WebSockets 简介：将套接字引入网络[转]

mengyaoWoo:

支持的浏览器：OperaIE Safari Firefox Chrome 

问题：低延迟的客户端-服务器和服务器-客户端连接

一直以来，网络在很大程度上都是围绕着所谓 HTTP的请求/响应模式而构建的。客户端加载一个网页，然后直到用户点击下一页之前，什么都不会发生。在 2005年左右，AJAX 开始让网络变得更加动态了。但所有 HTTP 通信仍然是由客户端控制的，这就需要用户互动或定期轮询，以便从服务器加载新数据。

长期以来存在着各种技术，可让服务器得知有新数据可用时，立即将数据发送到客户端。这些技术名目繁多，例如“推送”或 Comet 。最普遍的一种黑客手段是对服务器发起的链接创建假象，这称为长轮询。利用长轮询，客户端可打开指向服务器的 HTTP连接，而服务器会一直保持连接打开，直到发送响应。服务器只要实际拥有新数据，就会发送响应（其他技术包括 Flash 、XHRmultipart 请求和所谓的htmlfiles ）。长轮询和其他技术非常好用，您在Gmail 聊天等应用中经常使用它们。

但是，这些解决方案都存在一个共同的问题：它们带有 HTTP的开销，导致它们不适用于低延迟应用。可以想象一下浏览器中的多人第一人称射击游戏，或者其他任何带有即时要素的在线游戏。

WebSocket 简介：将套接字引入网络

WebSocket 规范定义了一种 API，可在网络浏览器和服务器之间建立“套接字”连接。简单地说：客户端和服务器之间存在持久的连接，而且双方都可以随时开始发送数据。

只需调用WebSocket 构造函数即可打开WebSocket 连接：

var connection = newWebSocket('ws://html5rocks.websocket.org/echo', ['soap', 'xmpp']);

请注意 ws:。这是WebSocket 连接的新网址架构。对于安全WebSocket 连接还有wss:，就像 https: 用于安全 HTTP 连接一样。

立即向连接附加一些事件处理程序可让您知道连接打开、收到传入讯息或出现错误的时间。

第二个参数可接受可选子协议，它既可以是字符串，也可以是字符串数组。每个字符串都应代表一个子协议名称，而服务器只能接受数组中通过的一个子协议。访问WebSocket 对象的 protocol 属性可确定接受的子协议。

子协议名称必须是 IANA 注册表 中的某个注册子协议名称。截止 2012 年 2 月，只有一个注册子协议名称 (soap)。

// When the connection isopen, send some data to the server

connection.onopen = function() {

 connection.send('Ping'); // Send the message'Ping' to the server

};

// Log errors

connection.onerror = function(error) {

 console.log('WebSocket Error ' + error);

};

// Log messages from theserver

connection.onmessage =function (e) {

 console.log('Server: ' + e.data);

};

与服务器通信

与服务器建立连接后（启动 open 事件时），我们可以开始对连接对象使用send('yourmessage') 方法，向服务器发送数据。该方法以前只支持字符串，但根据最新的规范，现在也可以发送二进制讯息了。要发送二进制数据，您可以使用Blob 或 ArrayBuffer 对象。

// Sending String

connection.send('yourmessage');

 

// Sending canvas ImageDataas ArrayBuffer

var img =canvas_context.getImageData(0, 0, 400, 320);

var binary = newUint8Array(img.data.length);

for (var i = 0; i <img.data.length; i++) {

 binary[i] = img.data[i];

}

connection.send(binary.buffer);

 

// Sending file as Blob

var file =document.querySelector('input[type="file"]').files[0];

connection.send(file);

同样，服务器也可能随时向我们发送讯息。只要发生这种情况，就会启动onmessage 回调。该回调接收的是事件对象，而实际的讯息可通过 data 属性进行访问。

在最新规范中，WebSocket 也可以接收二进制讯息。接收的二进制帧可以是 Blob或 ArrayBuffer 格式。要指定收到的二进制数据的格式，可将WebSocket 对象的binaryType 属性设为“blob”或“arraybuffer”。默认格式为“blob”（您不必在发送时校正 binaryType 参数）。

// Setting binaryType to acceptreceived binary as either 'blob' or 'arraybuffer'

connection.binaryType ='arraybuffer';

connection.onmessage =function(e) {

 console.log(e.data.byteLength); //ArrayBuffer object if binary

};

WebSocket的另一个新增功能是扩展。利用扩展，可以发送压缩 帧、多路复用 帧等。您可以检查 open事件后的WebSocket 对象的extensions 属性，查找服务器所接受的扩展。截止 2012年 2 月，还没有官方发布的扩展规范。

// Determining acceptedextensions

console.log(connection.extensions);

作为现代协议，跨源通信已内置在 WebSocket 中。虽然您仍然应该确保只与自己信任的客户端和服务器通信，但WebSocket 可实现任何域上多方之间的通信。服务器将决定是向所有客户端，还是只向驻留在一组指定域上的客户端提供服务。

