前言
当涉及到在Spring Boot应用程序中整合WebSocket时，我们可以使用Spring框架提供的功能来实现实时双向通信。WebSocket是一种在Web浏览器和服务器之间进行全双工通信的协议，它允许服务器主动向客户端发送消息，而不需要客户端发起请求。
在本博客中，我们将探讨如何在Spring Boot应用程序中使用WebSocket来建立实时通信。我们将通过一个简单的示例来演示如何配置和使用WebSocket，以及如何处理客户端与服务器之间的消息传递。
首先，我们将介绍WebSocket的基本概念和工作原理，然后引入Spring WebSocket模块，并展示如何配置和启用WebSocket支持。接下来，我们将创建一个WebSocket控制器，处理客户端连接和消息的收发。最后，我们将创建一个前端页面来展示实时通信的效果。
一、WebSocket的基本概念和工作原理
WebSocket是一种在Web浏览器和服务器之间进行全双工通信的协议，它允许服务器主动向客户端发送消息，而不需要客户端发起请求。相比于传统的基于HTTP的轮询技术，WebSocket可以实现更加高效、实时的双向通信。
WebSocket的基本概念和工作原理如下：
1.握手阶段
在WebSocket连接建立之前，需要进行一次握手过程。客户端向服务器发送一个HTTP请求，请求头中包含了Upgrade和Connection字段，表明客户端希望将当前的HTTP连接升级为WebSocket连接。服务器收到请求后，验证请求头信息并响应一个HTTP 101 Switching Protocols响应，表示升级成功，此时WebSocket连接建立完成。
2.数据传输阶段
WebSocket连接建立后，客户端和服务器之间可以进行双向通信。客户端和服务器都可以随时向对方发送消息，并且不需要进行额外的请求和响应。通信过程中，数据以二进制或文本的形式进行传输。
3.断开连接阶段
当客户端或服务器想要关闭WebSocket连接时，可以发送一个特殊的关闭帧，表示结束通信。接收到关闭帧后，对方也会发送一个关闭帧进行确认。之后，WebSocket连接会被断开，通信终止。
总的来说，WebSocket的工作原理可以概括为以下几个步骤：握手阶段建立连接、数据传输阶段双向通信、断开连接阶段结束通信。WebSocket的优点在于它可以实现低延迟、高效的实时双向通信，适用于需要及时响应和交互的应用场景，如在线游戏、在线聊天等。
二、前期准备
1、新建项目，结构如下
2、导入依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
<configuration>
<image>
<builder>paketobuildpacks/builder-jammy-base:latest</builder>
</image>
<excludes>
<exclude>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
</exclude>
</excludes>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
这是一个典型的Spring Boot项目的pom.xml文件示例，其中包含了与WebSocket相关的依赖项以及其他常见的依赖项。让我为您解释一下这些依赖项的作用：
spring-boot-starter-websocket: 这个依赖项提供了Spring WebSocket模块的基本功能，包括WebSocket协议的支持和相关的类库。
org.projectlombok:lombok: 这是一个可选的依赖项，用于简化Java代码的编写。它可以通过注解自动生成getter、setter和其他常见的方法，减少样板代码的编写量。
spring-boot-starter-test: 这个依赖项提供了Spring Boot应用程序的测试支持，包括自动化单元测试和集成测试等。接下来是
<build>部分，其中包含了用于构建和打包应用程序的插件配置。具体来说：
spring-boot-maven-plugin: 这个插件可以将Spring Boot应用程序打包为可执行的JAR文件，并提供了其他与构建和运行相关的配置选项。在这个示例中，还对插件进行了特定的配置。
<image>元素指定了用于构建容器镜像的基础镜像，<excludes>元素指定了在镜像构建过程中排除的依赖项，这里排除了lombok。这是一个基本的pom.xml文件示例，用于构建一个使用WebSocket的Spring Boot应用程序。您可以根据自己的需求进行修改和扩展。
三、配置 WebSocketConfig 配置类
@Configuration
public class WebsocketConfig {
/**
* 装配 ServerEndpointExporter
* 会自动注册带有 @ServerEndpoint 注解的类
* @return
*/
@Bean
public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter(){
return new ServerEndpointExporter();
}
}
这段代码展示了一个典型的WebSocket配置类，通常用于将WebSocket端点暴露给Spring容器。让我为您解释一下这段代码的作用：
@Configuration: 这个注解表明这是一个配置类，它会在Spring应用程序启动时被加载，并且可以包含用@Bean注解标记的方法用于定义bean。
WebsocketConfig: 这是配置类的类名，用于定义WebSocket相关的配置。
