使用Websockets和Vert.x进行实时竞价

翻译: 白石(https://github.com/wjw465150/Vert.x-Core-Manual)

原文地址: https://vertx.io/blog/real-time-bidding-with-websockets-and-vert-x/

在过去的几年中，用户对网络应用程序的期望发生了变化。在拍卖竞价过程中，用户不再需要按下刷新按钮来检查价格是否变化或拍卖是否结束。这使得竞标变得困难且不那么有趣。相反，他们希望在应用程序中实时看到更新。

在本文中，我想展示如何创建一个提供实时出价的简单应用程序。我们将使用 WebSockets、SockJS 和 Vert.x。

我们将创建一个用于快速出价的前端，它与用 Java 编写并基于 Vert.x 的微服务进行通信。

Websocket 是什么？

WebSocket 是异步、双向、全双工协议，它通过单个 TCP 连接提供通信通道。通过 WebSocket API，它提供了网站和远程服务器之间的双向通信。

WebSockets 解决了许多阻止 HTTP 协议适用于现代实时应用程序的问题。不再需要像轮询这样的解决方法，这简化了应用程序架构。 WebSockets 不需要打开多个 HTTP 连接，它们减少了不必要的网络流量并减少了延迟。

Websocket API 与 SockJS

遗憾的是，并非所有 Web 浏览器都支持 WebSocket。但是，当 WebSockets 不可用时，有些库会提供回退。一个这样的库是 SockJS。 SockJS 从尝试使用 WebSocket 协议开始。但是，如果这不可能，它会使用各种特定于浏览器的传输协议。 SockJS 是一个库，旨在在所有现代浏览器和不支持 WebSocket 协议的环境中工作，例如在限制性公司代理后面。 SockJS 提供了一个类似于标准 WebSocket API 的 API。

快速出价的前端

拍卖网页包含投标表格和一些简单的 JavaScript，它从服务中加载当前价格，打开到 SockJS 服务器的事件总线连接并提供投标。我们出价的示例网页的 HTML 源代码可能如下所示：

<h3>Auction 1</h3>
<div id="error_message"></div>
<form>
    Current price:
    <span id="current_price"></span>
    <div>
        <label for="my_bid_value">Your offer:</label>
        <input id="my_bid_value" type="text">
        <input type="button" onclick="bid();" value="Bid">
    </div>
    <div>
        Feed:
        <textarea id="feed" rows="4" cols="50" readonly></textarea>
    </div>
</form>

我们使用 vertx-eventbus.js 库来创建到事件总线的连接。 vertx-eventbus.js 库是 Vert.x 发行版的一部分。 vertx-eventbus.js 在内部使用 SockJS 库将数据发送到 SockJS 服务器。在下面的代码片段中，我们创建了一个事件总线实例。构造函数的参数是连接到事件总线的 URI。然后我们注册监听地址 auction.<auction_id> 的处理程序。每个客户端都可以在多个地址注册，例如在拍卖 1234 中出价时，他们会在地址auction.1234等上注册。当数据到达处理程序时，我们会更改当前价格和拍卖网页上的出价提要。

function registerHandlerForUpdateCurrentPriceAndFeed() {
    var eventBus = new EventBus('http://localhost:8080/eventbus');
    eventBus.onopen = function () {
        eventBus.registerHandler('auction.' + auction_id, function (error, message) {
            document.getElementById('current_price').innerHTML = JSON.parse(message.body).price;
            document.getElementById('feed').value += 'New offer: ' + JSON.parse(message.body).price + '\n';
        });
    }
};

任何尝试出价的用户都会向服务生成一个 PATCH Ajax 请求，其中包含有关拍卖中新出价的信息（请参阅下面的bid()函数）。在服务器端，我们将事件总线上的此信息发布给注册到某个地址的所有客户端。如果您收到200 (OK)以外的 HTTP 响应状态代码，则会在网页上显示一条错误消息。

function bid() {
    var newPrice = document.getElementById('my_bid_value').value;

    var xmlhttp = (window.XMLHttpRequest) ? new XMLHttpRequest() : new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
    xmlhttp.onreadystatechange = function () {
        if (xmlhttp.readyState == 4) {
            if (xmlhttp.status != 200) {
                document.getElementById('error_message').innerHTML = 'Sorry, something went wrong.';
            }
        }
    };
    xmlhttp.open("PATCH", "http://localhost:8080/api/auctions/" + auction_id);
    xmlhttp.setRequestHeader("Content-Type", "application/json");
    xmlhttp.send(JSON.stringify({price: newPrice}));
};

