WebSocket 在 Spring Boot 中的高级应用指南
深入理解WebSocket协议
深入理解STOMP协议
1. 概述
WebSocket 是一种基于 TCP 的全双工通信协议,允许服务器和客户端之间进行持续的双向通信。与传统的 HTTP 请求-响应模型不同,WebSocket 是一个持久的连接,可以在服务器和客户端之间进行实时数据交换,特别适用于需要频繁更新的场景,比如实时聊天、在线游戏、金融市场数据等。
在 Spring Boot 中,WebSocket 有多种实现方式,开发者可以根据具体的业务需求选择合适的方式。本文将详细介绍以下三种 WebSocket 的实现方式:
- 基于注解的 JSR 356 标准实现。
- 基于 Spring 的
WebSocketHandler
接口实现。 - 基于 STOMP 协议的实现。
通过这些不同的方式,开发者能够灵活地实现实时通信,满足各种场景下的需求。
2. 基于注解的 JSR 356 实现
JSR 356 是 Java 的标准 WebSocket API,它允许开发者使用注解来处理 WebSocket 的连接、消息传递和关闭等事件。JSR 356 的实现方式非常直观,适合轻量级的 WebSocket 应用。
2.1 配置与实现
依赖添加:
在 pom.xml
中添加 WebSocket 相关的依赖:
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>
WebSocket 配置类:
为了让 Spring Boot 支持 WebSocket,我们需要配置一个 ServerEndpointExporter
,它会自动注册所有标注了 @ServerEndpoint
的类。
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;@Configuration
public class WebSocketConfig {// 启用 WebSocket 支持,自动扫描并注册 @ServerEndpoint 注解的类@Beanpublic ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {return new ServerEndpointExporter();}
}
WebSocket 服务端实现类:
使用 @ServerEndpoint
注解来指定 WebSocket 端点路径,处理客户端的连接、消息和关闭事件。
import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;@ServerEndpoint("/ws")
public class WebSocketServer {// 存储所有的 WebSocket 客户端连接private static final CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<>();private Session session; // 当前会话的连接/*** 客户端连接建立时调用* @param session WebSocket 会话*/@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {this.session = session;webSocketSet.add(this); // 将新的连接加入集合System.out.println("新连接建立: " + session.getId());sendMessage("连接成功");}/*** 客户端发送消息时调用* @param message 客户端发来的消息*/@OnMessagepublic void onMessage(String message) {System.out.println("收到消息: " + message + " 来自: " + session.getId());// 广播消息给所有连接的客户端for (WebSocketServer webSocket : webSocketSet) {try {webSocket.sendMessage("服务器收到消息: " + message);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}/*** 客户端断开连接时调用* @param session WebSocket 会话*/@OnClosepublic void onClose(Session session) {webSocketSet.remove(this); // 连接关闭时移除System.out.println("连接关闭: " + session.getId());}/*** 发送消息给客户端* @param message 消息内容* @throws IOException 发送失败异常*/private void sendMessage(String message) throws IOException {this.session.getBasicRemote().sendText(message);}
}
客户端页面:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>WebSocket JSR 356</title>
</head>
<body><h2>WebSocket JSR 356 客户端</h2><button onclick="connect()">连接</button><button onclick="disconnect()">断开连接</button><br><br><input type="text" id="message" placeholder="输入消息"><button onclick="sendMessage()">发送</button><h3>消息:</h3><ul id="messages"></ul><script>var socket;function connect() {socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws");socket.onmessage = function (event) {var messages = document.getElementById("messages");var message = document.createElement("li");message.appendChild(document.createTextNode(event.data));messages.appendChild(message);};}function disconnect() {if (socket) {socket.close();}}function sendMessage() {var messageInput = document.getElementById("message").value;socket.send(messageInput);}</script>
</body>
</html>
2.2 特点与适用场景
- 简单直接:通过注解的方式,开发者可以轻松实现 WebSocket 的连接管理和消息处理。
- 低复杂度:没有引入额外的协议,适合点对点通信的简单场景。
- 适用场景:适合开发简单的实时聊天、在线客服等应用。
3. 基于 WebSocketHandler
接口的实现
Spring 提供了 WebSocketHandler
接口,用于更灵活地处理 WebSocket 连接。相比于注解方式,这种方式更适合处理复杂的业务逻辑。
3.1 配置与实现
WebSocket 配置类:
我们需要创建一个配置类,实现 WebSocketConfigurer
接口,并注册自定义的 WebSocketHandler
。
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
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 {private final MyWebSocketHandler myWebSocketHandler;public WebSocketConfig(MyWebSocketHandler myWebSocketHandler) {this.myWebSocketHandler = myWebSocketHandler;}@Overridepublic void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {// 注册自定义的 WebSocketHandlerregistry.addHandler(myWebSocketHandler, "/ws").setAllowedOrigins("*");}
}
WebSocketHandler 实现类:
我们需要实现 TextWebSocketHandler
类,处理文本消息的收发。
