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websocket 实现后端主动前端推送数据、及时通讯(vue3 + springboot)

2024年08月02日 Java 我要评论
WebSocket 是一种全双工通信协议,用于在 Web 浏览器和服务器之间建立持久的连接。WebSocket 协议由 IETF 定为标准,WebSocket API 由 W3C 定为标准。一旦 Web 客户端与服务器建立连接,之后的全部数据通信都通过这个连接进行。可以互相发送 JSON、XML、HTML 或图片等任意格式的数据。都是基于 TCP 的应用层协议。都使用 Request/Response 模型进行连接的建立。可以在网络中传输数据。

简介

websocket 是一种全双工通信协议,用于在 web 浏览器和服务器之间建立持久的连接。

  1. websocket 协议由 ietf 定为标准,websocket api 由 w3c 定为标准。
  2. 一旦 web 客户端与服务器建立连接,之后的全部数据通信都通过这个连接进行。
  3. 可以互相发送 json、xml、html 或图片等任意格式的数据。

websocket 与 http 协议的异同:

相同点:

  • 都是基于 tcp 的应用层协议。
  • 都使用 request/response 模型进行连接的建立。
  • 可以在网络中传输数据。

不同点:

  • websocket 使用 http 来建立连接,但定义了一系列新的 header 域,这些域在 http 中并不会使用。
  • websocket 支持持久连接,而 http 协议不支持持久连接。

websocket 优点:
高效性: 允许在一条 websocket 连接上同时并发多个请求,避免了传统 http 请求的多个 tcp 连接。
websocket 的长连接特性提高了效率,避免了 tcp 慢启动和连接握手的开销。
节省带宽:http 协议的头部较大,且请求中的大部分头部内容是重复的。websocket 复用长连接,避免了这一问题。
服务器推送:websocket 支持服务器主动推送消息,实现实时消息通知。

websocket 缺点:
长期维护成本:服务器需要维护长连接,成本较高。
浏览器兼容性:不同浏览器对 websocket 的支持程度不一致。
受网络限制:websocket 是长连接,受网络限制较大,需要处理好重连。

websocket 应用场景:

  • 实时通信领域:
  • 社交聊天弹幕
  • 多玩家游戏
  • 协同编辑
  • 股票基金实时报价
  • 体育实况更新
  • 视频会议/聊天
  • 基于位置的应用
  • 在线教育
  • 智能家居等需要高实时性的场景。

一、后端代码

1、安装核心jar包: spring-boot-starter-websocket
<dependencies>
        <!-- springboot websocket -->
        <dependency>
            <groupid>org.springframework.boot</groupid>
            <artifactid>spring-boot-starter-websocket</artifactid>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupid>cn.hutool</groupid>
            <artifactid>hutool-all</artifactid>
            <version>5.1.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupid>com.alibaba</groupid>
            <artifactid>fastjson</artifactid>
            <version>2.0.22</version>
        </dependency>

    </dependencies>
2. 来一个配置类注入
package com.codese.config;

import org.springframework.context.annotation.bean;
import org.springframework.context.annotation.configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.serverendpointexporter;

@configuration
public class websocketconfig2 {
    @bean
    public serverendpointexporter serverendpointexporter(){
        return new serverendpointexporter();
    }
}
3. 写个基础websocket服务
import cn.hutool.log.log;
import cn.hutool.log.logfactory;
import com.alibaba.fastjson.json;
import com.alibaba.fastjson.jsonobject;
//import org.apache.commons.lang3.stringutils;
import org.springframework.stereotype.component;
import org.springframework.util.stringutils;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.pathparam;
import javax.websocket.server.serverendpoint;
import java.io.ioexception;
import java.util.concurrent.concurrenthashmap;


/**
 * @classname: 开启websocket支持
 */
@serverendpoint("/dev-api/websocket/{userid}")
@component
public class websocketserver {

    static log log = logfactory.get(websocketserver.class);
    /**
     * 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。
     */
    private static concurrenthashmap<string, websocketserver> websocketmap = new concurrenthashmap<>();
    /**
     * 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;
    /**
     * 接收userid
     */
    private string userid = "";

