Java后端WebSocket的Tomcat实现
一.WebSocket简单介绍
随着互联网的发展，传统的HTTP协议已经很难满足Web应用日益复杂的需求了。近年来，随着HTML5的诞生，WebSocket协议被提出，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，扩展了浏览器与服务端的通信功能，使服务端也能主动向客户端发送数据。
我们知道，传统的HTTP协议是无状态的，每次请求（request）都要由客户端（如 浏览器）主动发起，服务端进行处理后返回response结果，而服务端很难主动向客户端发送数据；这种客户端是主动方，服务端是被动方的传统Web模式 对于信息变化不频繁的Web应用来说造成的麻烦较小，而对于涉及实时信息的Web应用却带来了很大的不便，如带有即时通信、实时数据、订阅推送等功能的应 用。在WebSocket规范提出之前，开发人员若要实现这些实时性较强的功能，经常会使用折衷的解决方法：轮询（polling）和Comet技术。其实后者本质上也是一种轮询，只不过有所改进。
轮询是最原始的实现实时Web应用的解决方案。轮询技术要求客户端以设定的时间间隔周期性地向服务端发送请求，频繁地查询是否有新的数据改动。明显地，这种方法会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源。
Comet技术又可以分为长轮询和流技术。长轮询改进了上述的轮询技术，减小了无用的请求。它会为某些数据设定过期时间，当数据过期后才会向服务端发送请求；这种机制适合数据的改动不是特别频繁的情况。流技术通常是指客户端使用一个隐藏的窗口与服务端建立一个HTTP长连接，服务端会不断更新连接状态以保持HTTP长连接存活；这样的话，服务端就可以通过这条长连接主动将数据发送给客户端；流技术在大并发环境下，可能会考验到服务端的性能。
这两种技术都是基于请求-应答模式，都不算是真正意义上的实时技术；它们的每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上，并且开发复杂度也较大。
伴随着HTML5推出的WebSocket，真正实现了Web的实时通信，使B/S模式具备了C/S模式的实时通信能力。WebSocket的工作流程是这 样的：浏览器通过JavaScript向服务端发出建立WebSocket连接的请求，在WebSocket连接建立成功后，客户端和服务端就可以通过 TCP连接传输数据。因为WebSocket连接本质上是TCP连接，不需要每次传输都带上重复的头部数据，所以它的数据传输量比轮询和Comet技术小 了很多。本文不详细地介绍WebSocket规范，主要介绍下WebSocket在Java Web中的实现。
JavaEE 7中出了JSR-356:Java API for WebSocket规范。不少Web容器，如Tomcat,Nginx,Jetty等都支持WebSocket。Tomcat从7.0.27开始支持 WebSocket，从7.0.47开始支持JSR-356，下面的Demo代码也是需要部署在Tomcat7.0.47以上的版本才能运行。
二.WebSocket示例
2.1.新建JavaWeb测试项目
在pom.xml中添加Jar包依赖
1 <dependency> 2 <groupId>javax</groupId> 3 <artifactId>javaee-api</artifactId> 4 <version>7.0</version> 5 <scope>provided</scope> 6 </dependency>
客户端（Web主页）代码：
1 <%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" %> 2 <!DOCTYPE html> 3 <html> 4 <head> 5 <title>Java后端WebSocket的Tomcat实现</title> 6 </head> 7 <body> 8 Welcome<br/><input id="text" type="text"/> 9 <button onclick="send()">发送消息</button> 10 <hr/> 11 <button onclick="closeWebSocket()">关闭WebSocket连接</button> 12 <hr/> 13 <div id="message"></div> 14 </body> 15 16 <script type="text/javascript"> 17 var websocket = null; 18 //判断当前浏览器是否支持WebSocket 19 if ('WebSocket' in window) { 20 websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/websocket"); 21 } 22 else { 23 alert('当前浏览器 Not support websocket') 24 } 25 26 //连接发生错误的回调方法 27 websocket.onerror = function () { 28 setMessageInnerHTML("WebSocket连接发生错误"); 29 }; 30 31 //连接成功建立的回调方法 32 websocket.onopen = function () { 33 setMessageInnerHTML("WebSocket连接成功"); 34 } 35 36 //接收到消息的回调方法 37 websocket.onmessage = function (event) { 38 setMessageInnerHTML(event.data); 39 } 40 41 //连接关闭的回调方法 42 websocket.onclose = function () { 43 setMessageInnerHTML("WebSocket连接关闭"); 44 } 45 46 //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。 47 window.onbeforeunload = function () { 48 closeWebSocket(); 49 } 50 51 //将消息显示在网页上 52 function setMessageInnerHTML(innerHTML) { 53 document.getElementById('message').innerHTML += innerHTML + '<br/>'; 54 } 55 56 //关闭WebSocket连接 57 function closeWebSocket() { 58 websocket.close(); 59 } 60 61 //发送消息 62 function send() { 63 var message = document.getElementById('text').value; 64 websocket.send(message); 65 } 66 </script> 67 </html>