拍卖服务

SockJS 客户端需要服务器端部分。现在我们要创建一个轻量级的 RESTful 拍卖服务。我们将以 JSON 格式发送和检索数据。让我们从创建一个 Verticle 开始。首先我们需要继承自 AbstractVerticle 类并覆盖 start 方法。每个 Verticle 实例都有一个名为vertx的成员变量。这提供了对 Vert.x 核心 API 的访问。例如，要创建一个 HTTP 服务器，您可以在 vertx 实例上调用 createHttpServer 方法。要告诉服务器在端口 8080 上侦听传入请求，您可以使用 listen 方法。

我们需要一个带有路由的router。 router 接受 HTTP 请求并找到第一个匹配的路由。路由可以有一个与之关联的处理程序，它接收请求（例如，匹配路径 /eventbus/* 的路由与 eventBusHandler 相关联）。

我们可以对请求做一些事情，然后结束它或将它传递给下一个匹配的处理程序。

如果您有很多处理程序，则将它们拆分为多个路由器是有意义的。

您可以通过在另一个路由器的挂载点挂载一个路由器来完成此操作（参见下面代码片段中与 /api 挂载点相对应的 auctionApiRouter）。

Here’s an example verticle:

public class AuctionServiceVerticle extends AbstractVerticle {

    @Override
    public void start() {
        Router router = Router.router(vertx);

        router.route("/eventbus/*").handler(eventBusHandler());
        router.mountSubRouter("/api", auctionApiRouter());
        router.route().failureHandler(errorHandler());
        router.route().handler(staticHandler());

        vertx.createHttpServer().requestHandler(router::accept).listen(8080);
    }

    //…
}

现在我们将更详细地看一下。我们将讨论 Verticle 中使用的 Vert.x 功能：错误处理程序、SockJS 处理程序、Body处理程序、共享数据、静态处理程序和基于方法、路径等的路由。

错误处理器

除了设置处理程序来处理请求外，您还可以为路由中的失败设置处理程序。如果处理程序抛出异常，或者如果处理程序调用 fail方法。为了呈现错误页面，我们使用 Vert.x 提供的错误处理程序：

private ErrorHandler errorHandler() {
    return ErrorHandler.create();
}

SockJS 处理程序

Vert.x 为 SockJS 处理程序提供了事件总线桥，它将服务器端 Vert.x 事件总线扩展到客户端 JavaScript。

配置网桥以告诉它哪些消息应该通过很容易。您可以使用 BridgeOptions 指定允许哪些匹配项用于入站和出站流量 .如果消息是出站的，在将其从服务器发送到客户端 JavaScript 之前，Vert.x 将查看所有出站允许的匹配项。在下面的代码片段中，我们允许来自以“拍卖”开头的地址的任何消息。并以数字结尾（例如 auction.1、auction.100 等）。

如果你想在桥上发生事件时得到通知，你可以在调用桥时提供一个处理程序。例如，创建新的 SockJS 套接字时将发生 SOCKET_CREATED 事件。该事件是 Future 的实例。完成事件处理后，您可以使用“true”完成未来以启用进一步处理。

要启动桥，只需在 SockJS 处理程序上调用 bridge 方法：

private SockJSHandler eventBusHandler() {
    BridgeOptions options = new BridgeOptions()
            .addOutboundPermitted(new PermittedOptions().setAddressRegex("auction\\.[0-9]+"));
    return SockJSHandler.create(vertx).bridge(options, event -> {
         if (event.type() == BridgeEventType.SOCKET_CREATED) {
            logger.info("A socket was created");
        }
        event.complete(true);
    });
}

Body 处理器

BodyHandler 允许您检索请求正文、限制正文大小并处理文件上传。对于需要此功能的任何请求，Body处理程序应该在匹配的路由上。我们在投标过程中需要 BodyHandler（PATCH 方法请求 /auctions/<auction_id> 包含请求正文，其中包含有关拍卖中新报价的信息）。创建一个新的Body处理程序很简单：

BodyHandler.create();

如果请求体是JSON格式，可以通过getBodyAsJson方法获取。

共享数据

共享数据包含允许您在同一 Vert.x 实例中或跨 Vert.x 实例集群的不同应用程序之间安全地共享数据的功能。共享数据包括本地共享Map、分布式集群范围Map、异步集群范围锁和异步集群范围计数器。

