Spring Boot系列十六 WebSocket简介和spring boot集成简单消息代理_configuremessagebroker

1. 概述

本文介绍webSocket相关的内容，主要有如下内容：

• WebSocket的诞生的背景、运行机制和抓包分析
• WebSocket 的应用场景、服务端和浏览器的版本要求
• Spring 内嵌的简单消息代理 和 消息流程图
• 在Spring boot中集成websocket，并介绍stomp、sockjs的用法
• 介绍拦截器HandshakeInterceptor和ChannelInterceptor，并演示拦截器的用法
• @SendTo和@SendToUser用法和区别

2. WebSocket的诞生的背景、运行机制和抓包分析

2.1. Websocket诞生的背景

对于需要实时响应、高并发的应用，传统的请求-响应模式的 Web的效率不是很好。在处理此类业务场景时，通常采用的方案有:

• 轮询,此方法容易浪费带宽，效率低下
• 基于 Flash，AdobeFlash 通过自己的 Socket 实现完成数据交换，再利用 Flash 暴露出相应的接口为 JavaScript 调用，从而达到实时传输目的。但是现在flash没落了，此方法不好用
• MQTT，Comet 开源框架，这些技术在大流量的情况，效果不是很好

在此背景下， HTML5规范中的(有 Web TCP 之称的) WebSocket ，就是一种高效节能的双向通信机制来保证数据的实时传输。

2.2. WebSocket 运行机制

WebSocket 是 HTML5 一种新的协议。它建立在 TCP 之上，实现了客户端和服务端全双工异步通信.

它和 HTTP 最大不同是：
- WebSocket 是一种双向通信协议，WebSocket 服务器和 Browser/Client Agent 都能主动的向对方发送或接收数据；
- WebSocket 需要类似 TCP 的客户端和服务器端通过握手连接，连接成功后才能相互通信。

传统 HTTP 请求响应客户端服务器交互图

WebSocket 请求响应客户端服务器交互图

对比上面两图，相对于传统 HTTP 每次请求-应答都需要客户端与服务端建立连接的模式，WebSocket 一旦 WebSocket 连接建立后，后续数据都以帧序列的形式传输。在客户端断开 WebSocket 连接或 Server 端断掉连接前，不需要客户端和服务端重新发起连接请求，这样保证websocket的性能优势，实时性优势明显

2.3. WebSocket抓包分析

我们再通过客户端和服务端交互的报文看一下 WebSocket 通讯与传统 HTTP 的不同：

WebSocket 客户连接服务端端口，执行双方握手过程，客户端发送数据格式类似：
请求 ：

• “Upgrade：websocket”参数值表明这是 WebSocket 类型请求
• “Sec-WebSocket-Key”是 WebSocket 客户端发送的一个 base64
  编码的密文，要求服务端必须返回一个对应加密的“Sec-WebSocket-Accept”应答，否则客户端会抛出“Error during WebSocket handshake”错误，并关闭连接。

服务端收到报文后返回的数据格式类似：

• “Sec-WebSocket-Accept”的值是服务端采用与客户端一致的密钥计算出来后返回客户端的
• “HTTP/1.1 101” : Switching Protocols”表示服务端接受 WebSocket 协议的客户端连接，经过这样的请求-响应处理后，客户端服务端的 WebSocket 连接握手成功, 后续就可以进行 TCP 通讯了
  

3. WebSocket 的应用场景、服务端和浏览器的版本要求

3.1. 使用websocket的场景

客户端和服务器需要以高频率和低延迟交换事件。 对时间延迟都非常敏感，并且还需要以高频率交换各种各样的消息

3.2. 服务端和浏览器的版本要求

WebSocket 服务端在各个主流应用服务器厂商中已基本获得符合 JEE JSR356 标准规范 API 的支持。当前支持websocket的版本:Tomcat 7.0.47+, Jetty 9.1+, GlassFish 4.1+, WebLogic 12.1.3+, and Undertow 1.0+ (and WildFly 8.0+).

浏览器的支持版本：
查看所有支持websocket浏览器的连接：

4. Spring 内嵌的简单消息代理 和 消息流程图

4.1. Simple Broker

Spring 内置简单消息代理。这个代理处理来自客户端的订阅请求，将它们存储在内存中，并将消息广播到具有匹配目标的连接客户端

4.2. 消息流程图

下图是使用简单消息代理的流程图

上图3个消息通道说明如下：

• “clientInboundChannel” — 用于传输从webSocket客户端接收的消息 
• “clientOutboundChannel” — 用于传输向webSocket客户端发送的消息
• “brokerChannel” — 用于传输从服务器端应用程序代码向消息代理发送消息

5. 在Spring boot中集成websocket，并介绍stomp、sockjs的用法

5.1. pom.xml

<!-- 引入 websocket 依赖类-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>
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5.2. POJO类

RequestMessage： 浏览器向服务端请求的消息

public class RequestMessage {
    private String name;

// set/get略
}
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ResponseMessage: 服务端返回给浏览器的消息

public class ResponseMessage {
    private String responseMessage;

// set/get略
}
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5.3. BroadcastCtl

此类是@Controller类

• broadcastIndex()方法：使用 @RequestMapping转到的页面
• broadcast()方法上的注解说明
  
  • @MessageMapping：指定要接收消息的地址，类似@RequestMapping
  • @SendTo默认消息将被发送到与传入消息相同的目的地，但是目的地前面附加前缀（默认情况下为“/topic”}

@Controller
public class BroadcastCtl {
   
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(BroadcastCtl.class);

    // 收到消息记数
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    /**
     * @MessageMapping 指定要接收消息的地址，类似@RequestMapping。除了注解到方法上，也可以注解到类上
     * @SendTo默认 消息将被发送到与传入消息相同的目的地
     * 消息的返回值是通过{@link org.springframework.messaging.converter.MessageConverter}进行转换
     * @param requestMessage
     * @return
     */
    &
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