Java Web后端代码
1 package me.gacl.websocket; 2 3 import java.io.IOException; 4 import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet; 5 6 import javax.websocket.*; 7 import javax.websocket.server.ServerEndpoint; 8 9 /** 10 * @ServerEndpoint 注解是一个类层次的注解，它的功能主要是将目前的类定义成一个websocket服务器端, 11 * 注解的值将被用于监听用户连接的终端访问URL地址,客户端可以通过这个URL来连接到WebSocket服务器端 12 */ 13 @ServerEndpoint("/websocket") 14 public class WebSocketTest { 15 //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。 16 private static int onlineCount = 0; 17 18 //concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的MyWebSocket对象。若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识 19 private static CopyOnWriteArraySet<WebSocketTest> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<WebSocketTest>(); 20 21 //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 22 private Session session; 23 24 /** 25 * 连接建立成功调用的方法 26 * @param session 可选的参数。session为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 27 */ 28 @OnOpen 29 public void onOpen(Session session){ 30 this.session = session; 31 webSocketSet.add(this); //加入set中 32 addOnlineCount(); //在线数加1 33 System.out.println("有新连接加入！当前在线人数为" + getOnlineCount()); 34 } 35 36 /** 37 * 连接关闭调用的方法 38 */ 39 @OnClose 40 public void onClose(){ 41 webSocketSet.remove(this); //从set中删除 42 subOnlineCount(); //在线数减1 43 System.out.println("有一连接关闭！当前在线人数为" + getOnlineCount()); 44 } 45 46 /** 47 * 收到客户端消息后调用的方法 48 * @param message 客户端发送过来的消息 49 * @param session 可选的参数 50 */ 51 @OnMessage 52 public void onMessage(String message, Session session) { 53 System.out.println("来自客户端的消息:" + message); 54 //群发消息 55 for(WebSocketTest item: webSocketSet){ 56 try { 57 item.sendMessage(message); 58 } catch (IOException e) { 59 e.printStackTrace(); 60 continue; 61 } 62 } 63 } 64 65 /** 66 * 发生错误时调用 67 * @param session 68 * @param error 69 */ 70 @OnError 71 public void onError(Session session, Throwable error){ 72 System.out.println("发生错误"); 73 error.printStackTrace(); 74 } 75 76 /** 77 * 这个方法与上面几个方法不一样。没有用注解，是根据自己需要添加的方法。 78 * @param message 79 * @throws IOException 80 */ 81 public void sendMessage(String message) throws IOException{ 82 this.session.getBasicRemote().sendText(message); 83 //this.session.getAsyncRemote().sendText(message); 84 } 85 86 public static synchronized int getOnlineCount() { 87 return onlineCount; 88 } 89 90 public static synchronized void addOnlineCount() { 91 WebSocketTest.onlineCount++; 92 } 93 94 public static synchronized void subOnlineCount() { 95 WebSocketTest.onlineCount--; 96 } 97 }
1.2.运行效果
同时打开Google浏览器和火狐浏览器进行多客户端模拟测试,运行效果如下:
该Demo在Jdk1.7+Tomcat7.0.65下环境测试过,示例项目代码下载
本篇博客的大部分内容转载自http://blog.chenzuhuang.com/archive/28.html,然后在此基础上进行完善,在此对作者表示感谢.
