HTML5学习总结-08 WebSocket 服务器推送

一 WebSocket

　　随着互联网的发展，传统的HTTP协议已经很难满足Web应用日益复杂的需求了。近年来，随着HTML5的诞生，WebSocket协议被提出，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，扩展了浏览器与服务端的通信功能，使服务端也能主动向客户端发送数据。
　　我们知道，传统的HTTP协议是无状态的，每次请求（request）都要由客户端（如浏览器）主动发起，服务端进行处理后返回response结果，而服务端很难主动向客户端发送数据；这种客户端是主动方，服务端是被动方的传统Web模式对于信息变化不频繁的Web应用来说造成的麻烦较小，而对于涉及实时信息的Web应用却带来了很大的不便，如带有即时通信、实时数据、订阅推送等功能的应用。在WebSocket规范提出之前，开发人员若要实现这些实时性较强的功能，经常会使用折衷的解决方法：轮询（polling）和Comet技术。其实后者本质上也是一种轮询，只不过有所改进。
　　轮询是最原始的实现实时Web应用的解决方案。轮询技术要求客户端以设定的时间间隔周期性地向服务端发送请求，频繁地查询是否有新的数据改动。明显地，这种方法会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源。
　　Comet技术又可以分为长轮询和流技术。长轮询改进了上述的轮询技术，减小了无用的请求。它会为某些数据设定过期时间，当数据过期后才会向服务端发送请求；这种机制适合数据的改动不是特别频繁的情况。流技术通常是指客户端使用一个隐藏的窗口与服务端建立一个HTTP长连接，服务端会不断更新连接状态以保持HTTP长连接存活；这样的话，服务端就可以通过这条长连接主动将数据发送给客户端；流技术在大并发环境下，可能会考验到服务端的性能。
　　这两种技术都是基于请求-应答模式，都不算是真正意义上的实时技术；它们的每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上，并且开发复杂度也较大。
　　伴随着HTML5推出的WebSocket，真正实现了Web的实时通信，使B/S模式具备了C/S模式的实时通信能力。WebSocket的工作流程是这样的：浏览器通过JavaScript向服务端发出建立WebSocket连接的请求，在WebSocket连接建立成功后，客户端和服务端就可以通过 TCP连接传输数据。因为WebSocket连接本质上是TCP连接，不需要每次传输都带上重复的头部数据，所以它的数据传输量比轮询和Comet技术小了很多。本文不详细地介绍WebSocket规范，主要介绍下WebSocket在Java Web中的实现。
　　JavaEE 7中出了JSR-356:Java API for WebSocket规范。不少Web容器，如Tomcat,Nginx,Jetty等都支持WebSocket。Tomcat从7.0.27开始支持 WebSocket，从7.0.47开始支持JSR-356，下面的Demo代码也是需要部署在Tomcat7.0.47以上的版本才能运行。

1 WebSocket的原理

　　在WebSockets API中，浏览器和服务器只需要做一个握手的动作，然后浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就可以直接进行数据传送。

持续连接数据流
全双工工作方式
http补充品而非替代品

2 WebSocket的好处

解决了web实时化查询
服务器与客户端之间交换的信息很小，减少数据传输量。
websocket服务端可以推送数据到Web客户端

1）Http请求

2) WebSocket请求

　　HTTP请求方式：每次都要从新发起请求

　　WebSocket请求方式：握手（浏览器请求，服务器响应），只建立一次连接。

3） WebSocket和轮询对比

3 WebSockets API

1）检测浏览器是否支持
通过window.WebSocket来判断浏览器是否支持。

 var websocket = null;
    //判断当前浏览器是否支持WebSocket
    if ('WebSocket' in window) {
        websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/MavenWeb/websocket");
        console.log('websocket=' + websocket );
    }
    else {
        alert('当前浏览器 Not support websocket')
    }

2） API的基本用法
a. WebSocket对象的创建以及与WebSocket服务器的连接

url = "ws://localhost:8080/echo";
ws = new WebSocket(url);

