Java Web开发进阶——WebSocket与实时通信
WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议，广泛应用于需要实时数据交换的应用程序中。它能够实现服务器与客户端之间的双向通信，避免了传统 HTTP 请求/响应的延迟。结合 Spring Boot，开发实时通信应用变得更加高效与简便。
1. WebSocket的基本概念与应用
1.1 什么是WebSocket？
WebSocket 是一种协议，它允许客户端和服务器之间通过持久的连接进行实时双向通信。在传统的 HTTP 协议中，客户端发起请求，服务器响应请求，这种通信方式是单向的，且每次请求都需要重新建立连接。而 WebSocket 通过在客户端和服务器之间建立一个长连接，实现了数据的双向实时传输，极大地提高了应用的实时性和响应能力。
- 全双工通信：WebSocket 允许客户端和服务器同时发送数据，这与传统的请求-响应模型不同。
- 低延迟：由于建立了持久连接，数据传输的延迟非常低，适合实时应用。
- 节省带宽：WebSocket 可以避免每次请求都建立连接，减少了请求头和握手的开销。
1.2 WebSocket的应用场景
WebSocket 的实时通信特性使得它非常适合以下应用场景：
- 实时聊天应用：如在线客服、即时通讯。
- 在线游戏：多人在线互动游戏。
- 股票和金融应用：实时股票价格和市场数据更新。
- 协作应用：如多人协作编辑器、在线文档协作。
- 实时通知系统：推送通知和事件广播。
2. 使用Spring Boot实现WebSocket
2.1 引入Spring Boot WebSocket依赖
Spring Boot 提供了对 WebSocket 协议的原生支持，使用 spring-boot-starter-websocket 依赖即可实现 WebSocket 功能。在 pom.xml 中加入如下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>2.2 配置WebSocket
Spring Boot 支持使用 @Configuration 注解的配置类来配置 WebSocket。通过实现 WebSocketConfigurer 接口并重写 registerWebSocketHandlers 方法，可以自定义 WebSocket 的配置。
例如：
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
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 WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
@Override
public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
registry.addHandler(new ChatWebSocketHandler(), "/chat")
.setAllowedOrigins("*"); // 允许所有来源的跨域请求
}
}在此配置类中，addHandler 方法指定了 WebSocket 请求路径 /chat，并且配置了处理 WebSocket 消息的 ChatWebSocketHandler 类。
2.3 编写WebSocket处理器
WebSocketHandler 是处理 WebSocket 消息的核心类。在 Spring Boot 中，我们可以自定义一个 WebSocketHandler 来处理连接、消息、关闭等事件。
例如，ChatWebSocketHandler 可以实现以下功能：
- 处理连接建立：客户端连接成功时调用。
- 处理消息传递：接收到客户端消息时调用。
- 处理连接关闭：客户端断开连接时调用。
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketMessage;
public class ChatWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
System.out.println("New WebSocket connection established: " + session.getId());
session.sendMessage(new TextMessage("Welcome to the chat room!"));
}
@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
String payload = message.getPayload();
System.out.println("Received message: " + payload);
// Echo the message back to the client
session.sendMessage(new TextMessage("Echo: " + payload));
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, org.springframework.web.socket.CloseStatus status) throws Exception {
System.out.println("Connection closed: " + session.getId());
}
}在这个 ChatWebSocketHandler 类中，afterConnectionEstablished 用来在客户端连接后发送一条欢迎消息，handleTextMessage 用来处理客户端发送的消息，并回传相同的消息。
2.4 前端WebSocket客户端
在前端页面中，我们可以通过 JavaScript 的 WebSocket API 来连接 WebSocket 服务，并发送接收消息。例如：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebSocket Chat</title>
</head>
<body>
<h1>WebSocket Chat</h1>
<textarea id="chat" cols="30" rows="10" readonly></textarea><br/>
<input type="text" id="message" placeholder="Enter message"/>
<button onclick="sendMessage()">Send</button>
<script>
var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/chat");
socket.onopen = function () {
console.log("Connected to WebSocket server.");
};
socket.onmessage = function (event) {
document.getElementById("chat").value += "Server: " + event.data + "\n";
};
function sendMessage() {
var message = document.getElementById("message").value;
socket.send(message);
document.getElementById("chat").value += "You: " + message + "\n";
document.getElementById("message").value = "";
}
</script>
</body>
</html>在此 HTML 页面中，使用 WebSocket API 建立连接，点击发送按钮时将文本框内容发送到服务器，服务器会回传相同的消息并在页面上显示。
3. 开发实时聊天应用示例
3.1 项目需求
我们的目标是构建一个实时聊天应用，用户可以通过 WebSocket 与其他用户进行即时对话。该应用包括以下功能：
- 用户连接到聊天服务器。
- 用户输入消息并发送。
- 服务器实时回传消息。
- 聊天记录在页面上展示。
3.2 后端实现
我们已经在前面的部分中实现了 ChatWebSocketHandler 和 WebSocket 配置。接下来，我们可以为聊天应用提供更多的功能，如支持多个用户之间的消息转发。
修改 ChatWebSocketHandler 以支持广播消息：
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketMessage;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class ChatWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {
private static final Set<WebSocketSession> sessions = new HashSet<>();
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
sessions.add(session);
session.sendMessage(new TextMessage("Welcome to the chat room!"));
}
@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
String payload = message.getPayload();
for (WebSocketSession s : sessions) {
s.sendMessage(new TextMessage(payload));
}
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, org.springframework.web.socket.CloseStatus status) throws Exception {
sessions.remove(session);
}
}这里，我们使用一个 Set 来存储所有连接的 WebSocket 客户端，每次收到消息时，都将消息广播给所有连接的客户端。
3.3 前端实现
前端界面与之前类似，但我们改进了显示聊天记录和输入框的样式。每当一个用户发送消息时，其他所有连接的用户都会看到相同的消息。
<textarea id="chat" cols="30" rows="10" readonly></textarea><br/>
<input type="text" id="message" placeholder="Enter message"/>
<button onclick="sendMessage()">Send</button>总结
WebSocket 是一种非常适合实时通信的协议，特别是在构建即时通讯、在线协作、实时数据更新等应用时。在 Spring Boot 中实现 WebSocket 非常简单，我们只需要添加相关依赖，配置 WebSocket 处理器，然后在前端使用 WebSocket API 进行连接和消息传递。通过这个简单的示例，我们可以构建一个实时聊天应用，展示 WebSocket 在实时通信中的强大能力。
关于作者：
15年互联网开发、带过10-20人的团队，多次帮助公司从0到1完成项目开发，在TX等大厂都工作过。当下为退役状态，写此篇文章属个人爱好。本人开发期间收集了很多开发课程等资料，需要可联系我
