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Java后端WebSocket的Tomcat实现

2016-05-14 12:06 453 查看

一.WebSocket简单介绍

　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。

二.WebSocket示例

JSR356实现WebSocket有两种方式,一种是使用注解的,另一种是继承javax.websocket.Endpoint类,推荐方式是使用注解,我这里也就写的注解的例子:

客户端代码：

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"

    pageEncoding="UTF-8"%>

<!DOCTYPE>

<html>

<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">

<title>Java后端WebSocket的Tomcat实现</title>

</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>

</body>

<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/WebSocket/websocket");

   }else{

       alert('当前浏览器 Not support websocket');

   }



   //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();

   }





   /*

   * 创建将消息显示在网页上方法

   */

   function setMessageInnerHTML(innerHTML) {

          document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';

   }





   //关闭WebSocket连接方法

   function closeWebSocket() {

       websocket.close();

   }



   //发送消息

   function send() {

       var message = document.getElementById('text').value;

       websocket.send(message);

   }

</script>

</html>

服务端代码：
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());

   }



   /*

      * 连接关闭时的调用方法

      */

   @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) throws IOException {

       System.out.println("来自客户端的消息:" + message);



       //群发消息

       for(WebSocketTest item: webSocketSet){

           item.sendMessage(message);



       }

   }





   /*

      * 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();

   }





   /*

      * 发送消息方法

      * @param message

      * @throws IOException

      */

   private void sendMessage(String message) throws IOException {

          this.session.getBasicRemote().sendText(message);

          //this.session.getAsyncRemote().sendText(message);

   }

   private static synchronized void subOnlineCount() {

       WebSocketTest.onlineCount--;

   }

   private static synchronized int getOnlineCount() {

       return onlineCount;

   }

   private static synchronized void addOnlineCount() {

       WebSocketTest.onlineCount++;

   }

}

jdk1.7以后   tomcat7.0以上

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