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @onopen
    public void onopen(session session, @pathparam("userid") string userid) {
        this.session = session;
        this.userid = userid;
        if (websocketmap.containskey(userid)) {
            websocketmap.remove(userid);
            websocketmap.put(userid, this);
            //加入set中
        } else {
            websocketmap.put(userid, this);
            //加入set中
            addonlinecount();
            //在线数加1
        }

        log.info("用户连接:" + userid + ",当前在线人数为:" + getonlinecount());

        try {
            sendmessage("连接成功");
        } catch (ioexception e) {
            log.error("用户:" + userid + ",网络异常!!!!!!");
        }
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @onclose
    public void onclose() {
        if (websocketmap.containskey(userid)) {
            websocketmap.remove(userid);
            //从set中删除
            subonlinecount();
        }
        log.info("用户退出:" + userid + ",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
     */
    @onmessage
    public void onmessage(string message, session session) {
        log.info("用户消息:" + userid + ",报文:" + message);
        //可以群发消息
        //消息保存到数据库、redis

        if (! stringutils.isempty(message)) {
            try {
                //解析发送的报文
                jsonobject jsonobject = json.parseobject(message);

            } catch (exception e) {
                e.printstacktrace();
            }
        }
    }

    /**
     * @param session
     * @param error
     */
    @onerror
    public void onerror(session session, throwable error) {
        log.error("用户错误:" + this.userid + ",原因:" + error.getmessage());
        error.printstacktrace();
    }

    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    public void sendmessage(string message) throws ioexception {
        this.session.getbasicremote().sendtext(message);
    }


    /**
     * 实现服务器主动推送
     */
    public static void sendallmessage(string message) throws ioexception {
        concurrenthashmap.keysetview<string, websocketserver> userids = websocketmap.keyset();
        for (string userid : userids) {
            websocketserver websocketserver = websocketmap.get(userid);
            websocketserver.session.getbasicremote().sendtext(message);
            system.out.println("websocket实现服务器主动推送成功userids====" + userids);
        }
    }

    /**
     * 发送自定义消息
     */
    public static void sendinfo(string message, @pathparam("userid") string userid) throws ioexception {
        log.info("发送消息到:" + userid + ",报文:" + message);
        if (!stringutils.isempty(message) && websocketmap.containskey(userid)) {
            websocketmap.get(userid).sendmessage(message);
        } else {
            log.error("用户" + userid + ",不在线!");
        }
    }

    public static synchronized int getonlinecount() {
        return onlinecount;
    }

    public static synchronized void addonlinecount() {
        websocketserver.onlinecount++;
    }

    public static synchronized void subonlinecount() {
        websocketserver.onlinecount--;
    }
}
4. 写一个测试类,定时向客户端推送数据或者可以发起请求推送
package com.codese.controller;

import com.alibaba.fastjson2.jsonobject;
import com.codese.config.websocketserver;
import org.springframework.scheduling.annotation.scheduled;
import org.springframework.web.bind.annotation.postmapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.requestmapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.restcontroller;

import java.time.localdatetime;
import java.time.format.datetimeformatter;
import java.util.hashmap;
import java.util.map;



@restcontroller
@requestmapping("/money")
public class test {

    //设置定时十秒一次
    @scheduled(cron = "0/10 * * * * ?")
    @postmapping("/send")
    public string sendmessage() throws exception {
        map<string,object> map = new hashmap<>();

        // 获取当前日期和时间
        localdatetime nowdatetime = localdatetime.now();
        datetimeformatter datetimeformatter = datetimeformatter.ofpattern("yyyy-mm-dd hh:mm:ss");
        system.out.println(datetimeformatter.format(nowdatetime));
        map.put("server_time",datetimeformatter.format(nowdatetime));
        map.put("server_code","200");
        map.put("server_message","这是服务器推送到客户端的消息哦!!");
        jsonobject jsonobject =  new jsonobject(map);
        websocketserver.sendallmessage(jsonobject.tostring());
        return jsonobject.tostring();
    }

}

5. 启动springboot
package com.codese;

import org.springframework.boot.springapplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.springbootapplication;
import org.springframework.boot.web.servlet.servletcomponentscan;
import org.springframework.scheduling.annotation.enablescheduling;

@enablescheduling //定时任务
@servletcomponentscan //websocket
@springbootapplication
public class websocketappmain {
    public static void main(string[] args) {
        springapplication.run(websocketappmain.class);
    }
}

使用网上的测试工具试一下:http://coolaf.com/tool/chattest 或者http://www.jsons.cn/websocket/
效果如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

二、前端代码

使用vue3和原生websocket

1、简单写一个websocket的公共类

需求:commentutil/websockettool.js

//需求:在javascript中实现websocket连接失败后3分钟内尝试重连3次的功能,你可以设置一个重连策略,
//     包括重连的间隔时间、尝试次数以及总时间限制。

