手把手搭建WebSocket多人在线聊天室（SpringBoot+WebSocket）

前言

本文中搭建了一个简易的多人聊天室，使用了WebSocket的基础特性。

源代码来自老外的一篇好文：

https://www.callicoder.com/spring-boot-websocket-chat-example/

本文内容摘要：

• 初步理解WebSocket的前后端交互逻辑
• 手把手使用 SpringBoot + WebSocket 搭建一个多人聊天室Demo
• 代码源码及其解释
• 前端展示页面

此外，在下一篇文章中，我们将做到：

• 对该WebSocket聊天室进行分布式改造，同时部署多台机器来作为集群，支撑高并发。
• 保存用户session，并且在集群上实现session同步，比如实时展示当前在线的用户！

正文

WebSocket多人在线聊天室

本文工程源代码：

https://github.com/qqxx6661/springboot-websocket-demo

新建工程

我们新建一个SpringBoot2的项目工程，在默认依赖中，添加websocket依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

WebSocket 配置

我们先来设置websocket的配置，新建config文件夹，在里面新建类WebSocketConfig

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.messaging.simp.config.MessageBrokerRegistry;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.*;

@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {

    @Override
    public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
        registry.addEndpoint("/ws").withSockJS();
    }

    @Override
    public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
        registry.setApplicationDestinationPrefixes("/app");
        registry.enableSimpleBroker("/topic");
    }
}

代码解释：

@EnableWebSocketMessageBroker用于启用我们的WebSocket服务器。

我们实现了WebSocketMessageBrokerConfigurer接口，并实现了其中的方法。

在第一种方法中，我们注册一个websocket端点，客户端将使用它连接到我们的websocket服务器。

withSockJS()是用来为不支持websocket的浏览器启用后备选项，使用了SockJS。

方法名中的STOMP是来自Spring框架STOMP实现。 STOMP代表简单文本导向的消息传递协议。它是一种消息传递协议，用于定义数据交换的格式和规则。为啥我们需要这个东西？因为WebSocket只是一种通信协议。它没有定义诸如以下内容：如何仅向订阅特定主题的用户发送消息，或者如何向特定用户发送消息。我们需要STOMP来实现这些功能。

在configureMessageBroker方法中，我们配置一个消息代理，用于将消息从一个客户端路由到另一个客户端。

第一行定义了以“/app”开头的消息应该路由到消息处理方法（之后会定义这个方法）。

第二行定义了以“/topic”开头的消息应该路由到消息代理。消息代理向订阅特定主题的所有连接客户端广播消息。

在上面的示例中，我们使用的是内存中的消息代理。

之后也可以使用RabbitMQ或ActiveMQ等其他消息代理。

创建 ChatMessage 实体

ChatMessage用来在客户端和服务端中交互

我们新建model文件夹，创建实体类ChatMessage。

public class ChatMessage {
    private MessageType type;
    private String content;
    private String sender;

    public enum MessageType {
        CHAT,
        JOIN,
        LEAVE
    }

    public MessageType getType() {
        return type;
    }

    public void setType(MessageType type) {
        this.type = type;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getSender() {
        return sender;
    }

    public void setSender(String sender) {
        this.sender = sender;
    }
}

实体中，有三个字段：

• type:消息类型
• content：消息内容
• sender：发送者

类型有三种：

• CHAT: 消息
• JOIN：加入
• LEAVE：离开

创建Controller来接收和发送消息

创建controller文件夹，在controller文件夹添加类ChatController

import com.example.websocketdemo.model.ChatMessage;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.MessageMapping;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.Payload;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.SendTo;
import org.springframework.messaging.simp.SimpMessageHeaderAccessor;
import org.springframework.stereotype.Controller;

@Controller
public class ChatController {

    @MessageMapping("/chat.sendMessage")
    @SendTo("/topic/public")
    public ChatMessage sendMessage(@Payload ChatMessage chatMessage) {
        return chatMessage;
    }

    @MessageMapping("/chat.addUser")
    @SendTo("/topic/public")
    public ChatMessage addUser(@Payload ChatMessage chatMessage, 
                               SimpMessageHeaderAccessor headerAccessor) {
        // Add username in web socket session
        headerAccessor.getSessionAttributes().put("username", chatMessage.getSender());
        return chatMessage;
    }
}

代码解释：

我们在websocket配置中，从目的地以/app开头的客户端发送的所有消息都将路由到这些使用@MessageMapping注释的消息处理方法。

例如，具有目标/app/chat.sendMessage的消息将路由到sendMessage（）方法，并且具有目标/app/chat.addUser的消息将路由到addUser（）方法

