(一)websocket协议概述
假设我们要实现一个WEB版的聊天室可以采用哪些方案?
1.Ajax轮询去服务器取消息
客户端按照某个时间间隔不断地向服务端发送请求,请求服务端的最新数据然后更新客户端显示。这种方式实际上浪费了大量流量并且对服务端造成了很大压力。
2.Flash XMLSocket
在 html 页面中内嵌入一个使用了 XMLSocket 类的 Flash 程序。JAVAScript 通过调用此Flash程序提供的套接口接口与服务器端的套接口进行通信。JavaScript 在收到服务器端以 XML 格式传送的信
息后可以很容易地控制 HTML 页面的内容显示。
Ajax 轮询:
Flash XMLSocket
为了解决上述弊端,Html5定义了WebSocket协义能更好的节省服务器资源和宽带达到实时通信的目的。
webSocket 是html5 开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工二进制通信协议,其基于TCP双向全双工作进行消息传递,同一时刻即可以发又可以接收消息,相比Http的半双工协议性能有很大的提升。
任何应用协议都有其特有的报文格式,比如Http协议通过 空格 换行组成其报文。如http 协议不同在于WebSocket属于二进制协议,通过规范进二进位来组成其报文。
FIN
标识是否为此消息的最后一个数据包,占 1 bit
RSV1, RSV2, RSV3
用于扩展协议,一般为0,各占1bit
Opcode
数据包类型(frame type),占4bits
0x0:标识一个中间数据包
0x1:标识一个text类型数据包
0x2:标识一个binary类型数据包
0x3-7:保留
0x8:标识一个断开连接类型数据包
0x9:标识一个ping类型数据包
0xA:表示一个pong类型数据包
0xB-F:保留
MASK
占1bits
用于标识PayloadData是否经过掩码处理。如果是1,Masking-key域的数据即是掩码密钥,用于解码
PayloadData。客户端发出的数据帧需要进行掩码处理,所以此位是1。
Payload length
Payload data的长度,占7bits,7+16bits,7+64bits:
如果其值在0-125,则是payload的真实长度。如果值是126,则后面2个字节形成的16bits无符号整型数的值是payload的真实长度。注意,网络字节序,需要转换。如果值是127,则后面8个字节形成的64bits无符号整型数的值是payload的真实长度。注意,网络字节序,需要转换。
Payload data
应用层数据
Http 连接与webSocket 连接建立示意图
通过javaScript 中的API可以直接操作WebSocket 对象
var ws = new WebSocket(“ws://localhost:8080”); ws.onopen = function()// 建⽴成功之后触发的事件 { console.log(“打开连接”); ws.send("ddd"); // 发送消息 }; ws.onmessage = function(evt) { // 接收服务器消息 console.log(evt.data); }; ws.onclose = function(evt) { console.log(“WebSocketClosed!”); // 关闭连接 }; ws.onerror = function(evt) { console.log(“WebSocketError!”); // 连接异常 };
1.申请一个WebSocket对象,并传入WebSocket地址信息,这时client会通过Http先发起握手请求
GET /chat HTTP/1.1 Host: server.example.com Upgrade: websocket //告诉服务端需要将通信协议升级到websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== //浏览器base64加密的密钥,server端收到后需 要提取Sec-WebSocket-Key 信息,然后加密。 Origin: http://example.com Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat //表⽰客⼾端请求提供的可供选择的⼦协议 Sec-WebSocket-Version: 13 //版本标识
2.服务端响应、并建立连接
HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: SIEylb7zRYJAEgiqJXaOW3V+ZWQ=
3.握手成功促发客户端 onOpen 事件
通过ws.readyState 可查看当前连接状态可选值
(二)netty实现websocket演示
源码:https://github.com/limingIOS/netFuture/tree/master/源码/『互联网架构』软件架构-io与nio线程模型reactor模型(上)(53)/nio
源码:websocket
WebsocketServer.java
package com.dig8.websocket;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
public class WebsocketServer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try{
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
.childHandler(new WebSocketChannelInitializer());
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(8989).sync();
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
}finally{
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
WebSocketChannelInitializer.java
package com.dig8.websocket;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerProtocolHandler;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;
public class WebSocketChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
//HttpServerCodec: 针对http协议进行编解码
pipeline.addLast("httpServerCodec", new HttpServerCodec());
//ChunkedWriteHandler分块写处理,文件过大会将内存撑爆
pipeline.addLast("chunkedWriteHandler", new ChunkedWriteHandler());
/**
* 作用是将一个Http的消息组装成一个完成的HttpRequest或者HttpResponse,那么具体的是什么
* 取决于是请求还是响应, 该Handler必须放在HttpServerCodec后的后面
*/
pipeline.addLast("httpObjectAggregator", new HttpObjectAggregator(8192));
//用于处理websocket, /ws为访问websocket时的uri
pipeline.addLast("webSocketServerProtocolHandler", new WebSocketServerProtocolHandler("/ws"));
pipeline.addLast("myWebSocketHandler", new WebSocketHandler());
}
}
WebSocketHandler.java
package com.dig8.websocket;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame;
import java.util.Date;
public class WebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
@Override
protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {
Channel channel = ctx.channel();
System.out.println(channel.remoteAddress() + ": " + msg.text());
ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame("来自服务端: " + new Date().toString()));
}
@Override
public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("ChannelId" + ctx.channel().id().asLongText());
}
@Override
public void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("用户下线: " + ctx.channel().id().asLongText());
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
ctx.channel().close();
}
}
test.html
<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Socket</title> <script type="text/javascript"> var websocket; //如果浏览器支持WebSocket if(window.WebSocket){ websocket = new WebSocket("ws://localhost:8989/ws"); //获得WebSocket对象 //当有消息过来的时候触发 websocket.onmessage = function(event){ var respMessage = document.getElementById("respMessage"); respMessage.value = respMessage.value + "n" + event.data; } //连接关闭的时候触发 websocket.onclose = function(event){ var respMessage = document.getElementById("respMessage"); respMessage.value = respMessage.value + "n断开连接"; } //连接打开的时候触发 websocket.onopen = function(event){ var respMessage = document.getElementById("respMessage"); respMessage.value = "建立连接"; } }else{ alert("浏览器不支持WebSocket"); } function sendMsg(msg) { //发送消息 if(window.WebSocket){ if(websocket.readyState == WebSocket.OPEN) { //如果WebSocket是打开状态 websocket.send(msg); //send()发送消息 } }else{ return; } } </script> </head> <body> <form onsubmit="return false"> <textarea style="width: 300px; height: 200px;" name="message"></textarea> <input type="button" onclick="sendMsg(this.form.message.value)" value="发送"><br> <h3>信息</h3> <textarea style="width: 300px; height: 200px;" id="respMessage"></textarea> <input type="button" value="清空" onclick="javascript:document.getElementById('respMessage').value = ''"> </form> </body> </html>
PS:netty的实现http和websocket基本也就说到这里,具体netty实现RPC这块我没演示,我感觉没必要成熟的框架都是基于netty实现的自己在现实个RPC真没必要,如果想看netty实现RPC直接看dubbo源码就可以了。