@Bean: 这个注解用于将方法返回的对象注册为Spring应用程序上下文中的bean，使其可以被其他组件自动注入和使用。
serverEndpointExporter(): 这是一个@Bean方法，用于创建并返回一个ServerEndpointExporter对象。ServerEndpointExporter是Spring提供的用于扫描带有@ServerEndpoint注解的类并注册其实例的类，从而将其暴露为WebSocket端点。总的来说，这段代码的作用是创建一个配置类，并在其中定义了一个@Bean方法用于注册ServerEndpointExporter，以便自动注册带有@ServerEndpoint注解的类作为WebSocket端点。这样做可以使得WebSocket端点能够被Spring容器正确管理并且与WebSocket通信进行交互。
四、编写实体类
1、User 实体类
@Data
public class User {
private String userName;
}用于登录，保存登录的用户名称。
2、Message 实体类
@Data
public class Message {
/**
* 发送人
*/
private String sendUser;
/**
* 发送消息
*/
private String message;
}封装发送消息的内容和发送人。
五、完成登录及页面
1、登录后台代码
@Controller
public class LoginController {
/**
* 登录并将用户保存到会话中，重定向到聊天页面
* @param user
* @param session
* @return
*/
@PostMapping("/user/login")
public String login(User user, HttpSession session){
session.setAttribute("user",user);
return "redirect:/chat.html";
}
}
这段代码展示了一个简单的Spring MVC控制器，用于处理用户登录请求并将用户保存到会话中。让我为您解释一下这段代码的作用：
@Controller: 这个注解标识了这个类是一个Spring MVC控制器，它可以处理来自客户端的HTTP请求并返回相应的视图或数据。
LoginController: 这是控制器类的类名，用于处理用户登录请求。
@PostMapping("/user/login"): 这个注解指定了处理POST类型的"/user/login"请求的方法，即当用户提交登录表单时，将调用这个方法进行处理。
public String login(User user, HttpSession session): 这个方法接收一个User对象和HttpSession对象作为参数，表示从用户提交的表单中获取用户信息，并将用户信息保存到会话中。
session.setAttribute("user",user);: 这行代码将用户对象保存到会话中，以便在后续的WebSocket通信中可以使用用户信息进行身份验证和授权等操作。
return "redirect:/chat.html";: 这行代码将HTTP响应重定向到聊天页面(chat.html)，即当用户登录成功后，将跳转到聊天页面进行实时通信。
2、登录页面
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
</head>
<body>
<h1>用户登录</h1>
<form method="post" action="user/login">
Name:<input type="text" name="userName" />
<input type="submit" value="登录">
</form>
</body>
</html>
<form method="post" action="user/login">: 这个标签定义了一个HTML表单，并指定了提交方法为POST，提交地址为"user/login"，即当用户点击登录按钮时，将向"/user/login"地址发送POST请求。
Name:<input type="text" name="userName" />: 这行代码创建了一个输入框，用于用户输入用户名。
<input type="submit" value="登录">: 这行代码创建了一个提交按钮，用于用户提交登录表单。
3、 聊天页面
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
<script src="js/JQuery文件.txt.js"></script>
</head>
<body>
<h2>聊天室</h2>
<div id="content"></div>
<form id="f1">
<input type="text" id="message"/>
<input type="button" value="发送"/>
</form>
</body>
</html>4、效果
六、实现聊天功能
1、服务器端
@Slf4j
@Component
@ServerEndpoint(value = "/connect",configurator = HttpSessionConfigutator.class)
public class ChatServer {
/**
* 用户列表
*/
private static Map<String, Session> users = new HashMap<>();
@OnOpen