为了简化应用程序，我们使用本地共享Map来保存有关拍卖的信息。本地共享Map允许您在同一 Vert.x 实例中的不同 Verticle 之间共享数据。以下是在拍卖服务中使用共享本地Map的示例：

public class AuctionRepository {

    //…

    public Optional<Auction> getById(String auctionId) {
        LocalMap<String, String> auctionSharedData = this.sharedData.getLocalMap(auctionId);

        return Optional.of(auctionSharedData)
            .filter(m -> !m.isEmpty())
            .map(this::convertToAuction);
    }

    public void save(Auction auction) {
        LocalMap<String, String> auctionSharedData = this.sharedData.getLocalMap(auction.getId());

        auctionSharedData.put("id", auction.getId());
        auctionSharedData.put("price", auction.getPrice());
    }

    //…
}

如果您想将拍卖数据存储在数据库中，Vert.x 提供了一些不同的异步客户端来访问各种数据存储（MongoDB、Redis 或 JDBC 客户端）。

拍卖 API

Vert.x 允许您根据请求路径上的模式匹配将 HTTP 请求路由到不同的处理程序。它还使您能够从路径中提取值并将它们用作请求中的参数。每个 HTTP 方法都存在相应的方法。第一个匹配的将收到请求。此功能在开发 REST 样式的 Web 应用程序时特别有用。

要从路径中提取参数，您可以使用冒号字符来表示参数的名称。正则表达式也可用于提取更复杂的匹配项。通过模式匹配提取的任何参数都将添加到请求参数映射中。

Consumes 描述了处理程序可以使用哪些 MIME 类型。通过使用 produces 您可以定义路由生成的 MIME 类型。在下面的代码中，路由将匹配任何带有匹配 application/json 的 content-type 标头和 accept 标头的请求。

让我们看一个挂载在主路由器上的子路由器的例子，它是在 Verticle 的 start 方法中创建的：

private Router auctionApiRouter() {
    AuctionRepository repository = new AuctionRepository(vertx.sharedData());
    AuctionValidator validator = new AuctionValidator(repository);
    AuctionHandler handler = new AuctionHandler(repository, validator);

    Router router = Router.router(vertx);
    router.route().handler(BodyHandler.create());

    router.route().consumes("application/json");
    router.route().produces("application/json");

    router.get("/auctions/:id").handler(handler::handleGetAuction);
    router.patch("/auctions/:id").handler(handler::handleChangeAuctionPrice);

    return router;
}

GET 请求返回拍卖数据，而 PATCH 方法请求允许您在拍卖中出价。让我们关注更有趣的方法，即 handleChangeAuctionPrice。用最简单的术语来说，该方法可能看起来像这样：

public void handleChangeAuctionPrice(RoutingContext context) {
    String auctionId = context.request().getParam("id");
    Auction auction = new Auction(
        auctionId,
        new BigDecimal(context.getBodyAsJson().getString("price"))
    );

    this.repository.save(auction);
    context.vertx().eventBus().publish("auction." + auctionId, context.getBodyAsString());

    context.response()
        .setStatusCode(200)
        .end();
}

对 /auctions/1 的 PATCH 请求将导致变量 auctionId 获得值 1。我们在拍卖中保存一个新的报价，然后在事件总线上将这个信息发布给所有在客户端JavaScript地址上注册的客户端。完成 HTTP 响应后，您必须对其调用 end 函数。

静态处理器

Vert.x 提供了处理静态网络资源的处理程序。提供静态文件的默认目录是 webroot，但可以对其进行配置。默认情况下，静态处理程序将设置缓存标头以使浏览器能够缓存文件。可以使用 setCachingEnabled 方法禁用设置缓存标头。要从拍卖服务提供拍卖 HTML 页面、JS 文件（和其他静态文件），您可以创建一个静态处理程序，如下所示：

private StaticHandler staticHandler() {
    return StaticHandler.create()
        .setCachingEnabled(false);
}

我们来Run一下！

github 上提供了完整的应用程序代码。

克隆存储库并运行 ./gradlew run 。

打开一个或多个浏览器并将它们指向“http://localhost:8080”。现在您可以在拍卖中出价：
在这里插入图片描述

总结

本文概述了一个允许实时出价的简单应用程序。我们创建了一个用 Java 编写并基于 Vert.x 的轻量级、高性能和可扩展的微服务。我们讨论了 Vert.x 提供的内容，其中包括分布式事件总线和优雅的 API，可让您立即创建应用程序。

<<<<<< [完] >>>>>>