【网络协议】WebSocket讲解

目录

webSocket简介

连接原理解析:

客户端API

服务端API（java）

实战案例

（1）引入依赖

（2）编写服务端逻辑

（3）注册配置类

 （4）前端连接 WebSocket 示例

Websocket与其他消息推送对比

总结

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        大家好，我是jstart千语。相信大家或多或少都听说过webSocket，与http协议都是TCP下的一种通信协议。主要用于客户端和服务端可以相互通信的协议，与http协议不同，http协议只能由客户端想服务端发送请求后，服务端才能向客户端响应消息。而webSocket协议却可以主动向客户端发送消息，这就是全双工通信。

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webSocket简介

        WebSocket 是一种基于 TCP 的网络通信协议，设计用于在客户端（通常是浏览器）和服务器之间建立一个持久化的、双向通信通道。记住最主要的一句话就可以了：实时通信。

        传统的 HTTP 协议是 请求-响应模式，不适合实时性要求高的应用。而 WebSocket 允许服务器主动向客户端推送消息，非常适合用于聊天室、在线游戏、股票行情、实时通知等场景。

全双工与半双工通信的区别：

半双工	允许数据在两个方向上传输，但同一个时间段内只允许一个方向上的传输
全双工	允许数据在两个方向上同时传输

特点：

WebSocket 是一种基于 TCP 的双向通信协议，它与 HTTP 一样在应用层运行，但一旦连接建立，通信通道就会一直保持开启。

它具备以下特点：

•  全双工通信：客户端和服务端都可以主动发送消息

• 长连接：连接建立后无需频繁重连

• 低延迟：没有 HTTP 多次握手的开销

• 浏览器支持广泛：现代浏览器均已支持

连接原理解析:

1. 首先还是会通过TCP的三次握手来建立连接
2. 先由http发送一次请求，请求携带对应的请求头，告诉服务端要升级协议
3. 如果服务端支持该协议，也响应对应的响应头，并且响应状态码设置为101，表示要切换协议
4. 协议切换成功后，就可以使用webSocket进行双向通信了

建立流程示例： 

客户端API

示例：

<script>let ws = new WebSocket("ws://localhost/chat")ws.onopen = function(){};ws.onmessage = function(evt){//通过evt.data 可以获取服务器发送的数据};ws.onclose(){};<script>

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服务端API（java）

 Tomcat的7.0.5版本开始支持WebSocket,并且实现了Java WebSocket规范。

Java WebSocket应用由一系列的Endpoint组成。Endpoint是一个java对象,代表WebSocket链接的一端,对于服务端，我们可以视为处理具体WebSocket消息的接口。

其中，Endpoint对象就是客户端与服务端建立连接时就创建的一个对象, 一个客户端对应一个Endpoint对象。每个客户端建立时都会创建一个。

Endpoint有两种定义方式：编程试和注解试：

onOpen	当开启一个新的会话时调用,该方法是客户端与服务端握手成功后调用的方法	@onOpen
onClose	当会话关闭时调用	@onClose
onError	当连接过程异常时调用	@onError

 如何向客户端发送消息？

发送消息则由 RemoteEndpoint完成,其实例由 Session维护。

        通过session.getBasicRemote获取同步消息发送的实例，然后调用其sendXxx()方法发送消息         通过session.getAsyncRemote获取异步消息发送实例，然后调用其sendXxx()方法发送消息

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实战案例

（1）引入依赖

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

（2）编写服务端逻辑

@ServerEndpoint("/ws/chat")
@Component
public class ChatEndpoint {private static final Set<Session> sessions = ConcurrentHashMap.newKeySet();@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {sessions.add(session);System.out.println("用户连接: " + session.getId());}@OnMessagepublic void onMessage(String message, Session session) {System.out.println("收到消息: " + message);// 广播给所有人for (Session s : sessions) {s.getAsyncRemote().sendText(message);}}@OnClosepublic void onClose(Session session) {sessions.remove(session);System.out.println("用户断开: " + session.getId());}@OnErrorpublic void onError(Session session, Throwable error) {System.err.println("错误: " + error.getMessage());}
}

（3）注册配置类

这个类用于识别扫描所有添加了webSocket相关注解的类

@Configuration
public class WebSocketConfig {@Beanpublic ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {return new ServerEndpointExporter();}
}

 （4）前端连接 WebSocket 示例

<script>const socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws/chat");socket.onopen = () => {console.log("连接已建立");socket.send("你好 WebSocket！");};socket.onmessage = (event) => {console.log("收到消息: " + event.data);};socket.onclose = () => {console.log("连接关闭");};
</script>

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Websocket与其他消息推送对比

轮询方式最常见的就是扫码登录流程了，当用户页面出现一个二维码时

轮询：每隔一两秒，向服务端发送一次请求，识别该二维码有没有被扫描到，服务端响应对应的消息。缺点：当用户正好在发送某次请求后扫码，那用户也要等一两秒后才能被响应，会有明显卡顿。

长轮询：客户端想服务端发送一次请求，当服务端有数据变更时，二维码被扫描到，或者请求超时时(一般是30s)才返回信息。

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SSE也是支持长连接的，也使用与服务端主动进行消息推送，但浏览器的支持没有webSocket好。而且通信也是单向的。

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总结

WebSocket 是现代实时 Web 应用的重要基石，尤其在 Java 后端系统中，可以轻松通过 Spring Boot 快速构建支持高并发、低延迟的通信模块。

• 加入权限验证（如 token 登录校验）

• 使用 STOMP 协议进行消息分发与订阅

• 集成 SockJS 以兼容不支持 WebSocket 的客户端