在去年,我们公司内部实现了一个聊天室系统,实现了一个即时在线聊天室功能,可以进行群组,私聊,发图片,文字,语音等功能,那么,这个聊天室是怎么实现的呢?后端又是怎么实现的呢?
后端框架
在后端框架上,我选用了php的easyswoole,easyswoole作为swoole中最简单易学的框架,上手简单,文档齐全,社区活跃
直接通过easyswoole官方文档的例子,即可实现一个websocket服务器,并且还实现了对控制器的转发等:
https://www.easyswoole.com/Cn/Socket/webSocket.html
前后端通信协议
由于考虑到聊天室的业务逻辑复杂,我们使用了http+websocket 2种协议,分别用在以下几个地方:
登录注册,个人信息修改,好友申请等,使用http 接口实现
私聊,群聊消息推送,系统消息申请等,使用websocket即时推送
websocket即时推送封包方式
在websocket中,为了区分客户端不同的操作(发送群消息,发送私聊消息等),我们定义了一个数据格式:
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op
命令
- args 额外参数
- msg 消息内容
- msgType 消息类型(默认为1)
- flagId 消息标识符(前端随机生成一个标识符,后台处理完该消息之后,会返回相同的标识符给与前端确认)
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使用json字符串方式传递
同样,为了区分服务端不同的推送,我们定义了服务端的响应格式:
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-
op
命令(响应类型)
- args 额外参数
- msg 消息内容(成功时为OK)
- msgType 消息类型(默认为1)
- flagId 将返回和前端一致的标识符,告知前端该次请求 成功/失败
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例如:
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## 发送消息
私聊消息:
`{
"op"
:1001,
"args"
:{
"userId"
:12},
"msg"
:
"test"
,
"flagId"
:10086}`
将回复:
`{
"op"
:1000,
"args"
:[],
"msg"
:
"ok"
,
"flagId"
:10086}`
目标用户将收到:
`{
"op"
:1101,
"args"
:{
"fromUserId"
:
"12"
,
"msgId"
:16},
"msg"
:
"test"
}`
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下文有许多op:xxx的数据,可以忽略xxx的数据,直接联系上下文获得op的命令类型
聊天记录存储
根据消息的类型,我们区分了 私聊消息,群消息,系统消息 3种消息,设计了3个表
为了使得客户端能够正常显示群消息,我们对群成员做了软删除处理,确保可以获取到群成员头像
用户可通过http接口,获得历史聊天记录
语音,图片,视频聊天
在上面我们可以看到,有一个msgType字段,它将决定了这条数据是文字消息,还是语音,视频
当msgType为语音类型时,msg将附带一个语音文件的地址(通过http接口上传文件,到oss或者服务器)
客户端进行判断,如果是语音,则下载文件,点击即可播放,视频,图片同理
心跳设置
由于tcp的特性,在长时间没有通信时,操作系统可能会自动对tcp连接进行销毁并且可能没有close事件提示,所以我们在websocket中提供了ping的命令,该命令发起后,服务器将响应pong,完成一次通信:
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## ping
发送:直接给客户端发送
"ping"
即可
返回:
`{
"op"
:1000,
"args"
:null,
"msg"
:
"PONG"
}`
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网络不稳定推送问题
当服务端推送消息时,为了确保用户已经收到,提供了isRecv字段,默认为0
当用户A向用户B发送消息,服务器向B推送时,该条消息记录初始isRecv为0,只有当B客户端接收到消息,并且向服务器发送已接收命令时,才会置为1:
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### 消息接收状态
`{
"op"
:4002,
"args"
:{
"msgId"
:42},
"msg"
:
""
,
"flagId"
:111}`
服务器将响应:
`{
"op"
:1000,
"args"
:[],
"msg"
:
"ok"
,
"msgType"
:1,
"flagId"
:111}`
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每次重新连接websocket服务时,可通过发起好友未读消息推送的命令,向服务器获得之前的未读消息(网络不稳定断线重连)
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当ws连接成功时,可通过该命令获取所有的未读好友消息:
`{
"op"
:4001,
"args"
:{
"userId"
:null,
"size"
:5},
"msg"
:
""
,
"flagId"
:111}`
其中`userId` 为限制单独一个好友的未读消息,可不传
其中`size`为每次响应条数,默认为5,可不传
服务器将响应:
`{
"op"
:4101,
"args"
:{
"total"
:0,
"list"
:[]},
"msg"
:
"ok"
,
"msgType"
:1,
"flagId"
:111}
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每次推送完,都需要客户端遍历list,进行上面的已接收推送
聊天室流程讲解
整个聊天室流程为:
- 用户http接口登录获得授权
- 通过授权请求http接口获得好友列表,不同好友的最后一条未读消息以及未读消息数(用于首页显示)
- 通过授权请求获得群列表(群消息为了节省存储空间没有做已读未读)
- 建立ws链接
- 注册断线重连机制,当触发close事件时,重连ws
- 建立ping定时器,每隔30秒进行一次ping
- 通过ws接口,获得所有未读消息,客户端进行处理,推送到通知栏等
- 接收新消息推送,并显示到消息列表
- 当点击进某个群/好友消息界面时,自动获取最新n条消息,用户上拉时继续获取n条
不同设备数据同步
为了服务端性能问题,所有消息记录,好友消息,群成员消息将缓存到客户端,当用户登录成功时
直接显示之前登录时的所有状态(消息列表,最后一条消息显示等)
当新设备登录时,只获取未读消息列表,其他消息需要点击某个好友/群,才会进行显示
fd->userId对应
当用户登录成功时,我们使用了swoole的Table进行存储fd->userId以及userId->fd的对应
通过这2者对应的存储,我们可以通过userId找到fd进行推送数据,也可以通过fd找到userId获取用户消息
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<?php
namespace
App\Utility;
use
EasySwoole\Component\Singleton;
use
Swoole\Table;
class
FdManager
{
use
Singleton;
private
$fdUserId
;
//fd=>userId
private
$userIdFd
;
//userId=>fd
function
__construct(int
$size
= 1024*256)
{
$this
->fdUserId =
new
Table(
$size
);
$this
->fdUserId->column(
'userId'
