H5笔记-WebSocket协议

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本文详细介绍了WebSocket协议的基本概念及其在客户端和服务端的应用方式。包括如何搭建基于WebSocket的即时通讯系统，如消息广播和在线讨论组等场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

啥是websocket?

websocket是一种基于TCP协议的一种新的协议，和HTTP是并存的两者不同协议。
既然是协议，就必然像HTTP那样涉及到客户端和服务端。
目前客户端的实现比较统一，各个浏览器厂商都是遵循的W3C的H5技术来支持websocket的。
但是服务端的实现在技术提出初期，由于没有一套统一的Java API标准，各个服务器中间件（tomcat、jetty）的实现各不相同；
直到Oracle发布了基于JDK7的JSR356规范，使WebSocket的Java API得到了统一。所以只要Web容器支持JSR356,那么我们写WebSocket时，代码就都是一样的了。
Tomcat从7.0.81开始支持JSR356，但是tomcat7.X对websocket的实现，不如tomcat8.X的实现用着方便。tomcat8开发了好多标签，开发起来方便多了。jetty从9.3开始支持websocket，具体见下图：
jetty的支持情况

tomcat的支持情况

websocket有啥作用？

（1）对于http协议，只能客户端发起请求时，服务端才响应客户端。也就是说，客户端想要要什么东西，都是客户端主动去拿。实现不了服务端主动去给。
（2）对于websocket协议，服务端和客户端的通信是双向的，客户端可以请求服务器从服务器拿数据，服务器数据更新了，也可以直接推送给客户端。websocket协议相比HTTP协议，可以高效节能的通过双向通信实现数据的实时传输。

如何使用?

开发环境要求：
JDK1.7及以上；
中间件支持JSR356规范；一般支持了JSR356规范的中间件就支持websocket;
框架的话，spring貌似4.X开始支持websocket;
使用场景举例：
消息广播、在线多组讨论、个人消息推送
代码示例：
web工程下需要引入tomcat服务器里lib文件夹下的websocket-api.jar

***********************消息广播-客户端************************
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>


<!DOCTYPE HTML>
<html>
  <head>

    <title>消息广播</title>

  </head>

  <body>
       <p>场景描述：消息广播</p>
       <input id="text" type="text"/>
       <button onclick="send()">发送消息</button>&nbsp;&nbsp;<button onclick="closeWebSocket()">关闭WebSocket连接</button>
       <hr/>
       <div id="message"></div>
       <hr/>
  </body>
  <script type="text/javascript">
      var websocket = null;
      //判断当前浏览器是否支持WebSocket
      if ('WebSocket' in window) {
          websocket = new WebSocket("ws://localhost:9082/TestWebSocket/yuxingxing/websocket1");
      }
      else {
          alert('当前浏览器 Not support websocket')
      }

      //连接发生错误的回调方法
      websocket.onerror = function () {
          setMessageInnerHTML("WebSocket连接发生错误");
      };

      //连接成功建立的回调方法
      websocket.onopen = function () {
          setMessageInnerHTML("WebSocket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("WebSocket连接关闭");
      }

      //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/>';
      }

      //关闭WebSocket连接
      function closeWebSocket() {
          websocket.close();
      }

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


***********************消息广播-服务端************************
package com.yuxingxing.server;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnError;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

/**
 * @Description 场景：消息广播
 * @author yuxingxing
 * @date 2017-6-14 上午10:38:20
 */
@ServerEndpoint(value = "/yuxingxing/websocket1")
public class MyServer {

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

    // concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象。若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
    private static CopyOnWriteArraySet<MyServer> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<MyServer>();

