Java后端WebSocket的Tomcat實現

本文轉載自查看原文 2016-06-17 16:46 12796 websocket/ java代碼

隨着互聯網的發展，傳統的HTTP協議已經很難滿足Web應用日益復雜的需求了。近年來，隨着HTML5的誕生，WebSocket協議被提出，它實現了瀏覽器與服務器的全雙工通信，擴展了瀏覽器與服務端的通信功能，使服務端也能主動向客戶端發送數據。

我們知道，傳統的HTTP協議是無狀態的，每次請求（request）都要由客戶端（如瀏覽器）主動發起，服務端進行處理后返回response結果，而服務端很難主動向客戶端發送數據；這種客戶端是主動方，服務端是被動方的傳統Web模式對於信息變化不頻繁的Web應用來說造成的麻煩較小，而對於涉及實時信息的Web應用卻帶來了很大的不便，如帶有即時通信、實時數據、訂閱推送等功能的應用。在WebSocket規范提出之前，開發人員若要實現這些實時性較強的功能，經常會使用折衷的解決方法：輪詢（polling）和Comet技術。其實后者本質上也是一種輪詢，只不過有所改進。

輪詢是最原始的實現實時Web應用的解決方案。輪詢技術要求客戶端以設定的時間間隔周期性地向服務端發送請求，頻繁地查詢是否有新的數據改動。明顯地，這種方法會導致過多不必要的請求，浪費流量和服務器資源。

Comet技術又可以分為長輪詢和流技術。長輪詢改進了上述的輪詢技術，減小了無用的請求。它會為某些數據設定過期時間，當數據過期后才會向服務端發送請求；這種機制適合數據的改動不是特別頻繁的情況。流技術通常是指客戶端使用一個隱藏的窗口與服務端建立一個HTTP長連接，服務端會不斷更新連接狀態以保持HTTP長連接存活；這樣的話，服務端就可以通過這條長連接主動將數據發送給客戶端；流技術在大並發環境下，可能會考驗到服務端的性能。

這兩種技術都是基於請求-應答模式，都不算是真正意義上的實時技術；它們的每一次請求、應答，都浪費了一定流量在相同的頭部信息上，並且開發復雜度也較大。

伴隨着HTML5推出的WebSocket，真正實現了Web的實時通信，使B/S模式具備了C/S模式的實時通信能力。WebSocket的工作流程是這樣的：瀏覽器通過JavaScript向服務端發出建立WebSocket連接的請求，在WebSocket連接建立成功后，客戶端和服務端就可以通過TCP連接傳輸數據。因為WebSocket連接本質上是TCP連接，不需要每次傳輸都帶上重復的頭部數據，所以它的數據傳輸量比輪詢和Comet技術小了很多。本文不詳細地介紹WebSocket規范，主要介紹下WebSocket在Java Web中的實現。

JavaEE 7中出了JSR-356:Java API for WebSocket規范。不少Web容器，如Tomcat,Nginx,Jetty等都支持WebSocket。Tomcat從7.0.27開始支持WebSocket，從7.0.47開始支持JSR-356，下面的Demo代碼也是需要部署在Tomcat7.0.47上才能運行。

新建一個dynamic web項目：

　　客戶端（Web主頁）代碼：

 1 <%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>
 2 <%
 3 String path = request.getContextPath();
 4 String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";
 5 %>
 6  
 7 <!DOCTYPE HTML>
 8 <html>
 9   <head>
10     <base href="<%=basePath%>">
11     <title>My WebSocket</title>
12   </head>
13    
14   <body>
15     Welcome<br/>
16     <input id="text" type="text" /><button onclick="send()">Send</button>    <button onclick="closeWebSocket()">Close</button>
17     <div id="message">
18     </div>
19   </body>
20    
21   <script type="text/javascript">
22       var websocket = null;
23        
24       //判斷當前瀏覽器是否支持WebSocket
25       if('WebSocket' in window){
26           websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/MyWebSocket/websocket");
27       }
28       else{
29           alert('Not support websocket')
30       }
31        
32       //連接發生錯誤的回調方法
33       websocket.onerror = function(){
34           setMessageInnerHTML("error");
35       };
36        
37       //連接成功建立的回調方法
38       websocket.onopen = function(event){
39           setMessageInnerHTML("open");
40       }
41        
42       //接收到消息的回調方法
43       websocket.onmessage = function(event){
44           setMessageInnerHTML(event.data);
45       }
46        
47       //連接關閉的回調方法
48       websocket.onclose = function(){
49           setMessageInnerHTML("close");
50       }
51        
52       //監聽窗口關閉事件，當窗口關閉時，主動去關閉websocket連接，防止連接還沒斷開就關閉窗口，server端會拋異常。
53       window.onbeforeunload = function(){
54           websocket.close();
55       }
56        
57       //將消息顯示在網頁上
58       function setMessageInnerHTML(innerHTML){
59           document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>';
60       }
61        
62       //關閉連接
63       function closeWebSocket(){
64           websocket.close();
65       }
66        
67       //發送消息
68       function send(){
69           var message = document.getElementById('text').value;
70           websocket.send(message);
71       }
72   </script>
73 </html>

