websocket系列:基于netty-websocket-spring-boot-starter轻松实现高性能websocket

不念不忘少年蓝@ 2022-11-01 00:48 317阅读 0赞

# 前言 #

本着死磕websocket的精神继续鼓捣websocket的实现方式。本文通过介绍如何基于netty-websocket-spring-boot-starter轻松实现高性能websocket。

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# 一、介绍 #

netty-websocket-spring-boot-starter是一个开源的框架。通过它，我们可以像spring-boot-starter-websocket一样使用注解进行开发，只需关注需要的事件(如OnMessage)。并且底层是使用Netty,netty-websocket-spring-boot-starter其他配置和spring-boot-starter-websocket完全一样，当需要调参的时候只需要修改配置参数即可，无需过多的关心handler的设置。

git地址：[https://github.com/YeautyYE/netty-websocket-spring-boot-starter/blob/master/README\_zh.md][https_github.com_YeautyYE_netty-websocket-spring-boot-starter_blob_master_README_zh.md]

**Netty为什么传输快?**  
Netty的传输快其实也是依赖了NIO的一个特性——零拷贝。我们知道，Java的内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等等，其中堆内存是占用内存空间最大的一块，也是Java对象存放的地方，一般我们的数据如果需要从IO读取到堆内存，中间需要经过Socket缓冲区，也就是说一个数据会被拷贝两次才能到达他的的终点，如果数据量大，就会造成不必要的资源浪费。

Netty针对这种情况，使用了NIO中的另一大特性——零拷贝，当他需要接收数据的时候，他会在堆内存之外开辟一块内存，数据就直接从IO读到了那块内存中去，在netty里面通过ByteBuf可以直接对这些数据进行直接操作，从而加快了传输速度。

**Netty和Tomcat有什么区别？**  
Netty和Tomcat最大的区别就在于通信协议，Tomcat是基于Http协议的，他的实质是一个基于http协议的web容器，但是Netty不一样，他能通过编程自定义各种协议，因为netty能够通过codec自己来编码/解码字节流，完成类似redis访问的功能，这就是netty和tomcat最大的不同。

# 二、项目实战 #

## 1.添加依赖 ##

<dependency>
    		<groupId>org.yeauty</groupId>
    		<artifactId>netty-websocket-spring-boot-starter</artifactId>
    		<version>0.10.0</version>
    	</dependency>

## 2.核心类MyWebSocket ##

在端点类上加上@ServerEndpoint注解，并在相应的方法上加上@BeforeHandshake、@OnOpen、@OnClose、@OnError、@OnMessage、@OnBinary、@OnEvent注解，样例如下：

@ServerEndpoint(path = "/myWs",host = "${ws.host}",port = "${ws.port}")
    //@Component
    public class MyWebSocket { 
    
        /** *建立ws连接前的配置 */
    /* @BeforeHandshake public void handshake(Session session, HttpHeaders headers, @RequestParam String req, @RequestParam MultiValueMap reqMap, @PathVariable String arg, @PathVariable Map pathMap){ //采用stomp子协议 session.setSubprotocols("stomp"); if (!"ok".equals(req)){ System.out.println("Authentication failed!"); session.close(); } }*/
    
        @OnOpen
        public void onOpen(Session session, HttpHeaders headers, @RequestParam String req, @RequestParam MultiValueMap reqMap, @PathVariable String arg, @PathVariable Map pathMap){ 
            System.out.println("new connection");
        }
    
        @OnClose
        public void onClose(Session session) throws IOException { 
            System.out.println("one connection closed");
        }
    
        @OnError
        public void onError(Session session, Throwable throwable) { 
            throwable.printStackTrace();
        }
    
        @OnMessage
        public void onMessage(Session session, String message) { 
            System.out.println("接收的消息为：" + message);
            session.sendText("Hello Netty!");
        }
    
        @OnBinary
        public void onBinary(Session session, byte[] bytes) { 
            for (byte b : bytes) { 
                System.out.println(b);
            }
            session.sendBinary(bytes);
        }
    
        @OnEvent
        public void onEvent(Session session, Object evt) { 
            if (evt instanceof IdleStateEvent) { 
                IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;
                switch (idleStateEvent.state()) { 
                    case READER_IDLE:
                        System.out.println("read idle");
                        break;
                    case WRITER_IDLE:
                        System.out.println("write idle");
                        break;
                    case ALL_IDLE:
                        System.out.println("all idle");
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
        }
    }

**注解说明：**  
注意以下注解都是在org.yeauty.\*的包下，不要错误引入成javax.websocket包的注解。  
@Component也不必添加，MyWebSocket不是单例类，每个session连接共享一个MyWebSocket实例对象。关于session的管理可以参考之前代码中的WsSessionManager类。

