websocket的介绍及springBoot集成示例

一、什么是Websocket

二、Websocket特点

三、WebSocket与HTTP的区别

四、常见应用场景

五、SpringBoot集成WebSocket

1. 原生注解

2. Spring封装

一、什么是Websocket

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议，它可以让客户端和服务器之间进行实时的双向通信。WebSocket 使用一个长连接，在客户端和服务器之间保持持久的连接，从而可以实时地发送和接收数据。

在 WebSocket 中，客户端和服务器之间可以互相发送消息，客户端可以使用 JavaScript 中的 WebSocket API 发送消息到服务器，也可以接收服务器发送的消息。

二、Websocket特点

简单来说，websocket 具有双向通信，实时性强，支持二进制，控制开销的特点。

协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。
实时通信，服务器可以随时主动给客户端下发数据。
保持连接状态，Websocket需要先创建连接，所以是一种有状态的协议，之后通信时就可以省略部分状态信息。
控制开销，连接创建后，服务器和客户端之间交换数据时，用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下，对于服务器到客户端的内容，此头部大小只有2至10字节（和数据包长度有关）；对于客户端到服务器的内容，头部还需要加上额外的4字节的掩码。
实现简单，建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易，并且没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
支持二进制传输，Websocket定义了二进制帧，可以发送文本，也可以发送二进制数据。
与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。
支持扩展，用户可以扩展协议、实现部分自定义的子协议，如部分浏览器支持压缩等。

三、WebSocket与HTTP的区别

websocket和http都是基于TCP的应用层协议，使用的也是 80 端口（若运行在 TLS 之上时，默认使用 443 端口）。

其区别主要就在于连接的性质和通信方式。

WebSocket是一种双向通信的协议，通过一次握手即可建立持久性的连接，服务器和客户端可以随时发送和接收数据。而HTTP协议是一种请求-响应模式的协议，每次通信都需要发送一条请求并等待服务器的响应。

WebSocket的实时性更好，延迟更低，并且在服务器和客户端之间提供双向的即时通信能力，适用于需要实时数据传输的场景。

四、常见应用场景

实时聊天：WebSocket能够提供双向、实时的通信机制，使得实时聊天应用能够快速、高效地发送和接收消息，实现即时通信。
实时协作：用于实时协作工具，如协同编辑文档、白板绘画、团队任务管理等，团队成员可以实时地在同一页面上进行互动和实时更新。
实时数据推送：用于实时数据推送场景，如股票行情、新闻快讯、实时天气信息等，服务器可以实时将数据推送给客户端，确保数据的及时性和准确性。
多人在线游戏：实时的双向通信机制，适用于多人在线游戏应用，使得游戏服务器能够实时地将游戏状态和玩家行为传输给客户端，实现游戏的实时互动。
在线客服：WebSocket可以用于在线客服和客户支持系统，实现实时的客户沟通和问题解决，提供更好的用户体验，减少等待时间。

五、SpringBoot集成WebSocket

引入依赖

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

1. 原生注解

WebSocketConfig

package com.cjian.websocket.annotation;

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.server.standard.ServerEndpointExporter;

//开启WebSocket的支持，并把该类注入到spring容器中
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig {

    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }

}

说明：

这个配置类很简单，通过这个配置 spring boot 才能去扫描后面的关于 websocket 的注解

WsServerEndpoint

package com.cjian.websocket.annotation;

import cn.hutool.json.JSONUtil;
import jakarta.websocket.OnClose;
import jakarta.websocket.OnMessage;
import jakarta.websocket.OnOpen;
import jakarta.websocket.Session;
import jakarta.websocket.server.PathParam;
import jakarta.websocket.server.ServerEndpoint;
import org.springframework.stereotype.Component;

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

@ServerEndpoint(value = "/websocket/{sessionId}")
@Component
public class WsServerEndpoint {

    private static ConcurrentHashMap<String, WsServerEndpoint> webSocketMap = new ConcurrentHashMap<>();

    //实例一个session，这个session是websocket的session
    private Session session;

    //新增一个方法用于主动向客户端发送消息
    public static void sendMessage(String message, String sessionId) {
        WsServerEndpoint webSocket = webSocketMap.get(sessionId);
        if (webSocket != null) {
            try {
                webSocket.session.getBasicRemote().sendText(message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 连接成功
     *
     * @param session
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("sessionId") String sessionId) {
        this.session = session;
        webSocketMap.put(sessionId, this);
        sendMessage("connect success", sessionId);
    }

    /**
     * 连接关闭
     *
     * @param session
     */
    @OnClose
    public void onClose(Session session, @PathParam("sessionId") String sessionId) throws IOException {
        webSocketMap.remove(sessionId);
        session.close();
    }

