Spring WebSocket实现实时通信的详细教程-编程知识

简介

WebSocket 是基于TCP/IP协议，独立于HTTP协议的通信协议。WebSocket 连接允许客户端和服务器之间的全双工通信，以便任何一方都可以通过已建立的连接将数据推送到另一方。

我们常用的HTTP是客户端通过「请求-响应」的方式与服务器建立通信的，必须是客户端主动触发的行为，服务端只是做好接口被动等待请求。而在某些场景下的动作，是需要服务端主动触发的，比如向客户端发送消息、实时通讯、远程控制等。客户端是不知道这些动作几时触发的，假如用HTTP的方式，那么设备端需要不断轮询服务端，这样的方式对服务器压力太大，同时产生很多无效请求，且具有延迟性。于是才采用可以建立双向通讯的长连接协议。通过握手建立连接后，服务端可以实时发送数据与指令到设备端，服务器压力小。

Spring WebSocket是Spring框架的一部分，提供了在Web应用程序中实现实时双向通信的能力。本教程将引导你通过一个简单的例子，演示如何使用Spring WebSocket建立一个实时通信应用。

准备工作

确保你的项目中已经引入了Spring框架的WebSocket模块。你可以通过Maven添加以下依赖：

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

创建WebSocket配置类（实现WebSocketConfigurer接口）

首先，创建一个配置类，用于配置WebSocket的相关设置。

package com.ci.erp.human.config;import com.ci.erp.human.handler.WebSocketHandler;
import com.ci.erp.human.interceptor.WebSocketHandleInterceptor;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocketMessageBroker;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;/**** Websocket配置类** @author lucky_fd* @since 2024-01-17*/
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {@Overridepublic void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {// 注册websocket处理器和拦截器registry.addHandler(webSocketHandler(), "/websocket/server").addInterceptors(webSocketHandleInterceptor()).setAllowedOrigins("*");registry.addHandler(webSocketHandler(), "/sockjs/server").setAllowedOrigins("*").addInterceptors(webSocketHandleInterceptor()).withSockJS();}@Beanpublic WebSocketHandler webSocketHandler() {return new WebSocketHandler();}@Beanpublic WebSocketHandleInterceptor webSocketHandleInterceptor() {return new WebSocketHandleInterceptor();}
}

上面的配置类使用@EnableWebSocket注解启用WebSocket，并通过registerWebSocketHandlers方法注册WebSocket处理器。

registerWebSocketHandlers：这个方法是向spring容器注册一个handler处理器及对应映射地址，可以理解成MVC的Handler（控制器方法），websocket客户端通过请求的url查找处理器进行处理
addInterceptors：拦截器，当建立websocket连接的时候，我们可以通过继承spring的HttpSessionHandshakeInterceptor来做一些事情。
setAllowedOrigins：跨域设置，*表示所有域名都可以，不限制，域包括ip：port, 指定*可以是任意的域名，不加的话默认localhost+本服务端口
withSockJS：这个是应对浏览器不支持websocket协议的时候降级为轮询的处理。

创建WebSocket消息处理器（实现TextWebSocketHandler 接口）

接下来，创建一个消息处理器，处理客户端发送的消息。

package com.ci.erp.human.handler;import cn.hutool.core.util.ObjectUtil;
import com.ci.erp.common.core.utils.JsonUtils;
import com.ci.erp.human.domain.thirdVo.YYHeartbeat;
import org.springframework.web.socket.CloseStatus;
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/**** websocket处理类* 实现WebSocketHandler接口** - websocket建立连接后执行afterConnectionEstablished回调接口* - websocket关闭连接后执行afterConnectionClosed回调接口* - websocket接收客户端消息执行handleTextMessage接口* - websocket传输异常时执行handleTransportError接口** @author lucky_fd* @since 2024-01-17*/public class WebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {/*** 存储websocket客户端连接* */private static final Map<String, WebSocketSession> connections = new HashMap<>();/*** 建立连接后触发* */@Overridepublic void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {System.out.println("成功建立websocket连接");// 建立连接后将连接以键值对方式存储，便于后期向客户端发送消息// 以客户端连接的唯一标识为key,可以通过客户端发送唯一标识connections.put(session.getRemoteAddress().getHostName(), session);System.out.println("当前客户端连接数：" + connections.size());}/*** 接收消息* */@Overrideprotected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {System.out.println("收到消息: " + message.getPayload());// 收到客户端请求消息后进行相应业务处理，返回结果this.sendMessage(session.getRemoteAddress().getHostName(),new TextMessage("收到消息: " + message.getPayload()));}/*** 传输异常处理* */@Overridepublic void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {super.handleTransportError(session, exception);}/*** 关闭连接时触发* */@Overridepublic void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {System.out.println("触发关闭websocket连接");// 移除连接connections.remove(session.getRemoteAddress().getHostName());}@Overridepublic boolean supportsPartialMessages() {return super.supportsPartialMessages();}/*** 向连接的客户端发送消息** @author lucky_fd* @param clientId 客户端标识* @param message 消息体**/public void sendMessage(String clientId, TextMessage message) {for (String client : connections.keySet()) {if (client.equals(clientId)) {try {WebSocketSession session = connections.get(client);// 判断连接是否正常if (session.isOpen()) {session.sendMessage(message);}} catch (IOException e) {System.out.println(e.getMessage());}break;}}}
}