**@ServerEndpoint**  
当ServerEndpointExporter类通过Spring配置进行声明并被使用，它将会去扫描带有@ServerEndpoint注解的类 被注解的类将被注册成为一个WebSocket端点 所有的配置项都在这个注解的属性中 ( 如:@ServerEndpoint("/ws") )  
更多属性配置：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3cxMDE0MDc0Nzk0_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
完整属性配置项，可以查看官网。

**@BeforeHandshake**  
当有新的连接进入时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、HttpHeaders…

**@OnOpen**  
当有新的WebSocket连接完成时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、HttpHeaders…

**@OnClose**  
当有WebSocket连接关闭时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session

**@OnError**  
当有WebSocket抛出异常时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、Throwable

**@OnMessage**  
当接收到字符串消息时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、String

@OnBinary  
当接收到二进制消息时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、byte\[\]

**@OnEvent**  
当接收到Netty的事件时，对该方法进行回调 注入参数的类型:Session、Object

## 3.启动类SpringNettyWebsocketApplication ##

@SpringBootApplication
    //@EnableWebSocket
    public class SpringNettyWebsocketApplication {
    
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(SpringNettyWebsocketApplication.class, args);
        }
    }

**说明：**  
注意这里的@EnableWebSocket不是必须的，可以不用添加。

## 4.属性文件application.properties ##

server.port=8080
    
    #ws相关属性配置
    ws.host=0.0.0.0
    ws.port=8333
    # 解决返回页面中文乱码问题
    server.servlet.encoding.force=true
    server.servlet.encoding.charset=UTF-8

## 5.测试页面index.html ##

<!DOCTYPE HTML>
    <html>
    <head>
        <title>My WebSocket</title>
    </head>
    
    <body>
    <input id="text" type="text" />
    <button onclick="send()">Send</button>
    <button onclick="closeWebSocket()">Close</button>
    <div id="message"></div>
    
    
    </body>
    
    <script type="text/javascript">
    
        let ws = null;
        //判断当前浏览器是否支持WebSocket
        if ('WebSocket' in window) { 
            ws = new WebSocket("ws://localhost:8333/myWs");
        }
        else { 
            alert('当前浏览器 Not support websocket')
        }
    
        //连接发生错误的回调方法
        ws.onerror = function () { 
            setMessageInnerHTML("WebSocket连接发生错误");
        };
    
        //连接成功建立的回调方法
        ws.onopen = function(event) { 
            console.log("ws调用连接成功回调方法")
            //ws.send("")
        }
        //接收到消息的回调方法
        ws.onmessage = function(message) { 
            console.log("接收消息：" + message.data);
            if (typeof(message.data) == 'string') { 
                setMessageInnerHTML(message.data);
            }
        }
        //ws连接断开的回调方法
        ws.onclose = function(e) { 
            console.log("ws连接断开")
            //console.log(e)
            setMessageInnerHTML("ws close");
        }
    
        //将消息显示在网页上
        function setMessageInnerHTML(innerHTML) { 
            console.log(innerHTML)
            document.getElementById('message').innerHTML += '接收的消息:' + innerHTML + '<br/>';
        }
    
        //关闭连接
        function closeWebSocket() { 
            ws.close();
        }
    
    
        //发送消息
        function send(msg) { 
            if(!msg){ 
                msg = document.getElementById('text').value;
                document.getElementById('message').innerHTML += "发送的消息:" + msg + '<br/>';
                ws.send(msg);
            }
        }
    </script>
    </html>

# 三、效果演示 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3cxMDE0MDc0Nzk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

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# 总结 #

通过引入netty-websocket-spring-boot-starter的依赖，轻松实现了基于netty的高性能websocket，忽略了netty的底层实现逻辑。  
相关核心注解和jdk里面默认的注解基本保持一致。使用的时候需注意引入的注解和类的路径是否正确。  
@ServerEndpoint注解中添加了许多属性控制，可以根据需要进行相关配置。

> 参考：[netty-websocket-spring-boot-starter的git地址][https_github.com_YeautyYE_netty-websocket-spring-boot-starter_blob_master_README_zh.md]  
> 参考：[Springboot2构建基于Netty的高性能Websocket服务器(netty-websocket-spring-boot-starter)][Springboot2_Netty_Websocket_netty-websocket-spring-boot-starter]

[https_github.com_YeautyYE_netty-websocket-spring-boot-starter_blob_master_README_zh.md]: https://github.com/YeautyYE/netty-websocket-spring-boot-starter/blob/master/README_zh.md
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[Springboot2_Netty_Websocket_netty-websocket-spring-boot-starter]: https://blog.csdn.net/moshowgame/article/details/83663018