    /**
     * 接收到消息
     *
     * @param text
     */
    @OnMessage
    public void onMsg(String text, @PathParam("sessionId") String sessionId) {
        sendMessage("receive msg from client：" + text, sessionId);
    }

}

说明

这里有几个注解需要注意一下，首先是他们的包都在 **jakarta.websocket **下(我用的jdk22)。并不是 spring 提供的，而 jdk 自带的，下面是他们的具体作用。

@ServerEndpoint：通过这个 spring boot 就可以知道你暴露出去的 ws 应用的路径，有点类似我们经常用的@RequestMapping。比如你的启动端口是8080，而这个注解的值是ws，那我们就可以通过 ws://127.0.0.1:8080/ws 来连接你的应用
@OnOpen：当 websocket 建立连接成功后会触发这个注解修饰的方法，注意它有一个 Session 参数
@OnClose：当 websocket 建立的连接断开后会触发这个注解修饰的方法，注意它有一个 Session 参数
@OnMessage：当客户端发送消息到服务端时，会触发这个注解修改的方法，它有一个 String 入参表明客户端传入的值
@OnError：当 websocket 建立连接时出现异常会触发这个注解修饰的方法，注意它有一个 Session 参数

另外一点就是服务端如何发送消息给客户端，服务端发送消息必须通过上面说的 Session 类，通常是在@OnOpen 方法中，当连接成功后把 session 存入 Map 的 value，key 是与 session 对应的用户标识，当要发送的时候通过 key 获得 session 再发送。

使用postman测试：

2. Spring封装

package com.cjian.websocket.spring;

import org.springframework.stereotype.Component;
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;

@Component
public class CustomWebsocketHandler extends TextWebSocketHandler {

    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        String name = (String) session.getAttributes().get("name");
        session.sendMessage(new TextMessage(name + " connection success"));
    }

    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        session.sendMessage(new TextMessage("receive msg:" + message.getPayload()));
    }

    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        session.close();
    }
}

说明

通过继承 TextWebSocketHandler 类并覆盖相应方法，可以对 websocket 的事件进行处理，这里可以同原生注解的那几个注解连起来看

afterConnectionEstablished 方法是在 socket 连接成功后被触发，同原生注解里的 @OnOpen 功能
afterConnectionClosed 方法是在 socket 连接关闭后被触发，同原生注解里的 @OnClose 功能
handleTextMessage 方法是在客户端发送信息时触发，同原生注解里的 @OnMessage 功能

CustomInterceptor

package com.cjian.websocket.spring;


import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.http.server.ServletServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.server.support.HttpSessionHandshakeInterceptor;

import java.util.Map;

@Component
public class CustomInterceptor extends HttpSessionHandshakeInterceptor {

    /**
     * 握手前
     */
    @Override
    public boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Map<String, Object> attributes) throws Exception {
        System.out.println("start hand shake");
        ServletServerHttpRequest httpRequest = (ServletServerHttpRequest) request;
        String name = httpRequest.getServletRequest().getParameter("name");
        attributes.put("name", name);
        return super.beforeHandshake(request, response, wsHandler, attributes);
    }

    /**
     * 握手后
     */
    @Override
    public void afterHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Exception exception) {
        System.out.println("hand shake end");
    }

}

说明

通过实现 HandshakeInterceptor 接口来定义握手拦截器，注意这里与上面 Handler 的事件是不同的，这里是建立握手时的事件，分为握手前与握手后，而 Handler 的事件是在握手成功后的基础上建立 socket 的连接。所以在如果把认证放在这个步骤相对来说最节省服务器资源。它主要有两个方法 beforeHandshake 与 **afterHandshake **，顾名思义一个在握手前触发，一个在握手后触发。

CustomWebSocketConfig

package com.cjian.websocket.spring;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;

@Configuration
@EnableWebSocket
public class CustomWebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {

    @Autowired
    private CustomWebsocketHandler customWebsocketHandler;

    @Autowired
    private CustomInterceptor myInterceptor;

    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        registry
                .addHandler(customWebsocketHandler, "myWS")
                .addInterceptors(myInterceptor)
                .setAllowedOrigins("*");
    }
}

说明

通过实现 WebSocketConfigurer 类并覆盖相应的方法进行 websocket 的配置。我们主要覆盖 registerWebSocketHandlers 这个方法。通过向 WebSocketHandlerRegistry 设置不同参数来进行配置。其中 **addHandler 方法添加我们上面的写的 ws 的 handler 处理类，第二个参数是你暴露出的 ws 路径。addInterceptors 添加我们写的握手过滤器。setAllowedOrigins("*") **这个是关闭跨域校验，方便本地调试，线上推荐打开。

测试：