Java Web后端代碼

 1 package com.chen.websocket;
 2 import java.io.IOException;
 3 import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
 4  
 5 import javax.websocket.OnClose;
 6 import javax.websocket.OnError;
 7 import javax.websocket.OnMessage;
 8 import javax.websocket.OnOpen;
 9 import javax.websocket.Session;
10 import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
11  
12 //該注解用來指定一個URI，客戶端可以通過這個URI來連接到WebSocket。類似Servlet的注解mapping。無需在web.xml中配置。
13 @ServerEndpoint("/websocket")
14 public class MyWebSocket {
15     //靜態變量，用來記錄當前在線連接數。應該把它設計成線程安全的。
16     private static int onlineCount = 0;
17      
18     //concurrent包的線程安全Set，用來存放每個客戶端對應的MyWebSocket對象。若要實現服務端與單一客戶端通信的話，可以使用Map來存放，其中Key可以為用戶標識
19     private static CopyOnWriteArraySet<MyWebSocket> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<MyWebSocket>();
20      
21     //與某個客戶端的連接會話，需要通過它來給客戶端發送數據
22     private Session session;
23      
24     /**
25      * 連接建立成功調用的方法
26      * @param session  可選的參數。session為與某個客戶端的連接會話，需要通過它來給客戶端發送數據
27      */
28     @OnOpen
29     public void onOpen(Session session){
30         this.session = session;
31         webSocketSet.add(this);     //加入set中
32         addOnlineCount();           //在線數加1
33         System.out.println("有新連接加入！當前在線人數為" + getOnlineCount());
34     }
35      
36     /**
37      * 連接關閉調用的方法
38      */
39     @OnClose
40     public void onClose(){
41         webSocketSet.remove(this);  //從set中刪除
42         subOnlineCount();           //在線數減1    
43         System.out.println("有一連接關閉！當前在線人數為" + getOnlineCount());
44     }
45      
46     /**
47      * 收到客戶端消息后調用的方法
48      * @param message 客戶端發送過來的消息
49      * @param session 可選的參數
50      */
51     @OnMessage
52     public void onMessage(String message, Session session) {
53         System.out.println("來自客戶端的消息:" + message);
54          
55         //群發消息
56         for(MyWebSocket item: webSocketSet){             
57             try {
58                 item.sendMessage(message);
59             } catch (IOException e) {
60                 e.printStackTrace();
61                 continue;
62             }
63         }
64     }
65      
66     /**
67      * 發生錯誤時調用
68      * @param session
69      * @param error
70      */
71     @OnError
72     public void onError(Session session, Throwable error){
73         System.out.println("發生錯誤");
74         error.printStackTrace();
75     }
76      
77     /**
78      * 這個方法與上面幾個方法不一樣。沒有用注解，是根據自己需要添加的方法。
79      * @param message
80      * @throws IOException
81      */
82     public void sendMessage(String message) throws IOException{
83         this.session.getBasicRemote().sendText(message);
84         //this.session.getAsyncRemote().sendText(message);
85     }
86  
87     public static synchronized int getOnlineCount() {
88         return onlineCount;
89     }
90  
91     public static synchronized void addOnlineCount() {
92         MyWebSocket.onlineCount++;
93     }
94      
95     public static synchronized void subOnlineCount() {
96         MyWebSocket.onlineCount--;
97     }
98 }

該Demo在以下環境測試過：

1.Jdk7+Tomcat7.0.47

2.Jdk7+Tomcat7.0.52

3.Jdk7+Tomcat8.0.3

4.Jdk7+Glassfish4

注意事項：在Eclipse或者MyEclipse中，需要添加Tomcat的library。直接拷貝Tomcat里lib目錄下的jar包有時會出錯。

文章轉載於: http://blog.chenzuhuang.com/archive/28.html

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