[Netty实践] 简单WebSocket服务实现

目录

一、介绍

二、依赖导入

三、基础类准备

四、Handler实现

五、WebSocketChannelInitializer实现

六、WebSocketServer实现

七、前端实现

八、测试

九、参考链接

一、介绍

关于WebSocket此处不进行过多介绍，本章主要着重通过Netty实现WebSocket通信服务端，并且实现一个简单的通过网页进行聊天的功能。

讲到WebSocket，这里简单介绍一下为什么要使用WebSocket。以往我们通过网页与服务器进行交互时，都是通过发起一个http/https请求，该请求是无状态的，发送请求后，等待获取服务器返回的结果之后，这次请求就结束了，客户端与服务端就断开了。如果此时服务端想向客户端推送消息的话，由于连接已经断开，服务端无法进行消息推送，此时可以通过使用WebSocket进行客户端与服务端建立长连接，当服务端想向客户端推送消息时，就可以向客户端进行消息推送了。

接下来就进行代码实现。

二、依赖导入

<dependencies><dependency><groupId>io.netty</groupId><artifactId>netty-all</artifactId><version>4.1.101.Final</version></dependency><!--添加tomcat依赖模块.--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId><version>2.0.4.RELEASE</version></dependency><dependency><groupId>com.alibaba.fastjson2</groupId><artifactId>fastjson2</artifactId><version>2.0.41</version></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.30</version></dependency></dependencies>

三、基础类准备

1、ChannelManager， 用于管理Channel等相关信息

public class ChannelManager {public final static ChannelGroup channelGroup = new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);public final static Map<Channel, WebSocketServerHandshaker> handShakerMap = new ConcurrentHashMap<>();}

2、WebSocketRequestMessage，用于将客户端传递过来的json字符串转换该类的对象

@Data
@ToString
public class WebSocketRequestMessage {public String user;public String type;public String message;}

3、WebSocketResponseMessage，用于返回给客户端的类型数据

public class WebSocketResponseMessage {public String user;public String type;public String message;public String date;public WebSocketResponseMessage(WebSocketRequestMessage webSocketRequestMessage) {this.user = webSocketRequestMessage.getUser();this.type = webSocketRequestMessage.getType();this.message = webSocketRequestMessage.getMessage();this.date = new Date().toString();}}

四、Handler实现

建立WebSocket通信时，第一次发送的就是http请求，进行协议升级为WebSocket，需要实现针对该连接请求进行处理的handler，协议升级成功之后，后续发送的消息是数据帧，消息将由WebSocketFrame相关的Handler进行处理，为了方便理解，此处简单画个图：

1、DefaultHandler， 抽象类，重写一些基础的方法（处理触发的事件、建立连接、断开连接、遗异常处理的），供其他Handler继承，其他Handler则无需实现上述功能

public abstract class DefaultHandler<T> extends SimpleChannelInboundHandler<T> {// 配合心跳使用，由客户端进行发送心跳数据包@Overridepublic void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {if (evt instanceof IdleStateEvent) {IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;// 触发读空闲， 关闭客户端if(idleStateEvent.state().equals(IdleState.READER_IDLE)) {System.out.println("触发读空闲，关闭channel");// 将消息传递CloseWebSocketFrame进行处理CloseWebSocketFrame closeWebSocketFrame = new CloseWebSocketFrame();ctx.fireChannelRead(closeWebSocketFrame);}}}@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println("与客户端建立连接： " + ctx.channel());ChannelManager.channelGroup.add(ctx.channel());}@Overridepublic void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println("与客户端断开连接： " + ctx.channel());ChannelManager.channelGroup.remove(ctx.channel());}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();System.out.println("发生异常： " + ctx.channel());}}

2、FullHttpRequestHander

public class FullHttpRequestHandler extends DefaultHandler<FullHttpRequest> {private WebSocketServerHandshaker handShaker;@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest httpRequest) throws Exception {System.out.println("客户端消息：" + httpRequest);if(httpRequest.decoderResult().isFailure() || !"websocket".equals(httpRequest.headers().get(HttpHeaderValues.UPGRADE))) {DefaultFullHttpResponse httpResponse = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST);ctx.writeAndFlush(httpResponse);return;}WebSocketServerHandshakerFactory webSocketServerHandshakerFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory("ws:/" + ctx.channel() + "/websocket", null, false);handShaker = webSocketServerHandshakerFactory.newHandshaker(httpRequest);if (null == handShaker) {WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedVersionResponse(ctx.channel());} else {// 在此处为channel添加WebSocketFrameEncoder和WebSocketFrameDecoderhandShaker.handshake(ctx.channel(), httpRequest);}ChannelManager.handShakerMap.put(ctx.channel(), handShaker);}}