添加WebSocket事件监听

完成了上述代码后，我们还需要对socket的连接和断连事件进行监听，这样我们才能广播用户进来和出去等操作。

创建listener文件夹，新建WebSocketEventListener类

import com.example.websocketdemo.model.ChatMessage;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.event.EventListener;
import org.springframework.messaging.simp.SimpMessageSendingOperations;
import org.springframework.messaging.simp.stomp.StompHeaderAccessor;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.socket.messaging.SessionConnectedEvent;
import org.springframework.web.socket.messaging.SessionDisconnectEvent;

@Component
public class WebSocketEventListener {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(WebSocketEventListener.class);

    @Autowired
    private SimpMessageSendingOperations messagingTemplate;

    @EventListener
    public void handleWebSocketConnectListener(SessionConnectedEvent event) {
        logger.info("Received a new web socket connection");
    }

    @EventListener
    public void handleWebSocketDisconnectListener(SessionDisconnectEvent event) {
        StompHeaderAccessor headerAccessor = StompHeaderAccessor.wrap(event.getMessage());

        String username = (String) headerAccessor.getSessionAttributes().get("username");
        if(username != null) {
            logger.info("User Disconnected : " + username);

            ChatMessage chatMessage = new ChatMessage();
            chatMessage.setType(ChatMessage.MessageType.LEAVE);
            chatMessage.setSender(username);

            messagingTemplate.convertAndSend("/topic/public", chatMessage);
        }
    }
}

代码解释：

我们已经在ChatController中定义的addUser（）方法中广播了用户加入事件。因此，我们不需要在SessionConnected事件中执行任何操作。

在SessionDisconnect事件中，编写代码用来从websocket会话中提取用户名，并向所有连接的客户端广播用户离开事件。

创建前端聊天室页面

我们在src/main/resources文件下创建前端文件，结构类似这样：

static
  └── css
       └── main.css
  └── js
       └── main.js
  └── index.html   

1. HTML文件 index.html

HTML文件包含用于显示聊天消息的用户界面。 它包括sockjs和stomp 两个js库。

SockJS是一个WebSocket客户端，它尝试使用本机WebSockets，并为不支持WebSocket的旧浏览器提供支持。 STOMP JS是javascript的stomp客户端。

笔者在文件里使用了国内的CDN源

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
      <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, minimum-scale=1.0">
      <title>Spring Boot WebSocket Chat Application</title>
      <link rel="stylesheet" href="/css/main.css" />
  </head>
  <body>
    <noscript>
      <h2>Sorry! Your browser doesn't support Javascript</h2>
    </noscript>

    <div id="username-page">
        <div class="username-page-container">
            <h1 class="title">Type your username</h1>
            <form id="usernameForm" name="usernameForm">
                <div class="form-group">
                    <input type="text" id="name" placeholder="Username" autocomplete="off" class="form-control" />
                </div>
                <div class="form-group">
                    <button type="submit" class="accent username-submit">Start Chatting</button>
                </div>
            </form>
        </div>
    </div>

    <div id="chat-page" class="hidden">
        <div class="chat-container">
            <div class="chat-header">
                <h2>Spring WebSocket Chat Demo</h2>
            </div>
            <div class="connecting">
                Connecting...
            </div>
            <ul id="messageArea">

            </ul>
            <form id="messageForm" name="messageForm">
                <div class="form-group">
                    <div class="input-group clearfix">
                        <input type="text" id="message" placeholder="Type a message..." autocomplete="off" class="form-control"/>
                        <button type="submit" class="primary">Send</button>
                    </div>
                </div>
            </form>
        </div>
    </div>

    <script src="https://cdn.bootcss.com/sockjs-client/1.1.4/sockjs.min.js"></script>
    <script src="https://cdn.bootcss.com/stomp.js/2.3.3/stomp.min.js"></script>
    <script src="/js/main.js"></script>
  </body>
</html>

2. JavaScript main.js

添加连接到websocket端点以及发送和接收消息所需的javascript。

'use strict';

var usernamePage = document.querySelector('#username-page');
var chatPage = document.querySelector('#chat-page');
var usernameForm = document.querySelector('#usernameForm');
var messageForm = document.querySelector('#messageForm');
var messageInput = document.querySelector('#message');
var messageArea = document.querySelector('#messageArea');
var connectingElement = document.querySelector('.connecting');

var stompClient = null;
var username = null;

var colors = [
    '#2196F3', '#32c787', '#00BCD4', '#ff5652',
    '#ffc107', '#ff85af', '#FF9800', '#39bbb0'
];

function connect(event) {
    username = document.querySelector('#name').value.trim();

    if(username) {
        usernamePage.classList.add('hidden');
        chatPage.classList.remove('hidden');

        var socket = new SockJS('/ws');
        stompClient = Stomp.over(socket);

        stompClient.connect({}, onConnected, onError);
    }
    event.preventDefault();
}


function onConnected() {
    // Subscribe to the Public Topic
    stompClient.subscribe('/topic/public', onMessageReceived);