    // 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;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     * 
     * @param session
     *            可选的参数。session为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
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        this.session = session;
        webSocketSet.add(this); // 加入set中
        addOnlineCount(); // 在线数加1
        System.out.println("有新连接加入！当前在线人数为" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        webSocketSet.remove(this); // 从set中删除
        subOnlineCount(); // 在线数减1
        System.out.println("有一连接关闭！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
     * @param session
     *            可选的参数
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        System.out.println("来自客户端的消息:" + message);
        // 群发消息
        for (MyServer item : webSocketSet) {
            try {
                item.sendMessage(message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                continue;
            }
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     * 
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        System.out.println("发生错误");
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 这个方法与上面几个方法不一样。没有用注解，是根据自己需要添加的方法。
     * 
     * @param message
     * @throws IOException
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
        // this.session.getAsyncRemote().sendText(message);
    }

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

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        MyServer.onlineCount++;
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        MyServer.onlineCount--;
    }
}

***********************在线讨论组-客户端************************
<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>


<!DOCTYPE HTML>
<html>
  <head>

    <title>在线多组讨论</title>

  </head>

  <body>
       <p>场景描述：在线多组讨论</p>
        <input id="nickName" type="text" placeholder="请输入您的聊天昵称"/>
       <button onclick="openWebsocket('平民')">进入【平民】讨论组</button>&nbsp;&nbsp;
       <button onclick="openWebsocket('狼人')">进入【狼人】讨论组</button></BR></BR></BR>

       <input id="text" type="text"/><button onclick="send()">发送消息</button>&nbsp;&nbsp;<button onclick="closeWebSocket()">退出当前讨论组</button>
       <hr/></BR></BR>

       <div id="message"></div>

  </body>
  <script type="text/javascript">
      var websocket = null;
      var nickName = null;

      function openWebsocket(selectedGroupName){
         var name =  document.getElementById('nickName').value;
         if(name == ""){
             alert("请输入您的昵称！");
             return;
         }
         nickName = name;
         document.getElementById('message').innerHTML = "";

         //判断当前浏览器是否支持WebSocket
         if ('WebSocket' in window) {
             websocket = new WebSocket("ws://localhost:9082/TestWebSocket/yuxingxing/websocket1/"+selectedGroupName+"/"+nickName);
         }
         else {
             alert('当前浏览器 Not support websocket')
         }

         //连接发生错误的回调方法
         websocket.onerror = function () {
             setMessageInnerHTML("WebSocket连接发生错误");
         };

         //连接成功建立的回调方法
         websocket.onopen = function () {
             setMessageInnerHTML("您已进入讨论组："+selectedGroupName);
         }

         //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("WebSocket连接关闭");
         }

         //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/>';
         }

         //关闭WebSocket连接
         function closeWebSocket() {
             websocket.close();
         }


      }

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


***********************在线讨论组-服务端************************
package com.yuxingxing.server;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnError;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

/**
 * @Description 场景：在线多个讨论组
 * @author yuxingxing
 * @date 2017-6-28 上午10:36:44
 */
@ServerEndpoint(value = "/yuxingxing/websocket1/{groupName}/{nickName}")
public class MyServerGroup {

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

    // concurrent包的线程安全Map，用来存放各个讨论组集合。<key=讨论组名称，value=讨论组人员名称>
    private static ConcurrentMap<String, CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup>> webSocketGroupap = new ConcurrentHashMap<String, CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup>>();

    // 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;

    // 讨论组名称
    private String groupName;

    // 用户昵称
    private String nickName;

    /**
     * 客户端与服务端建立链接
     * 
     * @param session
     *            通话session
     * @param groupName
     *            讨论组名称
     * @param nickName
     *            用户昵称
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam(value = "groupName") String groupName,
        @PathParam(value = "nickName") String nickName) {

        this.session = session;
        this.groupName = groupName;
        this.nickName = nickName;

        // 将用户加入相应的讨论组
        boolean needCreateGroup = (webSocketGroupap.get(groupName) == null);
        if (needCreateGroup) {
            CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup> group = new CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup>();
            webSocketGroupap.put(groupName, group);
        }
        CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup> groupOfUser = webSocketGroupap.get(groupName);
        groupOfUser.add(this);