注意： url前必须以ws或wss(加密通信)开头

b. 添加事件监听器
　　WebSocket遵循异步编程模型，打开socket后，只需等待事件发生，而不需主动向服务器轮询，因此需要添加回调函数来监听事件。
　　WebSocket对象有三个事件：open、close和message。当连接建立时触发open事件，当收到消息时触发message事件，当WebSocket连接关闭时触发close事件。

ws.onopen = function(){
    console.log("open");
}

ws.onmessage = function(){ 
    console.log(e.data);
}

ws.onclose = function(){
    console.log("closed");
}

c. 发送消息
　　当socket处于打开状态（即调用onopen监听程序之后，调用onclose 监听程序之前），可以使用send方法发送消息。

ws.send("Hello World");

二完整例子

websocketDemo.jsp

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8"%>
<%
    String path = request.getContextPath();
    String basePath = request.getScheme() + "://" + request.getServerName() + ":" + request.getServerPort()
            + path + "/";
%>
<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
    <title>WebSocketDemo</title>
    <meta charset="utf-8">

</head>
<body>
     Welcome<br/><input id="text" type="text"/>
     <button onclick="send()">发送消息</button>
     <hr/>
     <button onclick="closeWebSocket()">关闭WebSocket连接</button>
     <hr/>
     <div id="message"></div>

<script type="text/javascript">
    var websocket = null;
    //判断当前浏览器是否支持WebSocket
    if ('WebSocket' in window) {
        websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/MavenWeb/websocket");
        console.log('websocket=' + websocket );
    }
    else {
        alert('当前浏览器 Not support websocket')
    }

    //连接发生错误的回调方法
    websocket.onerror = function () {
        setMessageInnerHTML("WebSocket连接发生错误");
    };

    //连接成功建立的回调方法
    websocket.onopen = function () {
        setMessageInnerHTML("WebSocket连接成功");
    }

    //接收到消息的回调方法
    websocket.onmessage = function (event) {
        setMessageInnerHTML(event.data);
    }

    //连接关闭的回调方法
    websocket.onclose = function () {
        setMessageInnerHTML("WebSocket连接关闭");
    }

    //监听窗口关闭事件，当窗口关闭时，主动去关闭websocket连接，防止连接还没断开就关闭窗口，server端会抛异常。
    window.onbeforeunload = function () {
        closeWebSocket();
    }

    //将消息显示在网页上
    function setMessageInnerHTML(innerHTML) {
        document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';
    }

    //关闭WebSocket连接
    function closeWebSocket() {
        websocket.close();
    }

    //发送消息
    function send() {
        var message = document.getElementById('text').value;
        websocket.send(message);
    }
    
</script>

</body>
</html>

WebSocketTest.java

package com.mobile.action;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

/**
 * @ServerEndpoint 注解是一个类层次的注解，它的功能主要是将目前的类定义成一个websocket服务器端,
 *                 注解的值将被用于监听用户连接的终端访问URL地址,客户端可以通过这个URL来连接到WebSocket服务器端
 */
@ServerEndpoint("/websocket")
public class WebSocketTest {
    // 静态变量，用来记录当前在线连接数。应该把它设计成线程安全的。
    private static int onlineCount = 0;

    // concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象。若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
    private static CopyOnWriteArraySet<WebSocketTest> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<WebSocketTest>();

    // 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
    private Session session;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     * 
     * @param session
     *            可选的参数。session为与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        this.session = session;
        webSocketSet.add(this); // 加入set中
        addOnlineCount(); // 在线数加1
        System.out.println("有新连接加入！当前在线人数为" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        webSocketSet.remove(this); // 从set中删除
        subOnlineCount(); // 在线数减1
        System.out.println("有一连接关闭！当前在线人数为" + getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     * 
     * @param message
     *            客户端发送过来的消息
     * @param session
     *            可选的参数
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        System.out.println("来自客户端的消息:" + message);
        // 群发消息
        for (WebSocketTest item : webSocketSet) {
            try {
                item.sendMessage("The Server received a message =>"+message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                continue;
            }
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     * 
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        System.out.println("发生错误");
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 这个方法与上面几个方法不一样。没有用注解，是根据自己需要添加的方法。
     * 
     * @param message
     * @throws IOException
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
    }

    public static synchronized int getOnlineCount() {
        return onlineCount;
    }

    public static synchronized void addOnlineCount() {
        WebSocketTest.onlineCount++;
    }

    public static synchronized void subOnlineCount() {
        WebSocketTest.onlineCount--;
    }
}

参考资料：

http://blog.chenzuhuang.com/archive/28.html

本篇博客的大部分内容转载自此篇博文,然后在此基础上进行完善,在此对作者表示感谢.