    // Tell your username to the server
    stompClient.send("/app/chat.addUser",
        {},
        JSON.stringify({sender: username, type: 'JOIN'})
    )

    connectingElement.classList.add('hidden');
}


function onError(error) {
    connectingElement.textContent = 'Could not connect to WebSocket server. Please refresh this page to try again!';
    connectingElement.style.color = 'red';
}


function sendMessage(event) {
    var messageContent = messageInput.value.trim();
    if(messageContent && stompClient) {
        var chatMessage = {
            sender: username,
            content: messageInput.value,
            type: 'CHAT'
        };
        stompClient.send("/app/chat.sendMessage", {}, JSON.stringify(chatMessage));
        messageInput.value = '';
    }
    event.preventDefault();
}


function onMessageReceived(payload) {
    var message = JSON.parse(payload.body);

    var messageElement = document.createElement('li');

    if(message.type === 'JOIN') {
        messageElement.classList.add('event-message');
        message.content = message.sender + ' joined!';
    } else if (message.type === 'LEAVE') {
        messageElement.classList.add('event-message');
        message.content = message.sender + ' left!';
    } else {
        messageElement.classList.add('chat-message');

        var avatarElement = document.createElement('i');
        var avatarText = document.createTextNode(message.sender[0]);
        avatarElement.appendChild(avatarText);
        avatarElement.style['background-color'] = getAvatarColor(message.sender);

        messageElement.appendChild(avatarElement);

        var usernameElement = document.createElement('span');
        var usernameText = document.createTextNode(message.sender);
        usernameElement.appendChild(usernameText);
        messageElement.appendChild(usernameElement);
    }

    var textElement = document.createElement('p');
    var messageText = document.createTextNode(message.content);
    textElement.appendChild(messageText);

    messageElement.appendChild(textElement);

    messageArea.appendChild(messageElement);
    messageArea.scrollTop = messageArea.scrollHeight;
}


function getAvatarColor(messageSender) {
    var hash = 0;
    for (var i = 0; i < messageSender.length; i++) {
        hash = 31 * hash + messageSender.charCodeAt(i);
    }
    var index = Math.abs(hash % colors.length);
    return colors[index];
}

usernameForm.addEventListener('submit', connect, true)
messageForm.addEventListener('submit', sendMessage, true)

代码解释：

connect（）函数使用SockJS和stomp客户端连接到我们在Spring Boot中配置的/ws端点。

成功连接后，客户端订阅/topic/public，并通过向/app/chat.addUser目的地发送消息将该用户的名称告知服务器。

stompClient.subscribe()函数采用一种回调方法，只要消息到达订阅主题，就会调用该方法。

其它的代码用于在屏幕上显示和格式化消息。

3. CSS main.css

* {
    -webkit-box-sizing: border-box;
    -moz-box-sizing: border-box;
    box-sizing: border-box;
}

html,body {
    height: 100%;
    overflow: hidden;
}

body {
    margin: 0;
    padding: 0;
    font-weight: 400;
    font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif;
    font-size: 1rem;
    line-height: 1.58;
    color: #333;
    background-color: #f4f4f4;
    height: 100%;
}

body:before {
    height: 50%;
    width: 100%;
    position: absolute;
    top: 0;
    left: 0;
    background: #128ff2;
    content: "";
    z-index: 0;
}

.clearfix:after {
    display: block;
    content: "";
    clear: both;
}

.hidden {
    display: none;
}

.form-control {
    width: 100%;
    min-height: 38px;
    font-size: 15px;
    border: 1px solid #c8c8c8;
}

.form-group {
    margin-bottom: 15px;
}

input {
    padding-left: 10px;
    outline: none;
}

h1, h2, h3, h4, h5, h6 {
    margin-top: 20px;
    margin-bottom: 20px;
}

h1 {
    font-size: 1.7em;
}

a {
    color: #128ff2;
}

button {
    box-shadow: none;
    border: 1px solid transparent;
    font-size: 14px;
    outline: none;
    line-height: 100%;
    white-space: nowrap;
    vertical-align: middle;
    padding: 0.6rem 1rem;
    border-radius: 2px;
    transition: all 0.2s ease-in-out;
    cursor: pointer;
    min-height: 38px;
}

button.default {
    background-color: #e8e8e8;
    color: #333;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
}

button.primary {
    background-color: #128ff2;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
    color: #fff;
}

button.accent {
    background-color: #ff4743;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
    color: #fff;
}