通过消息处理器，在开发中我们就可以实现向指定客户端或所有客户端发送消息，实现相应业务功能。

创建拦截器

拦截器会在握手时触发，可以用来进行权限验证

package com.ci.erp.human.interceptor;import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.server.support.HttpSessionHandshakeInterceptor;import java.util.Map;/**** Websocket拦截器类** @author lucky_fd* @since 2024-01-17*/public class WebSocketHandleInterceptor extends HttpSessionHandshakeInterceptor {@Overridepublic boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Map<String, Object> attributes) throws Exception {System.out.println("拦截器前置触发");return super.beforeHandshake(request, response, wsHandler, attributes);}@Overridepublic void afterHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Exception ex) {System.out.println("拦截器后置触发");super.afterHandshake(request, response, wsHandler, ex);}
}

创建前端页面客户端

最后，创建一个简单的HTML页面，用于接收用户输入并显示实时聊天信息。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Spring WebSocket Chat</title><script src="https://code.jquery.com/jquery-3.6.4.min.js"></script><script src="http://cdn.bootcss.com/sockjs-client/1.1.1/sockjs.js"></script>
</head>
<body>请输入：<input type="text" id="message" placeholder="Type your message">
<button onclick="sendMessage()">Send</button>
<button onclick="websocketClose()">关闭连接</button>
<div id="chat"></div><script>var socket = null;if ('WebSocket' in window) {// 后端服务port为22900socket = new WebSocket("ws://localhost:22900/websocket/server");} else if ('MozWebSocket' in window) {socket = new MozWebSocket("ws://localhost:22900/websocket/server");} else {socket = new SockJS("http://localhost:22900/sockjs/server");}// 接收消息触发socket.onmessage = function (event) {showMessage(event.data);};// 创建连接触发socket.onopen = function (event) {console.log(event.type);};// 连接异常触发socket.onerror = function (event) {console.log(event)};// 关闭连接触发socket.onclose = function (closeEvent) {console.log(closeEvent.reason);};//发送消息function sendMessage() {if (socket.readyState === socket.OPEN) {var message = document.getElementById('message').value;socket.send(message);console.log("发送成功!");} else {console.log("连接失败!");}}function showMessage(message) {document.getElementById('chat').innerHTML += '<p>' + message + '</p>';}function websocketClose() {socket.close();console.log("连接关闭");}window.close = function () {socket.onclose();};</script></body>
</html>

这个页面使用了WebSocket对象来建立连接，并通过onmessage监听收到的消息。通过输入框发送消息，将会在页面上显示。

测试结果：

后端日志：

在这里插入图片描述

前端界面：

在这里插入图片描述

Java客户端

添加依赖

<dependency><groupId>org.java-websocket</groupId><artifactId>Java-WebSocket</artifactId><version>1.4.0</version>
</dependency>

创建客户端类（继承WebsocketClient）

package com.river.websocket;import org.java_websocket.client.WebSocketClient;
import org.java_websocket.handshake.ServerHandshake;import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;public class MyWebSocketClient extends WebSocketClient {MyWebSocketClient(String url) throws URISyntaxException {super(new URI(url));}// 建立连接@Overridepublic void onOpen(ServerHandshake shake) {System.out.println(shake.getHttpStatusMessage());}// 接收消息@Overridepublic void onMessage(String paramString) {System.out.println(paramString);}// 关闭连接@Overridepublic void onClose(int paramInt, String paramString, boolean paramBoolean) {System.out.println("关闭");}// 连接异常@Overridepublic void onError(Exception e) {System.out.println("发生错误");}
}

测试websocket

package com.river.websocket;import org.java_websocket.enums.ReadyState;import java.net.URISyntaxException;/*** @author lucky_fd* @date 2024-1-17*/
public class Client {public static void main(String[] args) throws URISyntaxException, InterruptedException {MyWebSocketClient client = new MyWebSocketClient("ws://localhost:22900/websocket/server");client.connect();while (client.getReadyState() != ReadyState.OPEN) {System.out.println("连接状态：" + client.getReadyState());Thread.sleep(100);}client.send("测试数据！");client.close();}
}