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WebSocket入门介绍及编程实战

article 2024/11/13 14:26:48

HTTP的限制

全双工和半双工：
全双工：全双工（Full Duplex）是允许数据在两个方向上同时传输。
半双工：半双工（Half Duplex）是允许数据在两个方向上传输，但是同一个时间段内只允许一个方向上传输。

这里半双工我们可以类比我们熟知的HTTP协议，它的工作方式就是类似于半双工（但是，我们也应该明白，它还不如半双工呢！）。并且，它是只允许客户端主动请求，而服务器端被动响应，即所谓的请求响应模式。显然这种模式是有一种缺陷的，对于某些功能的实现是很麻烦的！
例如，如果需要在客户端上维持某个数据的实时性，那么该如何实现呢？如果这个数据发生了改变，服务器并不能主动通知到客户端，因此需要客户端自己去服务器上拉取数据。但是请求一次，只能知道当前数据是否更新，如果数据早就更新了呢？因此需要客户端不断的请求服务器，询问数据是否改变，这种方式即称为轮询（通常是ajax轮询）。轮询是一种很低效的方式，并且它只是伪实时的，因为轮询需要间隔一定的时间，如果时间长了数据的实时性就低了，时间短了，服务器的压力也很大的（客户端也会有一定的压力）。这里的伪实时指的是假如轮询间隔时间为t，那么数据更新以后到客户端获取到数据的时间间隔即为0-t。

再举一个很常见的例子，如果开发web的话，有时候出了问题，我们通常会刷新一下，这就是HTTP协议的特性限制的，你不刷新的话，是无法得到响应的。

那么有什么解决办法呢？既然有需求，一定会有解决办法的！如果你有Socket编程经验的话，应该知道只要连接建立以后，任何一端都可以同时向对方发送数据，这本身就是一种全双工的工作方式。

WebSocket

WebSocket的百度百科定义：

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准RFC6455，并由RFC7936补充规范。WebSocket API也被W3C定为标准。WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

因此当一个WebSocket连接建立以后，通信的两端就可以以全双工的模式进行通信了。这样对于上面那种需要维持数据实时性的需求，就可以抛弃掉轮询这种方式，转而使用WebSocket解决，并且大大提高了实时性，而且只需要维持一个WebSocket连接即可，这样也减轻了网络压力。

上面这幅图很好的展示了AJAX轮询和WebSocket之间的区别，并且你可以发现WebSocket是需要使用HTTP去建立连接的，这一点很重要，因为待会的代码实战需要用到它！WebSocket是一个应用层协议，并且它是建立在TCP之上的，具体可以看下图即可知道它们的关系了。

WebSocket连接的建立及数据传输：
首先会发送一个HTTP报文，然后会响应一个HTTP报文，接下来会传输WebSocket协议的数据帧。可以这样来理解，HTTP是建立在TCP上的协议，HTTP协议本身是TCP的数据部分（首部+实体），然后WebSocket是和HTTP平级的另一种应用层协议，它的协议数据帧部分也是TCP的数据部分。

SpringBoot整合WebSocket

1.添加WebSocket依赖：在pom.xml文件中添加以下依赖：

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

2.配置WebSocket：创建一个配置类WebSocketConfig并实现WebSocketConfigurer接口，用于配置WebSocket。在这个类中，你需要注册一个ServerEndpointExporter Bean，这样Spring Boot才能扫描到WebSocket的注解。

@Configuration  
@EnableWebSocket  
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {  
  
    @Override  
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {  
        registry.addHandler(myHandler(), "/my-websocket-endpoint");  
    }  
  
    @Bean  
    public MyHandler myHandler() {  
        return new MyHandler();  
    }  
}

3.创建WebSocket处理器：创建一个处理器类MyHandler并实现WebSocketHandler接口，这个类将处理WebSocket的连接、消息和错误事件。在这个类中，你可以根据需要添加业务逻辑。

import org.springframework.web.socket.TextMessage;  
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;  
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;  
  
public class MyHandler extends TextWebSocketHandler {  
  
    @Override  
    public void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) {  
        // 处理接收到的消息  
        System.out.println("Received message: " + message.getPayload());  
        // 发送回复消息  
        session.sendMessage(new TextMessage("Hello, " + message.getPayload() + "!"));  
    }  
}

4.创建客户端连接：在前端代码中创建一个WebSocket客户端并连接到服务器。你可以使用原生的JavaScript WebSocket API或者使用第三方库如SockJS和StompJS。

以下是一个使用原生JavaScript的示例：

const socket = new WebSocket('ws://localhost:8080/my-websocket-endpoint');  
socket.addEventListener('open', (event) => {  
    socket.send('Hello Server!');  
});  
socket.addEventListener('message', (event) => {  
    console.log('Received message: ', event.data);  
});

5.测试WebSocket连接：启动Spring Boot应用并访问前端页面，你应该能看到WebSocket连接成功并建立双向通信。

websocket小案例