#username-page {
    text-align: center;
}

.username-page-container {
    background: #fff;
    box-shadow: 0 1px 11px rgba(0, 0, 0, 0.27);
    border-radius: 2px;
    width: 100%;
    max-width: 500px;
    display: inline-block;
    margin-top: 42px;
    vertical-align: middle;
    position: relative;
    padding: 35px 55px 35px;
    min-height: 250px;
    position: absolute;
    top: 50%;
    left: 0;
    right: 0;
    margin: 0 auto;
    margin-top: -160px;
}

.username-page-container .username-submit {
    margin-top: 10px;
}


#chat-page {
    position: relative;
    height: 100%;
}

.chat-container {
    max-width: 700px;
    margin-left: auto;
    margin-right: auto;
    background-color: #fff;
    box-shadow: 0 1px 11px rgba(0, 0, 0, 0.27);
    margin-top: 30px;
    height: calc(100% - 60px);
    max-height: 600px;
    position: relative;
}

#chat-page ul {
    list-style-type: none;
    background-color: #FFF;
    margin: 0;
    overflow: auto;
    overflow-y: scroll;
    padding: 0 20px 0px 20px;
    height: calc(100% - 150px);
}

#chat-page #messageForm {
    padding: 20px;
}

#chat-page ul li {
    line-height: 1.5rem;
    padding: 10px 20px;
    margin: 0;
    border-bottom: 1px solid #f4f4f4;
}

#chat-page ul li p {
    margin: 0;
}

#chat-page .event-message {
    width: 100%;
    text-align: center;
    clear: both;
}

#chat-page .event-message p {
    color: #777;
    font-size: 14px;
    word-wrap: break-word;
}

#chat-page .chat-message {
    padding-left: 68px;
    position: relative;
}

#chat-page .chat-message i {
    position: absolute;
    width: 42px;
    height: 42px;
    overflow: hidden;
    left: 10px;
    display: inline-block;
    vertical-align: middle;
    font-size: 18px;
    line-height: 42px;
    color: #fff;
    text-align: center;
    border-radius: 50%;
    font-style: normal;
    text-transform: uppercase;
}

#chat-page .chat-message span {
    color: #333;
    font-weight: 600;
}

#chat-page .chat-message p {
    color: #43464b;
}

#messageForm .input-group input {
    float: left;
    width: calc(100% - 85px);
}

#messageForm .input-group button {
    float: left;
    width: 80px;
    height: 38px;
    margin-left: 5px;
}

.chat-header {
    text-align: center;
    padding: 15px;
    border-bottom: 1px solid #ececec;
}

.chat-header h2 {
    margin: 0;
    font-weight: 500;
}

.connecting {
    padding-top: 5px;
    text-align: center;
    color: #777;
    position: absolute;
    top: 65px;
    width: 100%;
}


@media screen and (max-width: 730px) {

    .chat-container {
        margin-left: 10px;
        margin-right: 10px;
        margin-top: 10px;
    }
}

@media screen and (max-width: 480px) {
    .chat-container {
        height: calc(100% - 30px);
    }

    .username-page-container {
        width: auto;
        margin-left: 15px;
        margin-right: 15px;
        padding: 25px;
    }

    #chat-page ul {
        height: calc(100% - 120px);
    }

    #messageForm .input-group button {
        width: 65px;
    }

    #messageForm .input-group input {
        width: calc(100% - 70px);
    }

    .chat-header {
        padding: 10px;
    }

    .connecting {
        top: 60px;
    }

    .chat-header h2 {
        font-size: 1.1em;
    }
}

整个项目结构如下：

启动

启动SpringBoot项目

效果入下：

补充：使用RabbitMQ代替内存作为消息代理

添加依赖：

<!-- RabbitMQ Starter Dependency -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

<!-- Following additional dependency is required for Full Featured STOMP Broker Relay -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-reactor-netty</artifactId>
</dependency>

然后将WebSocketConfig类中configureMessageBroker方法改为使用RabbitMq，完成！

public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
    registry.setApplicationDestinationPrefixes("/app");

    // Use this for enabling a Full featured broker like RabbitMQ
    registry.enableStompBrokerRelay("/topic")
            .setRelayHost("localhost")
            .setRelayPort(61613)
            .setClientLogin("guest")
            .setClientPasscode("guest");
}

如此一来，便可以通过RabbitMq进行消息的订阅。

总结

我们在本文中搭建了一个简易的多人聊天室，使用了WebSocket的特性。

本文工程源代码：

https://github.com/qqxx6661/springboot-websocket-demo

在下一篇文章中，我们将做到：

• WebSocket进行分布式改造，同时部署多台机器来作为集群，支撑高并发。
• 保存用户session，并且在集群上实现session同步，比如实时展示当前在线的用户！

下一篇文章过两天奉上，也可以关注我的公众号：Rude3Knife，就不会忘记了看，哈哈哈哈哈。

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我目前是一名后端开发工程师。主要关注后端开发，数据安全，爬虫，边缘计算等方向。

微信：yangzd1102

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