        // 在线数加1
        addOnlineCount();
        System.out.println(nickName + "加入了讨论组" + groupName + "！当前在线人数为" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 客户端关闭连接事件
     * 
     * @param groupName
     * @param nickName
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam(value = "groupName") String groupName, @PathParam(value = "nickName") String nickName) {
        CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup> groupOfUser = webSocketGroupap.get(groupName);
        groupOfUser.remove(this);
        subOnlineCount(); // 在线数减1
        System.out.println(nickName + "退出了讨论组" + groupName + "！当前在线人数为" + getOnlineCount());

        // 讨论组没人时，移除该讨论组
        if (groupOfUser.size() == 0) {
            System.out.println("讨论组【" + groupName + "】被移除");
            webSocketGroupap.remove(groupName);
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     * 
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error, @PathParam(value = "groupName") String groupName) {
        System.out.println("讨论组【" + groupName + "】发生错误");
        error.printStackTrace();
    }

    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session, @PathParam(value = "groupName") String groupName,
        @PathParam(value = "nickName") String nickName) {
        System.out.println("来自讨论组【" + groupName + "】的" + nickName + "说话了；" + message);
        // 针对当前讨论组，群发消息
        CopyOnWriteArraySet<MyServerGroup> groupOfUser = webSocketGroupap.get(groupName);
        for (MyServerGroup item : groupOfUser) {
            try {
                item.sendMessage(nickName + "：" + message);
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("发送消息失败！");
                e.printStackTrace();
                continue;
            }
        }
    }

    /**
     * 这个方法与上面几个方法不一样。没有用注解，是根据自己需要添加的方法。
     * 
     * @param message
     * @throws IOException
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
        // this.session.getAsyncRemote().sendText(message);
    }

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

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        MyServerGroup.onlineCount++;
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        MyServerGroup.onlineCount--;
    }

}

@ServerEndpoint注解的configurator属性，可以自定义配置信息。客户端和服务端握手阶段，会先执行自定义的配置信息类，然后再执行open方法。
首先，自定义一个配置类：

package com.yuxingxing.configurator;

import java.util.Map;

import javax.websocket.HandshakeResponse;
import javax.websocket.server.HandshakeRequest;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig.Configurator;

/**
 * @Description 服务端配置类，对所有客户端生效
 * @author yuxingxing
 * @date 2017-6-30 下午2:23:46
 */
public class MyConfigurator extends Configurator {

    @Override
    public void modifyHandshake(ServerEndpointConfig sec, HandshakeRequest request, HandshakeResponse response) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Map<String, Object> configMap = sec.getUserProperties();
        configMap = sec.getUserProperties();
        configMap.put("config1", "config1-value");
        configMap.put("config2", "config2-value");
    }
}

然后给服务端的注解配置这个类，在服务端的各个方法里就可以获取配置值了：

@ServerEndpoint(value = "/yuxingxing/websocket1", configurator = MyConfigurator.class)
public class MyServer {
    //服务端代码.........
    this.session.getUserProperties().get("config1");
    //服务端代码.........
}

小结

以下内容是在学习tomcat8的websocket过程中的一些知识点和注意事项，记录下来，方便日后回顾和理解。
（1）对于tomcat有三种连接器：bio连接器（默认）、nio连接器、apr连接器。虽然 WebSocket 可以和任何 HTTP 连接器一起使用，但并不建议和 bio连接器一起使用。因为 WebSocket 典型用途下，大量连接很多时候都是空闲的，而bio连接器不管连接是否空闲，每个连接都会分配一个线程。这就会导致tomcat服务器会产生大量的空闲线程，从而占用内存，浪费资源。

tomcat官网：目前，已有报告（56304）发现，Linux 会用大量时间来报告删除的连接。当利用 BIO HTTP 连接器使用 WebSocket 时，当在这段时间内写入时，就容易产生线程阻塞。建议选择nio 连接器，因为它使用的是非阻塞 IO，从而能解决这些问题。

优秀文章链接：
http://blog.youkuaiyun.com/frank_good/article/details/50856585
https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-WebSocket/