行升级。

②另外还有一个Upgrade:websocket字段,表示客户端想要将请求协议升级为WebSocket协议。

③这两个字段共同告诉服务器要将连接升级为WebSocket这样一种全双工协议。

如果服务端同意协议升级,那么在握手完成之后,文本消息或者其他二进制消息就可以同时在两个方向上进行发送,而不需要关闭和重建连接。此时的客户端和服务端关系是对等的,它们可以互相向对方主动发送消息。

 

2、为什么需要WebSocket

初次接触 WebSocket的人,都会问同样的问题:我们已经有了HTTP协议,为什么还需要另一个协议?它能带来什么好处?

答案很简单,因为HTTP协议有一个缺陷:通信只能由客户端发起。

举例来说,我们想了解今天的天气,只能是客户端向服务器发出请求,服务器返回查询结果。HTTP协议做不到服务器主动向客户端推送信息。

这种单向请求的特点,注定了如果服务器有连续的状态变化,客户端要获知就非常麻烦。我们只能使用"轮询",每隔一段时候,就发出一个询问,了解服务器有没有新的信息。轮询的效率低,非常浪费资源。因此,工程师们一直在思考,有没有更好的方法,WebSocket就是这样发明的。

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,属于服务器推送技术的一种。

因为一般的请求都是HTTP请求(单向通信),HTTP是一个短连接(非持久化),且通信只能由客户端发起,HTTP协议做不到服务器主动向客户端推送消息。举个例子:前后端交互就是前端发送请求,从后端拿到数据后展示到页面,如果前端没有主动请求接口,那后端就不能发送数据给前端。然而,WebSocket确能很好的解决这个问题,服务端可以主动向客户端推送消息,客户端也可以主动向服务端发送消息,实现了服务端和客户端真正的平等。

轮询
轮询是最简单的一种解决方案,所谓轮询,就是客户端在固定的时间间隔下不停地向服务端发送请求,查看服务端是否有最新的数据,若服务端有最新的数据,则返回给客户端,若服务端没有,则返回一个空的JSON或者XML文档。轮询对开发人员而言实现方便,但是弊端也很明显:客户端每次都要新建HTTP请求,服务端要处理大量的无效请求,在高并发场景下会严重拖慢服务端的运行效率,同时服务端的资源被极大的浪费了,因此这种方式并不可取。

长轮询
长轮询是传统轮询的升级版,当聪明的工程师看到轮询所存在的问题后,就开始解决问题,于是有了长轮询。不同于传统轮询,在长轮询中,服务端不是每次都会立即响应客户端的请求,只有在服务端有最新数据的时候才会立即响应客户端的请求,否则服务端会持有这个请求而不返回,直到有新数据时才返回。这种方式可以在一定程度上节省网络资源和服务器资源,但是也存在一些问题,例如:

如果浏览器在服务器响应之前有新数据要发送,就只能创建-一个新的并发请求,或者先尝试断掉当前请求,再创建新的请求。
TCP和HTTP规范中都有连接超时一说,所以所谓的长轮询并不能一直持续, 服务端和客户端的连接需要定期的连接和关闭再连接,这又增大了程序员的工作量,当然也有一些技术能够延长每次连接的时间,但毕竟是非主流解决方案。
 

3、WebSocket的特点

和传统的解决方案相比,WebSocket主要有如下特点:

1、较少的控制开销。在连接创建后,服务器和客户端之间交换数据时,用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下,对于服务器到客户端的内容,此头部大小只有2至10字节(和数据包长度有关);对于客户端到服务器的内容,此头部还需要加上额外的4字节的掩码。相对于HTTP请求每次都要携带完整的头部,此项开销显著减少了。
2、更强的实时性。由于协议是全双工的,所以服务器可以随时主动给客户端下发数据相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应,延迟明显更少;即使是和Comet等类似的长轮询比较,其也能在短时间内更多次地传递数据。
3、保持连接状态。与HTTP不同的是,Websocket需要先创建连接,这就使得其成为一种有状态的协议,之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息(如身份认证等)。
4、更好的二进制支持。Websocket定义了二进制帧,相对HTTP,可以更轻松地处理二进制内容。
5、可以支持扩展。Websocket定义了扩展,用户可以扩展协议、实现部分自定义的子协议。如部分浏览器支持压缩等。
6、更好的压缩效果。相对于HTTP压缩,Websocket在适当的扩展支持下,可以沿用之前内容的上下文,在传递类似的数据时,可以显著地提高压缩率。

7、WebSocket使用时需要先创建连接,这使得WebSocket成为一种有状态的协议,在之后的通信过程中可以省略部分状态信息( 例如身份认证等)。
8、WebSocket连接在端口80 (ws)或者443 (wss)上创建,与HTTP使用的端口相同,这样,基本上所有的防火墙都不会阻止WebSocket连接。
WebSocket使用HTTP协议进行握手,因此它可以自然而然地集成到网络浏览器和HTTP服务器中,而不需要额外的成本。
9、心跳消息(ping 和pong)将被反复的发送,进而保持WebSocket连接一直处于活跃状态。
使用该协议,当消息启动或者到达的时候,服务端和客户端都可以知道。
10、WebSocket连接关闭时将发送一个特殊的关闭消息。
11、WebSocket支持跨域,可以避免Ajax的限制。
12、HTTP规范要求浏览器将并发连接数限制为每个主机名两个连接,但是当我们使用WebSocket的时候,当握手完成之后,该限制就不存在了,因为此时的连接已经不再是HTTP连接了。
13、WebSocket协议支持扩展,用户可以扩展协议,实现部分自定义的子协议。
14、更好的二进制支持以及更好的压缩效果。
 

### 如何在Spring Boot项目中使用WebSocket进行实时通信 #### 一、引入依赖 为了使Spring Boot支持WebSocket,在项目的`pom.xml`文件中加入以下依赖[^3]: ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId> </dependency> ``` #### 二、配置WebSocket 创建一个名为`WebSocketConfig.java`的Java类用于配置WebSocket连接。该类通过继承`WebSocketConfigurer`接口并重写其方法来定义端点路径和其他设置[^1]: ```java @Configuration @EnableWebSocket public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer { @Override public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) { registry.addHandler(myWebSocketHandler(), "/ws").setAllowedOrigins("*"); } @Bean public MyWebSocketHandler myWebSocketHandler() { return new MyWebSocketHandler(); } } ``` 这里设置了允许任何源(`*`)访问此WebScoket服务。 #### 三、编写处理程序 接着需要构建实际的消息处理器,即上面提到的`MyWebSocketHandler`对象。此类负责接收来自客户端的信息并向它们发送响应消息: ```java @Component public class MyWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler { private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyWebSocketHandler.class); @Override protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception { String payload = message.getPayload(); logger.info("Received message from client: " + payload); // Echo back the received text to all connected clients or perform other actions. session.sendMessage(new TextMessage("Echo: " + payload)); } // Other methods can be overridden as needed... } ``` 这段代码实现了基本的功能——当接收到一条新消息时会记录日志并将相同的内容回传给发信方。 #### 四、启动应用程序 最后一步是在应用入口处添加必要的注解以启用自动装配功能,并确保整个工程能够正常运行起来。这通常位于主函数所在的那个类里边: ```java @SpringBootApplication public class Application { public static void main(String[] args){ SpringApplication.run(Application.class,args); } } ``` 以上就是关于如何利用Spring Boot框架快速搭建起一套简易版WebSocket聊天室系统的介绍[^4]。
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