3、TextWebSocketFrameHandler，当WebSocket通信建立成功之后，在此阶段发送的文本消息在该handler中进行处理，如果发送的是二进制流，那么请自己自行实现一个处理BinaryWebSocketFrame类型数据的Handler

public class TextWebSocketFrameHandler extends DefaultHandler<TextWebSocketFrame> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {WebSocketRequestMessage webSocketRequestMessage = JSON.parseObject(msg.text(), WebSocketRequestMessage.class);if("ping".equals(webSocketRequestMessage.getType())) {System.out.println("ping message");return;}System.out.println(ctx.channel() + ", 客户端消息：" + msg);WebSocketResponseMessage webSocketResponseMessage = new WebSocketResponseMessage(webSocketRequestMessage);TextWebSocketFrame textWebSocketFrame = new TextWebSocketFrame(JSON.toJSONString(webSocketResponseMessage));ChannelManager.channelGroup.writeAndFlush(textWebSocketFrame);}
}

4、CloseWebSocketFrameHandler，客户端进行关闭时，将通过该Handler进行处理

public class CloseWebSocketFrameHandler extends DefaultHandler<CloseWebSocketFrame> {@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, CloseWebSocketFrame msg) throws Exception {System.out.println("客户端要断开");WebSocketServerHandshaker handShaker = ChannelManager.handShakerMap.get(ctx.channel());handShaker.close(ctx.channel(), msg.retain());}}

五、WebSocketChannelInitializer实现

public class WebSocketChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();// 将建立连接时发送的第一次http请求数据装换为转换为 HttpRequestpipeline.addLast(new HttpServerCodec());// 将拆分的http消息（请求内容、请求体）聚合成一个消息pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(65536));// 块写出pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler());// 配置读空闲Handler， 3秒该Channel没有产生读将会触发读空闲事件pipeline.addLast(new IdleStateHandler(3, 0, 0));pipeline.addLast(new FullHttpRequestHandler());pipeline.addLast(new TextWebSocketFrameHandler());pipeline.addLast(new CloseWebSocketFrameHandler());}}

六、WebSocketServer实现

public class WebSocketServer {public void bind(Integer port) {EventLoopGroup parent = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup child = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(parent, child).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024).childHandler(new WebSocketChannelInitializer());ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync();System.out.println("web socket server 启动成功...");channelFuture.channel().closeFuture().sync();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {parent.shutdownGracefully();child.shutdownGracefully();}}}

七、前端实现

接下来写一个简单的前端web页，无须引入框架，只需要使用原生HTML5和JavaScript即可。

<!DOCTYPE html>
<html><head><meta charset="utf-8"><title></title></head><body><button id = "login-btn" onclick="login()">登录</button><button id = "logout-btn" onclick="logout()">退出</button><br/><p id="connection-status">连接状态：关闭</p><p id="username-tag">user:</p><input id="send-msg-box" type="text"/><button onclick="send()">发送</button><p>==================================群发消息=====================================</p><textarea  id="msg-box"></textarea ></body><script>var socket;var user;function login() {if (window.WebSocket){socket = new WebSocket("ws://localhost:8888/websocket");socket.onerror = function(event) {document.getElementById("connection-status").innerHTML = "连接状态：异常";document.getElementById("channel-tag").innerHTML = "channel:";}socket.onopen = function(event) {document.getElementById("connection-status").innerHTML = "连接状态：正常";var max = 999var min = 100user = 'admin' + (Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min)document.getElementById("username-tag").innerHTML = "user: " + user;// 每隔 2 秒钟发送一次 Ping 帧setInterval(function() {if (socket.readyState === socket.OPEN) {var pingMessage = {type: 'ping',message: ''}socket.send(JSON.stringify(pingMessage))}}, 2000);}socket.onclose = function(event){document.getElementById("connection-status").innerHTML = "连接状态：关闭";document.getElementById("username-tag").innerHTML = "user:"}socket.onmessage = function(event){var message = document.getElementById("msg-box").value;var response = JSON.parse(event.data)message = message + '\n' + response.date + " " + response.user + " " + response.message;document.getElementById("msg-box").value = message;}} else {alter("不支持websocket")}}function send() {if(socket == null) {alert('连接未建立')return;}if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {var value = document.getElementById("send-msg-box").value;var textMessage = {type: 'text',user: user,message: value}//alert(message);//console.log(message)socket.send(JSON.stringify(textMessage));} else {alert('连接未建立')}}function logout() {if(socket == null) {alert('连接未建立')return;}if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {socket.close();} else {alert('连接未建立')}}</script></html>

八、测试

1、启动服务端

new WebSocketServer().bind(8888);

控制台打印如下信息

web socket server 启动成功...

2、打开两个web页分别进行登录点击

点击登录之后，可以看到连接状态正常，以及随机分配了一个用户名

3、发送消息

在任一客户端进行消息发送，都能在所有客户端聊天框中看到如图信息:

4、关闭客户端，可手动点击关闭按钮，或则通过关闭网页以及浏览器，即可断开连接

九、参考链接

JS实时通信三把斧系列之一: websocket - 知乎

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