WebSocket实现前后端双向数据的实时推送

一、WebSocket简介

        WebSocket是一种网络通信协议，旨在实现客户端和服务器之间的双向、全双工通信。它在HTML5规范中被引入，用于替代基于传统HTTP协议的长轮询、轮询和流传输等方式，以提供更高效的实时数据传输。

WebSocket的特点

1. 双向通信：与传统的HTTP协议不同，WebSocket允许客户端和服务器之间的双向通信。客户端和服务器都可以在任何时候发送数据，而无需等待对方先发起请求。

2. 持久连接：WebSocket连接一旦建立，将会保持打开状态，直到客户端或服务器主动关闭连接。这减少了因频繁建立和关闭连接带来的开销。

3. 低延迟：由于WebSocket减少了请求头信息和频繁的握手过程，通信延迟显著降低，非常适合实时应用。

4. 基于消息：WebSocket通信是基于消息的，而不是基于请求-响应。这样可以更加灵活地传输数据。

WebSocket的工作原理

1. 握手阶段：客户端通过HTTP请求向服务器发起WebSocket握手请求。这个请求包含一个特殊的Upgrade头部，指示服务器将连接从HTTP升级到WebSocket协议。

2. 建立连接：服务器收到握手请求后，如果同意升级连接，则会返回一个101状态码的响应，表示协议切换成功。此时，WebSocket连接正式建立。

3. 数据传输：连接建立后，客户端和服务器可以通过WebSocket协议相互发送消息。这些消息可以是文本或二进制数据。

4. 关闭连接：当任意一方不再需要连接时，可以发送关闭请求来关闭WebSocket连接。连接关闭后，通信停止，资源释放。

二、数据实时推送的实现方式和应用场景

轮询 (Polling)

优点

1. 实现简单：实现和理解起来相对容易，使用传统的HTTP请求。
2. 浏览器兼容性好：几乎所有浏览器都支持，适用于所有的客户端。

缺点

1. 资源浪费：频繁的HTTP请求会消耗大量带宽和服务器资源，即使没有新数据时也会发送请求。
2. 延迟高：实时性差，因为需要等待下一个请求周期才能获取新数据。

使用场景

• 适用于低频更新和对实时性要求不高的应用，如定时刷新页面内容。

长连接 (HTTP Persistent Connection)

优点

1. 减少开销：在同一个TCP连接上进行多个HTTP请求，减少了建立和关闭连接的开销。
2. 提高效率：适用于连续请求的场景，提高了传输效率。

缺点

1. 资源占用：服务器需要维护连接状态，占用资源。
2. 不适合实时通信：虽然减少了建立连接的开销，但仍然是基于请求-响应模式，实时性不如WebSocket。

使用场景

• 适用于需要频繁请求数据的应用，如加载大量静态资源的网页。

WebSocket

优点

1. 双向通信：客户端和服务器都可以主动发送消息，实现全双工通信。
2. 低延迟：一旦连接建立，数据可以实时传输，延迟极低。
3. 高效：减少了HTTP头部和握手的开销，适合高频率的数据传输。

缺点

1. 复杂度高：实现和维护起来比轮询复杂，需要处理连接管理、心跳检测等。
2. 浏览器兼容性：虽然现代浏览器都支持，但在非常旧的浏览器上可能不支持。

使用场景

• 适用于高频率和低延迟的实时应用，如在线游戏、实时聊天、股票行情、协作编辑。

三、代码实现

1.pom.xml添加WebSocke依赖

<dependency>
   <groupId>org.springframework.bootgroupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-websocketartifactId>
dependency>

 2.WebSocke配置类

package com.example.websocketdemo;
 
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;
 
@Configuration
@EnableWebSocket // 启用WebSocket支持
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
 
    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        // 注册WebSocket处理程序，并设置WebSocket路径为 "/websocket"
        registry.addHandler(new MyWebSocketHandler(), "/websocket").setAllowedOrigins("*");
    }
}

 3.WebSocke服务类

package com.example.websocketdemo;
 
import org.springframework.web.socket.CloseStatus;
import org.springframework.web.socket.TextMessage;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;
 
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
 
public class MyWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {
 
    // 用于存储所有活动的WebSocket会话
    private static final Set sessions = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
 
    // 处理接收到的文本消息
    @Override
    protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
        String payload = message.getPayload(); // 获取消息内容
        System.out.println("Received: " + payload); // 打印接收到的消息
        session.sendMessage(new TextMessage("Server received: " + payload)); // 回复消息给客户端
 
        // 发送当前连接人数
        broadcast("Current number of connections: " + sessions.size());
    }
 
    // 处理WebSocket连接建立
    @Override
    public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
        sessions.add(session); // 添加会话到集合
        System.out.println("Connected: " + session.getId());
 
        // 发送当前连接人数
        broadcast("New connection established. Current number of connections: " + sessions.size());
    }
 
    // 处理WebSocket连接关闭
    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        sessions.remove(session); // 从集合中移除会话
        System.out.println("Disconnected: " + session.getId());
 
        // 发送当前连接人数
        broadcast("Connection closed. Current number of connections: " + sessions.size());
    }
 
    // 向所有连接的客户端广播消息
    private void broadcast(String message) {
        for (WebSocketSession session : sessions) {
            if (session.isOpen()) {
                try {
                    session.sendMessage(new TextMessage(message));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

  3.创建启动类

package com.example.websocketdemo;
 
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
 
@SpringBootApplication
public class WebsocketDemoApplication {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WebsocketDemoApplication.class, args); // 启动Spring Boot应用
    }
}

四、测试WebSocket连接

可以使用浏览器的控制台进行测试：

let socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/websocket");
 
socket.onopen = function(e) {
  console.log("[open] Connection established");
  socket.send("Hello Server!"); // 发送消息给服务器
};
 
socket.onmessage = function(event) {
  console.log(`[message] Data received from server: ${event.data}`); // 处理服务器返回的消息
};
 
socket.onclose = function(event) {
  if (event.wasClean) {
    console.log(`[close] Connection closed cleanly, code=${event.code} reason=${event.reason}`);
  } else {
    console.error('[close] Connection died'); // 处理连接关闭
  }
};
 
socket.onerror = function(error) {
  console.error(`[error] ${error.message}`); // 处理错误
};