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[Java教程]WebSocket与消息推送


B/S结构的软件项目中有时客户端需要实时的获得服务器消息,但默认HTTP协议只支持请求响应模式,这样做可以简化Web服务器,减少服务器的负担,加快响应速度,因为服务器不需要与客户端长时间建立一个通信链接,但不容易直接完成实时的消息推送功能,如聊天室、后台信息提示、实时更新数据等功能,但通过polling、Long polling、长连接、Flash Socket以及HTML5中定义的WebSocket能完成该功能需要。

一、Socket简介

Socket又称"套接字",应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。Socket的英文原义是“孔”或“插座”,作为UNIX的进程通信机制。Socket可以实现应用程序间网络通信。

Socket可以使用TCP/IP协议或UDP协议。

TCP/IP协议

TCP/IP协议是目前应用最为广泛的协议,是构成Internet国际互联网协议的最为基础的协议,由TCP和IP协议组成:
TCP协议:面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,负责数据的可靠性传输的问题。

IP协议:用于报文交换网络的一种面向数据的协议,主要负责给每台网络设备一个网络地址,保证数据传输到正确的目的地。

UDP协议

UDP特点:无连接、不可靠、基于报文的传输层协议,优点是发送后不用管,速度比TCP快。

二、WebSocket简介与消息推送

B/S架构的系统多使用HTTP协议,HTTP协议的特点:

1 无状态协议
2 用于通过 Internet 发送请求消息和响应消息
3 使用端口接收和发送消息,默认为80端口
底层通信还是使用Socket完成。

HTTP协议决定了服务器与客户端之间的连接方式,无法直接实现消息推送(F5已坏),一些变相的解决办法:

双向通信与消息推送

轮询:客户端定时向服务器发送Ajax请求,服务器接到请求后马上返回响应信息并关闭连接。  优点:后端程序编写比较容易。  缺点:请求中有大半是无用,浪费带宽和服务器资源。  实例:适于小型应用。

长轮询:客户端向服务器发送Ajax请求,服务器接到请求后hold住连接,直到有新消息才返回响应信息并关闭连接,客户端处理完响应信息后再向服务器发送新的请求。  优点:在无消息的情况下不会频繁的请求,耗费资小。  缺点:服务器hold连接会消耗资源,返回数据顺序无保证,难于管理维护。 Comet异步的ashx, 实例:WebQQ、Hi网页版、Facebook IM。

长连接:在页面里嵌入一个隐蔵iframe,将这个隐蔵iframe的src属性设为对一个长连接的请求或是采用xhr请求,服务器端就能源源不断地往客户端输入数据。  优点:消息即时到达,不发无用请求;管理起来也相对便。  缺点:服务器维护一个长连接会增加开销。  实例:Gmail聊天

Flash Socket:在页面中内嵌入一个使用了Socket类的 Flash 程序JavaScript通过调用此Flash程序提供的Socket接口与服务器端的Socket接口进行通信,JavaScript在收到服务器端传送的信息后控制页面的显示。  优点:实现真正的即时通信,而不是伪即时。  缺点:客户端必须安装Flash插件;非HTTP协议,无法自动穿越防火墙。  实例:网络互动游戏。

Websocket:
WebSocket是HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。依靠这种技术可以实现客户端和服务器端的长连接,双向实时通信。
特点:
事件驱动
异步
使用ws或者wss协议的客户端socket

能够实现真正意义上的推送功能

缺点:

少部分浏览器不支持,浏览器支持的程度与方式有区别。

三、WebSocket客户端

websocket允许通过JavaScript建立与远程服务器的连接,从而实现客户端与服务器间双向的通信。在websocket中有两个方法:  
    1、send() 向远程服务器发送数据
    2、close() 关闭该websocket链接
  websocket同时还定义了几个监听函数    
    1、onopen 当网络连接建立时触发该事件
    2、onerror 当网络发生错误时触发该事件
    3、onclose 当websocket被关闭时触发该事件
    4、onmessage 当websocket接收到服务器发来的消息的时触发的事件,也是通信中最重要的一个监听事件。msg.data
  websocket还定义了一个readyState属性,这个属性可以返回websocket所处的状态:
    1、CONNECTING(0) websocket正尝试与服务器建立连接
    2、OPEN(1) websocket与服务器已经建立连接
    3、CLOSING(2) websocket正在关闭与服务器的连接
    4、CLOSED(3) websocket已经关闭了与服务器的连接

  websocket的url开头是ws,如果需要ssl加密可以使用wss,当我们调用websocket的构造方法构建一个websocket对象(new WebSocket(url))的之后,就可以进行即时通信了。

<!DOCTYPE html><html>  <head>    <meta name="viewport" content="width=device-width" />    <title>WebSocket 客户端</title>  </head>  <body>    <div>      <input type="button" id="btnConnection" value="连接" />      <input type="button" id="btnClose" value="关闭" />      <input type="button" id="btnSend" value="发送" />    </div>    <script src="js/jquery-1.11.1.min.js" type="text/javascript" charset="utf-8"></script>    <script type="text/javascript">      var socket;      if(typeof(WebSocket) == "undefined") {        alert("您的浏览器不支持WebSocket");        return;      }      $("#btnConnection").click(function() {        //实现化WebSocket对象,指定要连接的服务器地址与端口        socket = new WebSocket("ws://192.168.1.2:8888");        //打开事件        socket.onopen = function() {          alert("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) {          alert(msg.data);        };        //关闭事件        socket.onclose = function() {          alert("Socket已关闭");        };        //发生了错误事件        socket.onerror = function() {          alert("发生了错误");        }      });            //发送消息      $("#btnSend").click(function() {        socket.send("这是来自客户端的消息" + location.href + new Date());      });            //关闭      $("#btnClose").click(function() {        socket.close();      });    </script>  </body></html>

