SpringBoot Websocket 实战

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。WebSocket连接成功后，服务端与客户端可以双向通信。在需要消息推送的场景，Websocket 相对于轮询能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。

HTTP与Websocket

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。
依赖于TCP协议
数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。
可以发送文本，也可以发送二进制数据。
没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

SpringBoot 中使用 Websocket

在简单了解Websocket 之后，我们来动手实践一下。SpringBoot 中有多种方式可以实现Websocket Server，这里我选择使用Tomcat 中 javax.websocket.server 的api来实现，结尾会给出demo地址

引入Maven依赖

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

创建一个Bean用于处理Websocket 请求，通过ServerEndpoint 声明当前Bean 接受的Websocket URL

这里为什么声明的是 @Controller，后文会解释

import org.springframework.stereotype.Controller;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

@ServerEndpoint(value = "/message_websocket")
@Controller
public class MsgWebsocketController {

    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        // 先鉴权，如果鉴权通过则存储WebsocketSession，否则关闭连接，这里省略了鉴权的代码 
        WebSocketSupport.storageSession(session);
        System.out.println("session open. ID:" + session.getId());
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose(Session session) {
        System.out.println("session close. ID:" + session.getId());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        System.out.println("get client msg. ID:" + session.getId() + ". msg:" + message);
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        error.printStackTrace();
    }

}

声明 ServerEndpointExporter

@Configuration
public class WebsocketConfig {

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

}

至此，Websocket Server 已经搭建完成，客户端已经可以和服务端通信了

服务端向客户端推送消息通过 session.getBasicRemote().sendText(message); 即可

源码浅析

我们来看下上述的短短几行代码是如何为我们构建 Websocket Server

ServerEndpointExporter

image.png

重点关注下红框中的内容

ServerEndpointExporter 实现了 SmartInitializingSingleton，会在bean 实例化结束后调用 afterSingletonsInstantiated
从Spring上下文中获取所有标记@ServerEndpoint的Bean的name

其实我们声明的 MsgWebsocketController 中并不是只能标记@Controller，只是为了将其注册到Spring容器中，方便ServerEndpoint的注册而已，标记 @Controller 更符合Spring的开发规范

3~4. 通过ServerContainer 将所有标记@ServerEndpoint的Bean 注册

ServerContainer 默认的实现类为 WsServerContainer，会对我们的ServerEndpoint做一个映射，URL => 对应的class，然后针对不同的事件调用指定的方法（例如建立连接时调用标记@Onopen的方法），这有点Spring DispatcherServlet 那味，感兴趣的同学可以自己看下

在了解了 Spring 为我们做了什么后，我们来完善一下我们的Demo

建立一个SessionManager

当我们想向客户端推送消息的时候，首先我们需要找到客户端与服务端建立的连接，也就是WebscoketSession

WsServerContainer 中虽然已经存储了 WebscoketSession，但是并没有办法直接通过SessionId，或者我们的业务Id 直接定位到指定的Session，所以我们需要实现一个自己的SessionManager

final ConcurrentHashMap<Object, Session> sessionPool = new ConcurrentHashMap<>();

使用 ConcurrentHashMap 管理即可

分布式推送解决

image.png

如图，用户1与服务器A建立Webscoket，用户2与服务器B建立Webscoket，那么用户1如果想向用户2推送一条消息，该如何实现？

WebscoketSession 实际上是网络连接，并不像我们传统应用的Session可以序列化到Redis，只能每个服务器管理自己的WebscoketSession，所以此时服务器A通知服务器B，你要给用户2推送一条消息。

一个比较简单有效的实现方法，利用消息队列，如下图

image.png

这个方案优点是实现简单，缺点是每台服务器都需要判断一遍当前是否存在指定的WebscoketSession ，方案细化的话则需要维护用户Session与每台服务器的关系，这样直接将消息推送给指定服务器即可

其他问题

测试时发现，当客户端断网后，服务端检测不到客户端失去连接的情况，依然可以调用Session的推送方法，服务端会一直持有这个无效的Session

目前想到的解决方案：设置WebsocketSession的最大空闲时间（session.setMaxIdleTimeout(milliseconds);），当超过这个时间时，服务端会关闭Session。前端定期发送一条心跳包，用于维持Session，当出现上述情况时，服务端也不会一直持有Session了

完整demo地址

关于demo的细节参考项目地址中Readme

Github 👉 https://github.com/TavenYin/taven-springboot-learning/tree/master/sp-websocket

Gitee 👉 https://gitee.com/yintianwen7/taven-springboot-learning/tree/master/sp-websocket

参考

http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html

部分代码参考了一位兄弟的博客，但是由于时间有点长，找不到了，在此说一声抱歉

如果觉得有收获，可以关注我的公众号【殷天文】，第一时间接收到我的更新