public void onOpen(Session session){
// 获取登录的用户
User user = (User) session.getUserProperties().get("user");
// 保存到用户列表中
users.put(user.getUserName(),session);
}
/**
* 接收消息并群发
* @param message
* @param session
*/
@OnMessage
public void onMessage(String message,Session session) throws JsonProcessingException {
// 获取发送人
User sendUser = (User) session.getUserProperties().get("user");
// 封装消息对象
Message message1 = new Message();
message1.setSendUser(sendUser.getUserName());
message1.setMessage(message);
// 序列化成 JSON 字符串
String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(message1);
// 群发
users.forEach((userName,sess) -> {
try {
sess.getBasicRemote().sendText(json);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException("发送失败",e);
}
});
}
/**
* 用户离线移除在线用户
* @param session
*/
@OnClose
public void onClose(Session session){
User user = (User) session.getUserProperties().get("user");
log.info(user.getUserName() + ":已离线");
// 从用户列表移除这个用户
users.remove(user.getUserName());
}
}
这段代码是一个基于Java的WebSocket服务器端实现，用于创建一个聊天服务器。让我为您解释一下这段代码的作用：
@Slf4j：这是一个Lombok注解，用于自动生成日志记录器。
@Component：这是一个Spring注解，将该类声明为一个可被Spring容器管理的组件。
@ServerEndpoint(value = "/connect",configurator = HttpSessionConfigutator.class)：这是一个Java WebSocket注解，它将这个类声明为一个WebSocket端点，指定了连接的URL路径为"/connect"，并且配置了一个HttpSessionConfigutator来支持获取HttpSession。
private static Map<String, Session> users = new HashMap<>()：这是一个静态变量，用于存储用户列表。它使用用户名作为键，WebSocket会话对象Session作为值。
@OnOpen：这是一个Java WebSocket注解，它表示当有新的WebSocket连接打开时，会调用这个方法。在这个方法中，通过从会话的UserProperties中获取登录的用户，然后将用户保存到用户列表中。
@OnMessage：这是一个Java WebSocket注解，它表示当接收到WebSocket消息时，会调用这个方法。在这个方法中，首先获取发送人的用户对象，然后封装成消息对象Message。接着使用ObjectMapper将消息对象序列化为JSON字符串，然后通过遍历用户列表，将消息发送给每个在线用户。
@OnClose：这是一个Java WebSocket注解，它表示当WebSocket连接关闭时，会调用这个方法。在这个方法中，首先获取离线用户的用户对象，然后从用户列表中移除该用户。总体来说，这段代码实现了一个简单的聊天服务器，通过WebSocket协议实现实时的消息传递功能。当有用户连接到服务器时，将其加入用户列表；当接收到用户发送的消息时，将消息群发给所有在线用户；当用户离线时，将其从用户列表中移除。
2、握手连接处理类
public class HttpSessionConfigutator extends Configurator {
@Override
public void modifyHandshake(ServerEndpointConfig sec, HandshakeRequest request, HandshakeResponse response) {
//获取HttpSession
HttpSession session = (HttpSession) request.getHttpSession();
//获取登录用户的信息
User user = (User) session.getAttribute("user");
//再将用户信息保存到websocket的session的属性中
sec.getUserProperties().put("user", user);
}
}
这个类是一个自定义的WebSocket配置器，它实现了
javax.websocket.server.ServerEndpointConfig.Configurator接口。它的作用是在WebSocket握手期间修改握手请求和响应，以便将用户信息从HttpSession传递到WebSocket的会话中。具体来说，这个类重写了