代理服务器

每一种新技术在出现时，都会伴随着一系列问题。WebSocket也不例外，它与大多数公司网络中用于调解 HTTP连接的代理服务器不兼容。WebSocket 协议使用 HTTP 升级系统（通常用于 HTTP/SSL）将 HTTP 连接“升级”为 WebSocket 连接。某些代理服务器不支持这种升级，并会断开连接。因此，即使指定的客户端使用了 WebSocket 协议，可能也无法建立连接。这就使得下一部分的内容更加重要了。

立即使用 WebSocket

WebSocket仍是一项新兴技术，并未在所有浏览器中全面实施。而在无法使用WebSocket 的情况下，只要通过一些使用了上述某个回调的库，就可以立即使用 WebSocket 了。在这一方面使用非常普遍的库是 socket.io ，其中自带了协议的客户端和服务器实施，并包含回调（截止 2012年 2 月，socket.io 还不支持二进制讯息传输）。还有一些商业解决方案，例如 PusherApp ，通过提供向客户端发送 WebSocket 讯息的 HTTP API，可轻松地集成到任何网络环境中。由于额外的 HTTP 请求，这些解决方案与纯 WebSocket 相比总是会有额外的开销。

使用 WebSocket 为服务器端应用带来了全新的用法。虽然 LAMP 等传统服务器堆栈是围绕 HTTP 请求/响应循环而设计的，但是通常无法很好地处理大量打开的WebSocket 连接。要同时维持大量连接处于打开状态，就需要能以低性能开销接收高并发数据的架构。此类架构通常是围绕线程或所谓的非阻塞 IO 而设计的。

WebSocket结合hibernate+spring+json 实际经验

     最近一段时间因为需要，要做一个网页游戏。在某一段时间需要页面实时刷新。目前做网站普遍的思路都是js轮询的方式。由于是创新式的小项目，同组的好友提议了html5中提到的WebSocket，首先进行了技术调研。目前java方面支持的WebSocket的不算多。网上能搜到关于websocket实现框架的非常少。java EE7中加入WebSocket还没有看到。所以以来的包都来自于tomcat的支持。至少需要3个包tomcat-coyote，tomcat-catalina，tomcat-annotations-api，因为tomcat从7.027版本才开始比较好的支持websocket，在tomcat7.027之前的版本中，已经能使用websocket，但是会出现各式各样的问题。比如websocket连接后静置几秒钟就断开连接了等等。所以比较好的选择是使用7.027以上的版本。这3个jar包在相应tomcat的lib文件夹下都有。自从研究生期间接触maven后，慢慢了解到maven的强大，在这里不得不感叹一下。因为是个小型的敏捷团队，版本控制是必须的。在jar包控制这方面还是想通过maven来控制。就直接去maven中心库搜了搜。果真还是有的。小组讨论之后决定使用tomcat7.039(貌似40已经出了),到此解决了版本控制和jar包配置问题。pom关于tomcat3个jar包如下:

1         <dependency>

2             <groupId>org.apache.tomcat</groupId>

3            <artifactId>tomcat-coyote</artifactId>

4             <version>7.0.39</version>

5         </dependency>

6         <dependency>

7             <groupId>org.apache.tomcat</groupId>

8              <artifactId>tomcat-catalina</artifactId>

9               <version>7.0.39</version>

10        </dependency>

11        <dependency>

12              <groupId>org.apache.tomcat</groupId>

13             <artifactId>tomcat-annotations-api</artifactId>

14              <version>7.0.39</version>

15        </dependency>

接下来是解决架构问题。现在在网上能搜到关于websocket的实践很少，基本能搜到的都是websocket架构和非常简单的例子(tomcat自带就有websocket例子),怎么样能将websocket机制运用起来。首先基本框架准备使用hibernate+spring mvc结合websocket，但是在实际试验中spring mvc和websocket会有部分有冲突。因为到前一段时间Spring Framework 4.0发布的版本中才有了JDK 8的支持和WebSocket编程的支持。所以现阶段需要别的方式来实现spring mvc+websocket。简单的解决方案就是写一个工具类来手动获得bean。解决spring和websocket支持之后需要解决的websocket的交互方式。websocket最直接的两个方法就是onTextMessage和onBinaryMessage，也就是字节流传输和字符流传输。最优方式便是设计一套自己传输协议。通过字节流传输。前后台分别解析协议获取交互操作。其次便可在onTextMessage也就是字符流上做文章。引入json便可以很好支持了。

配置websocket的步骤：

1实现一个类继承ContextLoaderListener，并且在web.xml中配置

1 importjavax.servlet.ServletContext;

2 importjavax.servlet.ServletContextEvent;

3

4 importorg.springframework.context.ApplicationContext;

5 importorg.springframework.web.context.ContextLoaderListener;

6 importorg.springframework.web.context.support.WebApplicationContextUtils;