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class MyWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {private static final CopyOnWriteArrayList<WebSocketSession> sessions = new CopyOnWriteArrayList<>();/*** 连接建立后的回调方法* @param session WebSocket 会话*/@Overridepublic void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {sessions.add(session); // 保存新的连接session.sendMessage(new TextMessage("连接成功"));System.out.println("新连接建立: " + session.getId());}/*** 处理接收到的文本消息* @param session WebSocket 会话* @param message 接收到的消息*/@Overridepublic void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {String payload = message.getPayload();System.out.println("收到消息: " + payload);// 广播消息for (WebSocketSession webSocketSession : sessions) {if (webSocketSession.isOpen()) {webSocketSession.sendMessage(new TextMessage("服务器收到: " + payload));}}}/*** 连接关闭后的回调方法* @param session WebSocket 会话* @param status 关闭状态*/@Overridepublic void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, org.springframework.web.socket.CloseStatus status) throws Exception {sessions.remove(session); // 移除关闭的连接System.out.println("连接关闭: " + session.getId());}
}
客户端页面:
客户端页面和之前的JSR 356方式类似,保持不变。
3.2 特点与适用场景
- 更高的灵活性:相比于注解方式,使用
WebSocketHandler
可以更细粒度地控制 WebSocket 的行为,例如自定义处理多种消息类型(文本、二进制)。 - 适用场景:适用于需要复杂的消息处理逻辑和扩展功能的应用,比如需要进行鉴权、拦截等。
4. 基于 STOMP 协议的实现
STOMP(Simple Text Oriented Messaging Protocol)是一个轻量级的消息传输协议,通常与 WebSocket 结合使用,支持发布/订阅模型,适用于多客户端间的消息分发和订阅。
4.1 配置与实现
依赖添加:
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>
WebSocket 和 STOMP 配置类:
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.messaging.simp.config.MessageBrokerRegistry;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocketMessageBroker;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.StompEndpointRegistry;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketMessageBrokerConfigurer;@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketStompConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {@Overridepublic void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry config) {// 配置消息代理,处理前缀为 /topic 的消息config.enableSimpleBroker("/topic");// 配置应用程序前缀,发送消息的前缀config.setApplicationDestinationPrefixes("/app");}@Overridepublic void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {// 注册 STOMP 端点,并启用 SockJS 支持registry.addEndpoint("/ws-stomp").withSockJS();}
}
消息控制器:
import org.springframework.messaging.handler.annotation.MessageMapping;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.SendTo;
import org.springframework.stereotype.Controller;@Controller
public class WebSocketController {@MessageMapping("/sendMessage")@SendTo("/topic/messages")public String processMessageFromClient(String message) throws Exception {// 接收到客户端消息后,将其发送到 /topic/messagesreturn "服务器收到: " + message;}
}
客户端页面:
使用 STOMP.js 来与服务器进行通信。
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>STOMP WebSocket Test</title><script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/sockjs-client@1.5.0/dist/sockjs.min.js"></script><script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/stompjs@2.3.3/lib/stomp.min.js"></script>
</head>
<body><h2>STOMP WebSocket 客户端</h2><button onclick="connect()">连接</button><button onclick="disconnect()">断开连接</button><br><br><input type="text" id="message" placeholder="输入消息"><button onclick="sendMessage()">发送</button><h3>消息:</h3><ul id="messages"></ul><script>var stompClient = null;function connect() {var socket = new SockJS('/ws-stomp');stompClient = Stomp.over(socket);stompClient.connect({}, function (frame) {console.log('连接成功: ' + frame);stompClient.subscribe('/topic/messages', function (messageOutput) {showMessage(messageOutput.body);});});}function disconnect() {if (stompClient !== null) {stompClient.disconnect();}console.log("断开连接");}function sendMessage() {var messageInput = document.getElementById("message").value;stompClient.send("/app/sendMessage", {}, messageInput);}function showMessage(message) {var messages = document.getElementById("messages");var messageElement = document.createElement("li");messageElement.appendChild(document.createTextNode(message));messages.appendChild(messageElement);}</script>
</body>
</html>
4.2 特点与适用场景
- 支持发布/订阅模型:STOMP 协议天生支持消息的发布和订阅,非常适合需要多客户端互动的场景。
- 消息代理与路由:通过配置消息代理,可以轻松实现消息的广播和分发。
- 适用场景:适用于多客户端的复杂通信场景,比如在线聊天室、股票行情推送等。
5. 三种实现方式的对比
特性 | 基于注解(JSR 356) | 基于 WebSocketHandler | 基于 STOMP 协议 |
---|---|---|---|
实现复杂度 | 简单 | 中等 | 较高 |
消息路由 | 无 | 无 | 支持消息路由、发布/订阅 |
灵活性 | 较低 | 高 | 高 |
扩展性 | 适合简单场景 | 适合自定义处理逻辑 | 适合复杂的多客户端场景 |
典型应用场景 | 简单的实时通信应用 | 复杂消息处理和控制 | 发布/订阅模型、多人互动的实时应用 |
6. 结论
Spring Boot 提供了多种 WebSocket 实现方式,开发者可以根据具体需求选择合适的实现。对于简单的点对点通信,基于注解的 JSR 356 实现已经足够;对于需要更高灵活性和复杂业务处理的场景,WebSocketHandler
是一个更好的选择;而如果你需要实现发布/订阅模型,多客户端交互,基于 STOMP 协议的 WebSocket 实现是最佳选择。
开发者可以根据项目需求,合理使用 WebSocket,实现实时通信功能,让应用更加智能、高效。