WebSocket 快速入门与应用

news2025/2/22 17:46:41

WebSocket 是一种在 Web 应用程序中实现实时、双向通信的技术。它允许客户端和服务器之间建立持久性的连接，以便可以在两者之间双向传输数据。

以下是 WebSocket 的一些关键特点和工作原理：

0.特点：

双向通信：WebSocket 允许服务器和客户端之间进行双向通信，无需客户端发起请求。
实时性：WebSocket 提供了实时性通信的能力，使得服务器可以立即将数据推送给客户端，而无需等待客户端发起请求。
持久性连接：与传统的 HTTP 请求-响应模式不同，WebSocket 的连接是持久性的，一旦建立连接，它将保持打开状态，直到其中一方主动关闭连接。
低延迟：由于 WebSocket 使用单一的 TCP 连接，相较于传统的轮询或长轮询方式，它能够减少通信的延迟。
节省带宽：WebSocket 的头部较小，且在通信过程中不需要重复的 HTTP 头部，因此可以节省带宽。

1.工作原理：

握手阶段：客户端发起 WebSocket 握手请求，请求头部包含一些特定的字段，如 Upgrade 和 Connection 等。服务器收到请求后，如果支持 WebSocket 协议，会返回 101 状态码，表示协议切换成功，然后连接升级为 WebSocket 连接。
建立连接：建立连接后，服务器和客户端可以通过发送消息进行通信。每个消息都被分割成一个或多个帧进行传输。
数据传输：WebSocket 数据以帧的形式传输。帧可以是文本、二进制数据或控制帧。文本帧用于传输文本数据，而二进制帧用于传输二进制数据。控制帧用于控制连接，例如关闭连接或心跳检测。
保持活动状态：WebSocket 连接可以保持活动状态，无需在每次通信后重新建立连接。服务器和客户端可以周期性地发送心跳消息来保持连接的活跃状态。
关闭连接：任何一方都可以通过发送关闭帧来关闭连接。关闭帧包含一个状态码和一个可选的关闭消息。收到关闭帧后，双方都应该关闭连接。

WebSocket 在现代 Web 应用程序中被广泛应用于实时通信、在线游戏、实时协作等场景，它提供了一种高效且可靠的双向通信方式，为开发者提供了更多创新的可能性。

2. 基于 Java 实现 WebSocket

服务端的类
- 监听连接——@ServerEndpoint
- 连接成功——@OnOpen
- 连接关闭——@OnClose
- 收到消息状态——@OnMessage

（一）方式一：通过注解实现

实现了一个基于WebSocket的双向通信系统

其中服务器端配置了 WebSocket 并实现了消息处理和定时推送

客户端页面则使用 JavaScript 创建WebSocket连接并实现消息发送和接收。

1.项目依赖

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

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

2.WsServerEndpoint

/**
 * 监听webSocket地址  /myWs
 * 即：监听谁连接了 客户端
 */

/**
 * 定义了一个 WebSocket 服务器端点的类。它使用了 @ServerEndpoint 来指定 WebSocket 的端点路径为 "/myWs"。
 *
 * 这个类也使用了 @Component 注解，将这个类标记为 Spring 的组件，以便 Spring 自动扫描并注册它。
 *
 * 另外，使用了 @EnableScheduling 注解用于开启定时任务功能。
 */

@ServerEndpoint("/myWs")               //   监听连接
@Component
@Slf4j
@EnableScheduling
public class WsServerEndpoint {
    static Map<String, Session> sessionMap = new ConcurrentHashMap<>();
    //连接建立时 进行的操作
    //@OnOpen: 用于标记连接成功时执行的方法，将建立的 Session 对象存储在 sessionMap 中，并记录日志表示 WebSocket 已连接。
    @OnOpen             //    连接成功
    public void onOpen(Session session){
        sessionMap.put(session.getId(), session);
        log.info("websocket is open");
    }

    // 收到客户端消息时 进行的操作
    //@OnMessage: 用于标记接收到消息时执行的方法，打印收到的消息并返回一条确认消息。
    @OnMessage          //    收到消息状态
    public String OnMessage(String text){
        log.info("收到了一条消息："+text);
        return "已收到你的消息";
    }

    // 连接关闭的时候 执行的操作
    //@OnClose: 用于标记连接关闭时执行的方法，从 sessionMap 中移除对应的 Session 对象，并记录日志表示 WebSocket 已关闭。
    @OnClose
    public void onClose(Session session){
        sessionMap.remove(session.getId());
        log.info("websocket is close");
    }

    // 服务端想给 客户端发送数据的话
    // ===》 定时任务实现     (每隔多少秒执行一次)
    //@Scheduled: 使用定时任务（通过 @Scheduled 注解）每隔两秒向所有的客户端发送一条消息。
    @Scheduled(fixedRate = 2000)
    public void sendMsg() throws IOException {
        for (String key:sessionMap.keySet()){
            sessionMap.get(key).getBasicRemote().sendText("心跳");
        }
    }
}

3.WebSocketConfig

/**
 * 定义了一个 Spring @Configuration 类，并且使用了 @Bean 注解向 Spring 容器注册了一个 ServerEndpointExporter 的实例
 *
 * 这个 ServerEndpointExporter 实例是用于在 Spring Boot 中配置和注册 WebSocket 服务器端点的组件。
 */
@Configuration
public class WebSocketConfig {
    // 将依赖包中的一些  依赖  注入为Bean
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }
}

4.ws.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>ws client</title>
</head>
<body>
</body>
<!--通过 JavaScript 创建了一个 WebSocket 客户端连接到指定路径 "/myWs"（与服务器端点匹配）。
    当连接成功建立时，会发送一条消息 "hello,phdvb"；
    同时当接收到消息时，将消息数据打印到控制台。-->
<script>
    let ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/myWs")
    //当连接打开的时候   想服务端发送消息
    ws.onopen = function() {
        ws.send("hello,phdvb")
    }
    ws.onmessage = function(message) {
        console.log(message.data)
    }
</script>
</html>

实现效果