/**
 * @param {string} url  url to connect
 * @param {number} maxreconnectattempts maximum number of times
 * @param {number} reconnect timeout
 * @param {number} reconnecttimeout timeout
 *
 */
class websocketreconnect {
 
  constructor(url, maxreconnectattempts = 3, reconnectinterval = 20000, maxreconnecttime = 180000) {
    this.url = url
    this.maxreconnectattempts = maxreconnectattempts
    this.reconnectinterval = reconnectinterval
    this.maxreconnecttime = maxreconnecttime
    this.reconnectcount = 0
    this.reconnecttimeout = null
    this.starttime = null
    this.socket = null

    this.connect()
  }

  //连接操作
  connect() {
    console.log('connecting...')
    this.socket = new websocket(this.url)

    //连接成功建立的回调方法
    this.socket.onopen = () => {
      console.log('websocket connection opened!')
      this.clearreconnecttimeout()
      this.reconnectcount = 0
    }
    //连接关闭的回调方法
    this.socket.onclose = (event) => {
      console.log('websocket connection closed:', event)
      this.handleclose()
    }
    //连接发生错误的回调方法
    this.socket.onerror = (error) => {
      console.error('websocket connection error:', error)
      this.handleclose() //重连
    }
  }

  //断线重连操作
  handleclose() {
    if (this.reconnectcount < this.maxreconnectattempts && (this.starttime === null || 
    date.now() - this.starttime < this.maxreconnecttime)) {
      this.reconnectcount++
      console.log(`正在尝试重连 (${this.reconnectcount}/${this.maxreconnectattempts})次...`)
      this.reconnecttimeout = settimeout(() => {
        this.connect()
      }, this.reconnectinterval)

      if (this.starttime === null) {
        this.starttime = date.now()
      }
    } else {
      console.log('超过最大重连次数或重连时间超时,已放弃连接!max reconnect attempts reached or exceeded max reconnect time. giving up.')
      this.reconnectcount = 0 // 重置连接次数0
      this.starttime = null // 重置开始时间
    }
  }

  //清除重连定时器
  clearreconnecttimeout() {
    if (this.reconnecttimeout) {
      cleartimeout(this.reconnecttimeout)
      this.reconnecttimeout = null
    }
  }

  //关闭连接
  close() {
    if (this.socket && this.socket.readystate === websocket.open) {
      this.socket.close()
    }
    this.clearreconnecttimeout()
    this.reconnectcount = 0
    this.starttime = null
  }
}

// websocketreconnect 类封装了websocket的连接、重连逻辑。
// maxreconnectattempts 是最大重连尝试次数。
// reconnectinterval 是每次重连尝试之间的间隔时间。
// maxreconnecttime 是总的重连时间限制,超过这个时间后不再尝试重连。
// reconnectcount 用于记录已经尝试的重连次数。
// starttime 用于记录开始重连的时间。
// connect 方法用于建立websocket连接,并设置相应的事件监听器。
// handleclose 方法在websocket连接关闭或发生错误时被调用,根据条件决定是否尝试重连。
// clearreconnecttimeout 方法用于清除之前设置的重连定时器。
// close 方法用于关闭websocket连接,并清除重连相关的状态。

// 使用示例
// const websocketreconnect = new websocketreconnect('ws://your-websocket-url')
// 当不再需要websocket连接时,可以调用close方法
// websocketreconnect.close();

export default websocketreconnect

2、在任意vue页面
<template>
    <div>
      <el-input v-model="textarea1" :rows="5" type="textarea" placeholder="请输入" />
    </div>
</template>

<script setup>
import { ref, reactive,, onmounted, onunmounted } from 'vue'
import websocketreconnect from '@/commentutil/websockettool'

// --------------------------------------------
let textarea1 = ref('【消息】---->')
let websocket = null
//判断当前浏览器是否支持websocket
if ('websocket' in window) {
  //连接websocket节点
  websocket = new websocketreconnect('ws://127.0.0.1:8080' + '/dev-api/websocket/1122334455')
} else {
  alert('浏览器不支持websocket')
}

//接收到消息的回调方法
websocket.socket.onmessage = function (event) {
  let data = event.data
  console.log('后端传递的数据:' + data)
  //将后端传递的数据渲染至页面
  textarea1.value = textarea1.value + data + '\n' + '【消息】---->'
}
//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 () {
  websocket.close()
}
//关闭连接
function closewebsocket() {
  websocket.close()
}
//发送消息
function send() {
  websocket.socket.send({ kk: 123 })
}

//------------------------------------
</script>

<style scoped>

</style>

效果:
在这里插入图片描述

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