,Table::TYPE_STRING,25);
$this
->fdUserId->create();
$this
->userIdFd =
new
Table(
$size
);
$this
->userIdFd->column(
'fd'
,Table::TYPE_INT,10);
$this
->userIdFd->create();
}
function
bind(int
$fd
,int
$userId
)
{
$this
->fdUserId->set(
$fd
,[
'userId'
=>
$userId
]);
$this
->userIdFd->set(
$userId
,[
'fd'
=>
$fd
]);
}
function
delete
(int
$fd
)
{
$userId
=
$this
->fdUserId(
$fd
);
if
(
$userId
){
$this
->userIdFd->del(
$userId
);
}
$this
->fdUserId->del(
$fd
);
}
function
fdUserId(int
$fd
):?string
{
$ret
=
$this
->fdUserId->get(
$fd
);
if
(
$ret
){
return
$ret
[
'userId'
];
}
else
{
return
null;
}
}
function
userIdFd(int
$userId
):?int
{
$ret
=
$this
->userIdFd->get(
$userId
);
if
(
$ret
){
return
$ret
[
'fd'
];
}
else
{
return
null;
}
}
}
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同理,当需要群发消息时,只需要获得群成员的userId,即可获得当前所有在线成员的fd,进行遍历推送
服务端推送问题
当A客户端在群发送一条消息时,由于群成员可能有很多,如果直接同步推送给所有群成员,会造成A客户端等待响应时间过长的情况
所以需要使用task做异步推送:
当A客户端发送一条消息,先存入数据库,并调用task进行异步群发推送,同时给A客户端响应ok,代表接收到此消息
通过easyswoole的task组件,进行推送:
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namespace
App\Task;
use
App\HttpController\Api\User\Message\GroupMessage;
use
App\HttpController\Api\User\Message\SystemMessage;
use
App\Model\Group\GroupUserModel;
use
App\Model\Message\GroupMessageModel;
use
App\Model\Message\SystemMessageModel;
use
App\Model\Message\UserMessageModel;
use
App\Utility\FdManager;
use
App\WebSocket\Command;
use
EasySwoole\EasySwoole\ServerManager;
use
EasySwoole\Task\AbstractInterface\TaskInterface;
//消息异步推送
class
WebSocketPush
implements
TaskInterface
{
protected
$messageModel
;
function
__construct(
$messageModel
)
{
$this
->messageModel =
$messageModel
;
}
function
run(int
$taskId
, int
$workerIndex
)
{
$message
=
$this
->messageModel;
$result
= false;
//好友消息
if
(
$message
instanceof
UserMessageModel) {
$result
=
$this
->friendMsg(
$message
);
}
//群组消息
if
(
$message
instanceof
GroupMessageModel) {
$result
=
$this
->groupMsg(
$message
);
}
//系统消息
if
(
$message
instanceof
SystemMessageModel) {
$result
=
$this
->systemMsg(
$message
);
}
return
$result
;
}
}
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websocket验权,提下线功能
用户在连接ws服务时,需要带上token进行验权,
服务端在onopen事件时,会进行token验权,如果验证失败则响应一条消息表示登录过期:
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{
"op"
: -1003,
"args"
: [],
"msg"
:
"登陆状态失效"
,
"msgType"
: 1,
"flagId"
: null
}
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当A用户在客户端1登录成功后,又在客户端2登录时,将给客户端1发送一条已被踢下线消息::
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{
"op"
: -1002,
"args"
: [],
"msg"
:
"你的账号在其他设备登陆,你已被强制下线"
,
"msgType"
: 1,
"flagId"
: null
}
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static
function
onOpen(Server $server, \Swoole\Http\Request $request)
{
$session = $request->get[
'userSession'
] ?? null;
$user = new UserModel();
if
(!empty($session)) {
$user->userSession = $session;
$info = $user->getOneBySession();
if
(empty($info)) {
self::pushSessionError($request->fd);
ServerManager::getInstance()->getSwooleServer()->close($request->fd);
return
true
;
}
//
如果已经有设备登陆,则强制退出
self::userClose($info->userId);
FdManager::getInstance()->bind($request->fd, $info->userId);
//
推送消息
//
self::pushMessage($request->fd,$info->userId);
}
else
{
self::pushSessionError($request->fd);
ServerManager::getInstance()->getSwooleServer()->close($request->fd);
}
}
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关于客户端网络不稳定时候的情况解析
当客户端发送一条消息之前,需要生成一个flagId,发送消息时附带flagId
服务端响应消息时,会附带flagId
因此,当客户端发送消息时,新增一个flagId的定时器,当定时器到期却没有接收到服务端响应消息时,判断该条消息发送失败,显示红色感叹号,提示用户重发
当服务端响应成功时,将取消这个定时器,并直接将消息置为发送成功状态
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