7

8 publicclass SpringLoaderListener extends ContextLoaderListener{

9     

10    @Override

11    public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {

12        super.contextInitialized(event);

13        ServletContext context=event.getServletContext();

14        ApplicationContextctx=WebApplicationContextUtils.getRequiredWebApplicationContext(context);

15        SpringContextutil.setContext(ctx);

16         

17     }

18

19 }

web.xml

1  <listener>

2        <listener-class>

3            XXXXXX.utils.SpringLoaderListener

4        </listener-class>

5 </listener>

获得spring bean工具类:

1 importorg.springframework.beans.BeansException;

2 importorg.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException;

3 importorg.springframework.context.ApplicationContext;

4

5 publicclass SpringContextUtil {

6     private static ApplicationContext context;

7

8     public static ApplicationContextgetContext() {

9         return context;

10     }

11

12    public static void setContext(ApplicationContext context) {

13        SpringContextutil.context = context;

14     }

15     

16    public static Object getBean(String name)throws BeansException{

17        return context.getBean(name);

18     }

19

20    @SuppressWarnings("unchecked")

21    public static Object getBean(String name, Class requiredType) throwsBeansException {   

22        return context.getBean(name, requiredType);   

23    }   

24   

25    public static boolean containsBean(String name) {   

26        return context.containsBean(name);  

27    }   

28   

29    public static boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException{   

30        return context.isSingleton(name);  

31    }   

32   

33    @SuppressWarnings("unchecked")

34    public static Class getType(String name) throwsNoSuchBeanDefinitionException {   

35        return context.getType(name);   

36    }   

37   

38    public static String[] getAliases(String name) throwsNoSuchBeanDefinitionException {   

39        return context.getAliases(name);  

40    }   

41

42     

43 }

引入json所需jar包:

1     <dependency>

2      <groupId>com.google.code.gson</groupId>

3      <artifactId>gson</artifactId>

4       <version>2.2.3</version>

5     </dependency>

6     <dependency>

7         <groupId>net.sf.json-lib</groupId>

8        <artifactId>json-lib</artifactId>

9         <version>2.4</version>

10    </dependency>

11    <dependency>

12     <groupId>net.sf.ezmorph</groupId>

13      <artifactId>ezmorph</artifactId>

14      <version>1.0.6</version>

15    </dependency>    

后台需要增加两个文件一个继承WebSocketServlet:

1 importjavax.servlet.annotation.WebServlet;

2 importjavax.servlet.http.HttpServletRequest;

3

4 importorg.apache.catalina.websocket.StreamInbound;

5 importorg.apache.catalina.websocket.WebSocketServlet;

6

9@WebServlet("/room")

10 public class RoomSocketServlet extendsWebSocketServlet {

11     

12    private static final long serialVersionUID = -5853470534275847275L;

13     

14    @Override

15      protected StreamInbound createWebSocketInbound(Stringarg0,HttpServletRequest request) {

16         return new RoomMessageInbound();

17       }

18       

19     }

一个继承MessageInbound：

1 publicclass RoomMessageInbound extends MessageInbound{

2     private static RoomModel room ;

3     private UserModel user;

4     private CommandDispatcherUtilscommandDispatcher;

5     

6     public RoomMessageInbound() {

7         if (commandDispatcher == null) {

8             commandDispatcher =(CommandDispatcherUtils)SpringContextutil.getBean("commandDispatcher");

9             room =RoomListModel.getInstance().getRoom(0);

10         }

11     }

12  

14    @Override

15    protected void onOpen(WsOutbound outbound)

16        room.addUser(outbound.hashCode());

17      super.onOpen(outbound);

18     }

19

20     @Override

21    protected void onClose(int status) {

22      room.remove(getWsOutbound().hashCode());

23      super.onClose(status);

24     }

25

26    @Override

27    protected void onBinaryMessage(ByteBuffer buffer) throws IOException {

28

29     }

30

31    @Override

32    protected void onTextMessage(CharBuffer buffer) throws IOException {

33      String msg = buffer.toString();

34      JSONObject report = JSONObject.fromObject(msg);

35       TemplateCommandcommand =commandDispatcher.getCommandByKey(report.getString("command"));

36      command.execute(msg,user,room);

37     }

38

39 }

通过JSONObject report = JSONObject.fromObject(msg)就可以将字符串转换为json对象。也就等于通过websocket实现了实时对象信息的传递。

在前端页面中只需要页面载入时的js中加入

1 $(function() {                

2        roomsocket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:8080/XXXX/room);

3 }

在前端向后台发送时将数据JSON.stringify(data)就能json化。

上述代码做了不少删减。所以代码不见得复制就能用。只是提供一种解决方案。况且不久java新的版本或者说Spring Framework 4.0就能很轻松的支持了websocket的实现。主要是还是给自己这段时间的websocket研究做一些总结。随着各种新的技术的诞生，实时web技术已经越来越成熟。websocket是html5的重要特色是值得去看看，研究一下。