modifyHandshake方法，在WebSocket握手期间被调用。在这个方法中，它首先通过request.getHttpSession()方法获取到当前的HttpSession对象，然后从HttpSession中获取登录用户的信息。接着，它将用户信息保存到WebSocket会话的属性中，使用sec.getUserProperties().put("user", user)语句将用户信息存储在user键下。通过这样的操作，WebSocket会话就可以在握手成功后获取到用户信息，并且可以在后续的处理过程中使用该信息。这种方式可以实现将用户身份信息从HttpSession传递到WebSocket会话的目的，方便在WebSocket处理逻辑中使用用户信息。
3、客户端代码实现
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Title</title>
<script src="js/JQuery文件.txt.js"></script>
</head>
<body>
<h2>聊天室</h2>
<div id="content"></div>
<form id="f1">
<input type="text" id="message"/>
<input type="button" value="发送"/>
</form>
<script>
//实例化ws对象
let ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/connect');
//接收服务端的消息
ws.onmessage = function(event) {
//先将json字符串转换为json对象
let data = $.parseJSON(event.data);
//将消息追加到内容区
$('#content').append(data.sendUser + ' : ' + data.message + '<br>')
}
//发送消息
$(function(){
$(':button').on('click', function(){
let msg = $('#message').val();
//通过ws发送
ws.send(msg);
//清空发送框
$('#message').val('');
});
})
</script>
</body>
</html>
<div id="content"></div>：用于显示聊天内容的区域。<form id="f1">：定义一个表单，用于输入消息内容。<input type="text" id="message"/>：文本输入框，用于输入消息。<input type="button" value="发送"/>：按钮，用于发送消息。let ws = new WebSocket('ws://localhost:8080/connect');：创建WebSocket对象，连接到服务器的WebSocket地址。ws.onmessage = function(event) { ... }：当接收到服务端的消息时，执行其中的代码。let data = $.parseJSON(event.data);：将接收到的消息数据解析为JSON对象。$('#content').append(data.sendUser + ' : ' + data.message + '<br>')：将发送者和消息内容追加到聊天内容区域。$(function(){ ... })：当页面加载完成后执行其中的代码。$(':button').on('click', function(){ ... })：当按钮被点击时执行其中的代码。let msg = $('#message').val();：获取输入框中的消息内容。ws.send(msg);：通过WebSocket发送消息给服务器。$('#message').val('');：清空输入框的内容。
这段代码实现了一个简单的前端聊天室界面，通过WebSocket与后端服务器进行通信，实现了即时的消息收发功能。用户可以在输入框中输入消息，点击发送按钮后，消息会发送给服务器，并显示在聊天内容区域中。同时，页面会接收到其他用户发送的消息，并将其展示在聊天内容区域中。
4、运行效果
七、springboot整合WebSocket的好处
将Spring Boot与WebSocket整合的好处如下：
-
实时性：WebSocket提供了双向通信的能力，使得服务器能够主动推送消息给客户端，而不需要客户端不断地发送请求。这样可以实现实时的消息传递，适用于聊天室、即时通讯等场景。
-
减少网络开销：相比传统的轮询方式，WebSocket减少了不必要的网络开销。客户端只需要与服务器建立一次连接，之后就可以保持长连接，避免了频繁的请求和响应。
-
提高性能：通过减少网络开销和降低服务器负载，WebSocket可以提高系统的整体性能。相比使用HTTP协议进行轮询的方式，WebSocket在消息传输过程中的开销更小，更高效。
-
简化开发：Spring Boot框架提供了对WebSocket的良好支持，简化了WebSocket的开发流程。开发者可以通过注解和配置快速实现WebSocket功能，减少了繁琐的手动配置和编码工作。
-
跨平台支持：WebSocket是一种基于标准的通信协议，得到了广泛的支持。无论是Web端还是移动端，都可以方便地使用WebSocket进行通信，实现跨平台的即时通讯。
综上所述，Spring Boot整合WebSocket可以提供实时性、性能优化和开发简化等好处，适用于需要实时通信的应用场景。