四、WebSocket服务器端

JSR356定义了WebSocket的规范,Tomcat7中实现了该标准。JSR356 的 WebSocket 规范使用 javax.websocket.*的 API,可以将一个普通 Java 对象(POJO)使用 @ServerEndpoint 注释作为 WebSocket 服务器的端点。

@ServerEndpoint("/push") public class EchoEndpoint { @OnOpen public void onOpen(Session session) throws IOException { //以下代码省略... } @OnMessage public String onMessage(String message) { //以下代码省略... } @Message(maxMessageSize=6) public void receiveMessage(String s) { //以下代码省略... } @OnError public void onError(Throwable t) { //以下代码省略... } @OnClose public void onClose(Session session, CloseReason reason) { //以下代码省略... }  }

上面简洁代码即建立了一个WebSocket的服务端,@ServerEndpoint("/push")的annotation注释端点表示将WebSocket服务端运行在ws://[Server端IP或域名]:[Server端口]/项目/push的访问端点,客户端浏览器已经可以对WebSocket客户端API发起HTTP长连接了。
使用ServerEndpoint注释的类必须有一个公共的无参数构造函数,@onMessage注解的Java方法用于接收传入的WebSocket信息,这个信息可以是文本格式,也可以是二进制格式。
OnOpen在这个端点一个新的连接建立时被调用。参数提供了连接的另一端的更多细节。Session表明两个WebSocket端点对话连接的另一端,可以理解为类似HTTPSession的概念。
OnClose在连接被终止时调用。参数closeReason可封装更多细节,如为什么一个WebSocket连接关闭。
更高级的定制如@Message注释,MaxMessageSize属性可以被用来定义消息字节最大限制,在示例程序中,如果超过6个字节的信息被接收,就报告错误和连接关闭。

package action;import javax.websocket.CloseReason;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;//ws://127.0.0.1:8087/Demo1/ws/张三@ServerEndpoint("/ws/{user}")public class WSServer {  private String currentUser;    //连接打开时执行  @OnOpen  public void onOpen(@PathParam("user") String user, Session session) {    currentUser = user;    System.out.println("Connected ... " + session.getId());  }  //收到消息时执行  @OnMessage  public String onMessage(String message, Session session) {    System.out.println(currentUser + ":" + message);    return currentUser + ":" + message;  }  //连接关闭时执行  @OnClose  public void onClose(Session session, CloseReason closeReason) {    System.out.println(String.format("Session %s closed because of %s", session.getId(), closeReason));  }  //连接错误时执行  @OnError  public void onError(Throwable t) {    t.printStackTrace();  }}

url中的字符张三是的路径参数,响应请求的方法将自动映射。

五、测试运行

六、小结与消息推送框架

 Socket在应用程序间通信被广泛使用,如果需要兼容低版本的浏览器,建议使用反向ajax或长链接实现;如果纯移动端或不需考虑非现代浏览器则可以直接使用websocket。Flash实现推送消息的方法不建议使用,因为依赖插件且手机端支持不好。关于反向ajax也有一些封装好的插件如“Pushlet”

6.1、开源Java消息推送框架 Pushlet

Pushlet 是一个开源的 Comet 框架,Pushlet 使用了观察者模型:客户端发送请求,订阅感兴趣的事件;服务器端为每个客户端分配一个会话 ID 作为标记,事件源会把新产生的事件以多播的方式发送到订阅者的事件队列里。

源码地址:https://github.com/wjw465150/Pushlet

Pushlet是一种comet实现:在Servlet机制下,数据从server端的Java对象直接推送(push)到(动态)HTML页面,而无需任何Javaapplet或者插件的帮助。它使server端可以周期性地更新client的web页面,这与传统的request/response方式相悖。浏览器client为兼容JavaScript1.4版本以上的浏览器(如InternetExplorer、FireFox),并使用JavaScript/DynamicHTML特性。而底层实现使用一个servlet通过Http连接到JavaScript所在的浏览器,并将数据推送到后者。

6.2、开源DotNet消息推送框架SignalR

SignalR是一个ASP .NET下的类库,可以在ASP .NET的Web项目中实现实时通信。在Web网页与服务器端间建立Socket连接,当WebSockets可用时(即浏览器支持Html5)SignalR使用WebSockets,当不支持时SignalR将使用长轮询来保证达到相同效果。

官网:http://signalr.net/

源码:https://github.com/SignalR/SignalR

 

七、代码下载

7.1、Java实现的服务器端代码与客户端代码下载

点击下载服务器端代码

点击下载客户端代码

7.2、DotNet服务器端手动连接实现代码下载

点击下载DotNet服务器端手动连接实现代码

7.3、DotNet下使用SuperWebSocket三方库实现代码下载

点击下载DotNet下使用SuperWebSocket三方库实现代码