Java实现Websocket

Websocket介绍　　

　　在一个 WebSocket应用中, 服务器发布一个 WebSocket端点, 客户端使用这个端点的URI来连接服务器。建立连接之后,websocket协议是对称的;客户端和服务器可以在连接打开的任何时间相互发送消息,而且它们可以在任何时间关闭连接。客户端总是只连接到一 个服务器，而服务器可以接受多个客户端的连接。
　　WebSocket协议有两部分: 握手和数据传输。 客户端使用一个 WebSocket端点的 URI向它发送一个请求,发起握手过程。这个握手过程与现有基于 HTTP的基石出设施是兼容的:web服务器把它解释为一个 HTTP连接升级请求。
WebSocket支持文本消息(编码为 UTF-8 )和二进制消息。 WebSocket中的控制帧是close、 ping和pong(对ping帧的响应)。 ping和 pong帧可能还包含应用数据。websocket端点由采用以下形式的 URI表示:

• ws://host:port/path?query
• wss://host:port/path?query 　　　

ws模式表示一个未加密的 WebSocket连接, wss模式表示一个加密的连接。 port是可选的;对于未加密的连接,默认的端口号是80,对于加密连接。默认的端口号是443。 path部分指示服务器中一个端点的位置。 query部分是可选的。现代 web浏览器实理了 WebSocket协议, 并提供一个 Javascript API来连接端点，发送消息，以及为WebSocket事件指定回调方法（如打开连接、接收消息、关闭连接）。

在Java 中创建WebSocket应用　　

WebSocket Java API包括以下包：

• javax.websocket.server 包含创建和配置服务端点的注解、类和接口。
• javax.websocket包含客户端和服务端点公共的注解、类、和接口。

　　WebSocket端点是javax.websocket.Endpoint美的实例. WebSocket Java API允许创建两类端点: 可编程端点和注解端点。

可编程端点

　　通过扩展Endpoint类来创建一个端点：

package com.zhang;
import java.io.IOException;
import javax.websocket.Endpoint;
import javax.websocket.EndpointConfig;
import javax.websocket.MessageHandler;
import javax.websocket.Session;
public class EchoEndpoint extends Endpoint{
    @Override
    public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) {
        session.addMessageHandler(new MessageHandler.Whole<String>() {
            @Override
            public void onMessage(String msg) {
                try {
                    session.getBasicRemote().sendText("echo:" + msg);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

    }
}

　　在父类Endpoint有三个生命周期方法：onOpen、onClose、和onError，所以只需实现onOpen即可，后面两个默认为空操作。
　　创建完端点后，还需要把它启动起来，是通过ServerContainer.addEndpoint来启动。

package com.zhang;
import javax.servlet.ServletContextEvent;
import javax.servlet.ServletContextListener;
import javax.servlet.annotation.WebListener;
import javax.websocket.DeploymentException;
import javax.websocket.server.ServerContainer;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
@WebListener
public class EndpointListener implements ServletContextListener{
    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent context) {
        ServerContainer container = (ServerContainer) context.getServletContext()
                .getAttribute(ServerContainer.class.getName());
        ServerEndpointConfig config = ServerEndpointConfig.Builder.create(EchoEndpoint.class, "/echo").build();
        try {
            container.addEndpoint(config);
        } catch (DeploymentException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent arg0) {

    }
}

　　上面代码中，ServerContainer是通过context.getServletContext().getAttribute(ServerContainer.class.getName())来获得，这个在容器启动后，放在ServletContext中

注解端点

package com.zhang;
import java.io.IOException;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
@ServerEndpoint("/echo")
public class EchoEndpoint{
    @OnMessage
    public void onMessage(Session session,String msg) {
        try {
            session.getBasicRemote().sendText("echo:" + msg);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　用注解就比较简洁，不用通过在监听器里添加端点，容器启动后，自动添加端点。

收发二进制消息

　　服务端接收消息onMessage(String msg)，还是发消息session.getBasicRemote().sendText(“echo:”);都是字符串类，如果要收发二进制的内容，只需把参数名改成ByteBuffer或byte[]数组,例如onMessage(Session session,ByteBuffer buffer) {，session.getBasicRemote().sendBinary(ByteBuffer buffer)

维持客户端状态

　　由于容器会为每一个连接创建一个端点类实例, 所以可以定义并使用实例变量来存储客户端状态信息。另外, session.getUserProperties方法提供了一个可修改的映射来存储用户属性。

使用编码器和解码器

　　WebSocket Java API使用编码器和解码器为 WebSocket消息和定制 Java类型之间的转换提供支持。编码器取一个 Java对象,生成一种可以作为 WebSocket消息传输的表示;例如编码器通常会生成 JSON、 XML或二进制表示。解码器完成相反的功能,它读取一个WebSocket消息, 并创建一个 Java对象。这种机制可以简化 WebSocket应用, 因为这样可以使业务逻辑与对象的串行化和逆串行化解耦合。

编码器

　　在端点中实现以下某个接口:

• 对于文本消息实现 Enooder.Text;
• 对于二进制消息实现 Encoder.Binary

以下是把Java编码成JSON字符串

package com.zhang.quick;
import javax.websocket.EncodeException;
import javax.websocket.Encoder;
import javax.websocket.EndpointConfig;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
public class TextEncoder implements Encoder.Text<ChatMessage>{
    @Override
    public String encode(ChatMessage chat) throws EncodeException {
        return JSONObject.toJSONString(chat);
    }
    ...
}

在@ServerEndpoint注解中添加encoders

@ServerEndpoint(value="/chat",encoders={TextEncoder.class,MessageEncoder.class})
public class ChatEndpoint {

可以看到encoders是个Class数组，说明是可以有多个编码器。

解码器

　　实现以下某个接口

• 对于文本消息实现Decoder.Text。
• 对于二进制消息实现Decoder.Binary。

public class MessageDecoder implements Decoder.Text<ChatMessage>{
    @Override
    public ChatMessage decode(String json) throws DecodeException {
        return JSON.parseObject(json, ChatMessage.class);
    }
    ...
}

接下来，为@ServerEndpoint注解增加decoder参数
在@ServerEndpoint注解中添加encoders

@ServerEndpoint(value="/chat",encoders={TextEncoder.class,MessageEncoder.class}
,decoders={MessageDecoder.class})
public class ChatEndpoint {

WebSocket JavaScript编程方式

var webSocket = new WebSocket(
                'ws://localhost:8080/websocket/echo');
webSocket.onerror = function(event) {
    onError(event)
};
webSocket.onopen = function(event) {
    onOpen(event)
};
webSocket.onmessage = function(event) {
    onMessage(event)
};
function onMessage(event) {
    document.getElementById('messages').innerHTML += '<br />'
            + event.data;
}
function onOpen(event) {
    document.getElementById('messages').innerHTML = 'Connection established';
}
function onError(event) {
    alert(event.data);
}
function start() {
    webSocket.send('hello');
    return false;
}

代码中var webSocket = new WebSocket(‘ws://localhost:8080/websocket/echo’);里只是创建一个WebSocket对象，没有真正连接到服务器，只有当调用WebSocket.send时才开始连接。

参考资料

• 《Java EE 7权威指南》