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五子棋双人对战项目（1）——WebSocket介绍

article 2024/10/1 15:42:35

一、项目介绍

如何实现实时同步对局？

二、WebSocket

1、什么是WebSocket？

2、WebSocket的报文格式

opcode

payload len

payload data

3、WebSocket握手过程

4、WebSocket代码的简单编写

三、WebSocket 和 HTTP的关系

1、相同点：

2、不同点

3、联系

一、项目介绍

五子棋双人对战项目一个Web项目，支持多个玩家联网匹配对局，主要有以下三个模块：

1、用户模块

用户的注册和登录。

管理用户的天梯分数、比赛场数、获胜场数。

2、匹配模块

依据用户的天梯积分，实现匹配机制。

3、对战模块

把两个匹配到的玩家放到一个游戏房间中。双方通过网页的形式进行对战。

关键技术：

Java，Spring/Spring Boot/Spring MVC，HTML/CSS/JS/AJAX，MySQL/MyBatis，WebSocket

如何实现实时同步对局？

之前学习的服务器开发，主要使用的是下面这样的模型：

客户端：主动向服务器发起请求，服务器收到之后，返回一个响应。如果客户端不向服务器发送请求，服务器就不会给客户端返回响应。

五子棋项目是要实现实时同步对局的，也就是对方落子后，我这边立马能更新棋盘，我落子后，对方也要能立即更新棋盘。

基于之前学过的HTTP协议，如果我不向服务器发起请求，拿到最新棋盘数据，那么我这里的页面就一直不会改变。

基于上面的问题，想到有以下2种解决方案：

1、客户端每隔一段时间向服务器发起请求，拿到最新的数据。

2、服务器主动给我们返回响应。

第一个方案明显不行，如果间隔时间太短，发送请求的频率会非常高，也就意味着会浪费带宽，浪费资源；间隔时间太长，就可能导致对方已经落子了，但还在间隔时间中，那么我就要继续等客户端发起请求才能拿到最新的数据，明显也不合理。

第二个方案可行，如果对方落子了，服务器接收到请求，主动给我返回响应，这很就合理了。

服务器主动发送响应给客户端，这样的场景称之为：消息推送。

那HTTP协议是否能实现 “消息推送” 场景呢？HTTP自身是难以实现这种消息推送效果的。如果要想实现这样的效果，就需要基于 “轮询” 的机制。而所谓的 “轮询” ，也就是上面的第一种方案，明显是不合理的，会白白浪费很多机器资源（尤其是带宽）。

但有一种协议可以很轻松的实现轮询：WebSocket。

二、WebSocket

1、什么是WebSocket？

1、WebSocket 是HTML5下一种新的协议（WebSocket协议本质上是一个基于TCP的协议）

2、它实现了浏览器与服务器全双工通信，能更好的节省服务器资源和带宽，同时可以达到实时通讯的目的。

3、WebSocket是一个持久化的协议。

2、WebSocket的报文格式

opcode

描述了当前这个WebSocket报文是啥类型。比如：

表示当前这是一个文本帧，还是一个二进制；

表示当前这是一个 ping 帧，还是一个 pong 帧。

payload len

表示当前数据报携带的数据载荷长度。

这个字段本身就是一个变长的，一个WebSocket数据报能承载的载荷长度是非常长的。

payload data

实际报文要传输的数据载荷。

3、WebSocket握手过程

使用网页端，尝试和服务器建立 WebSocket 连接，网页端会先给服务器发起一个 HTTP 请求，这个 HTTP 请求中会带有特殊的 header：

Connection：Upgrade

Upgrade：WebSocket

如果服务器支持 WebSocket，就会返回一个特殊的 HTTP 响应。这个响应的状态码是 101（切换协议）。

然后客户端和服务器之间就可以开始使用 WebSocket 来进行通信了。

4、WebSocket代码的简单编写

引入依赖：

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

后端代码：

@Component
public class TestWebSocket extends TextWebSocketHandler {
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        System.out.println("建立连接");
    }

    @Override
    public void handleMessage(WebSocketSession session, WebSocketMessage<?> message) throws Exception {
        System.out.println("收到信息: " + message.getPayload());
    }

    @Override
    public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {
        System.out.println("出现异常");
    }

    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        System.out.println("关闭连接");
    }
}

指定路径：

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
    @Autowired
    private TestWebSocket testWebSocket = new TestWebSocket();
    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        registry.addHandler(testWebSocket, "/test");
    }
}

前端代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>TestWebSocket</title>
</head>
<body>
    <input type="text" id="message">
    <button id="submit">提交</button>
    
    <script>
        //创建websocket实例
        var websocket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8080/test");
        //需要挂载一些实例
        websocket.onopen = function() {
            console.log("连接建立");
        }

        websocket.onmessage = function(e) {
            console.log("接收消息: " + e.data);
        }

        websocket.onerror = function() {
            console.log("连接异常");
        }

        websocket.onclose = function() {
            console.log("连接关闭");
        }

        //实现点击按钮后，通过WebSocket发送请求
        var input = document.querySelector("#message");
        var button = document.querySelector("#submit");
        button.onclick = function() {
            console.log("发送信息: " + input.value);
            websocket.send(input.value);
        }
</script>
</body>
</html>