Android开发实战班 - 网络编程 - WebSocket 实时通信

在现代应用开发中，实时通信是许多应用的核心功能之一，例如聊天应用、实时通知、在线游戏等。WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议，能够实现服务器与客户端之间的实时双向数据交换。相比于传统的 HTTP 请求，WebSocket 更加高效，适合实时数据传输。本章节将介绍 WebSocket 的基本概念、优势、在 Android 中的实现方式以及实战案例，帮助学员掌握 WebSocket 实时通信的实现。

20.1 WebSocket 简介

• 什么是 WebSocket:

  • WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。
  • WebSocket 允许服务器主动向客户端推送数据，实现实时双向通信。

• WebSocket 的特点:

  • 全双工通信: 服务器和客户端可以同时发送和接收数据。
  • 实时性: WebSocket 实现了真正的实时通信，适合实时数据传输。
  • 高效性: WebSocket 使用单个 TCP 连接，减少了 HTTP 请求的开销。
  • 支持跨域: WebSocket 支持跨域通信，可以在不同域名之间进行通信。

• WebSocket 的使用场景:

  • 实时聊天应用
  • 实时通知
  • 在线游戏
  • 实时数据监控
  • 实时协作应用

20.2 WebSocket 与 HTTP 的比较

特性	WebSocket	HTTP
连接方式	单个 TCP 连接，全双工通信	短连接，每次请求都需要重新建立连接
实时性	实时双向通信	请求-响应模式，非实时
效率	高效，减少连接开销	每次请求都需要重新建立连接，效率较低
数据格式	文本或二进制数据	文本数据（通常是 JSON, XML 等）
支持协议	WebSocket 协议	HTTP 协议
适用场景	实时通信	静态资源加载、数据查询等

20.3 WebSocket 在 Android 中的实现

在 Android 中，可以使用 OkHttp 提供的 WebSocket 支持来实现 WebSocket 通信。OkHttp 提供了简洁的 API，可以方便地创建 WebSocket 连接、发送消息、接收消息等。

20.3.1 添加 OkHttp 依赖

在 build.gradle 文件中添加 OkHttp 依赖：

dependencies {
    implementation "com.squareup.okhttp3:okhttp:4.9.3"
}

20.3.2 创建 WebSocket 连接

使用 OkHttp 创建 WebSocket 连接，并处理连接、消息、关闭和错误事件。

import okhttp3.*
import okio.ByteString

class WebSocketManager {

    private val client = OkHttpClient()
    private val request = Request.Builder()
        .url("wss://echo.websocket.org")
        .build()

    private val listener = object : WebSocketListener() {
        override fun onOpen(webSocket: WebSocket, response: Response) {
            super.onOpen(webSocket, response)
            println("WebSocket 连接已打开")
            // 发送消息
            webSocket.send("Hello, WebSocket!")
        }

        override fun onMessage(webSocket: WebSocket, text: String) {
            super.onMessage(webSocket, text)
            println("收到消息: $text")
        }

        override fun onMessage(webSocket: WebSocket, bytes: ByteString) {
            super.onMessage(webSocket, bytes)
            println("收到二进制消息: ${bytes.hex()}")
        }

        override fun onClosing(webSocket: WebSocket, code: Int, reason: String) {
            super.onClosing(webSocket, code, reason)
            println("WebSocket 连接正在关闭: $code, $reason")
            webSocket.close(1000, null)
        }

        override fun onFailure(webSocket: WebSocket, t: Throwable, response: Response?) {
            super.onFailure(webSocket, t, response)
            println("WebSocket 连接失败: ${t.message}")
        }
    }

    fun connect() {
        client.newWebSocket(request, listener)
    }

    fun sendMessage(message: String) {
        client.dispatcher.executorService.execute {
            client.webSocket(request, listener).send(message)
        }
    }

    fun close() {
        client.dispatcher.executorService.execute {
            client.close(1000, "Goodbye")
        }
    }
}

20.3.3 使用 WebSocket

在 Activity 或 Fragment 中使用 WebSocketManager 进行 WebSocket 连接、发送消息和关闭连接。

class WebSocketActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var webSocketManager: WebSocketManager

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_websocket)

        webSocketManager = WebSocketManager()
        webSocketManager.connect()

        findViewById<Button>(R.id.buttonSend).setOnClickListener {
            val message = findViewById<EditText>(R.id.editTextMessage).text.toString()
            webSocketManager.sendMessage(message)
        }

        findViewById<Button>(R.id.buttonClose).setOnClickListener {
            webSocketManager.close()
        }
    }

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        webSocketManager.close()
    }
}

20.4 WebSocket 实战案例

1. 案例一：使用 WebSocket 实现实时聊天应用

   • 使用 OkHttp 创建 WebSocket 连接。
   • 发送和接收消息。
   • 在 Activity 中显示聊天消息。

   class ChatActivity : AppCompatActivity() {
   
       private lateinit var webSocketManager: WebSocketManager
       private lateinit var chatAdapter: ChatAdapter
   
       override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
           super.onCreate(savedInstanceState)
           setContentView(R.layout.activity_chat)
   
           chatAdapter = ChatAdapter()
           val recyclerView = findViewById<RecyclerView>(R.id.recyclerView)
           recyclerView.adapter = chatAdapter
           recyclerView.layoutManager = LinearLayoutManager(this)
   
           webSocketManager = WebSocketManager()
           webSocketManager.connect()
   
           webSocketManager.listener = object : WebSocketListener() {
               override fun onMessage(webSocket: WebSocket, text: String) {
                   super.onMessage(webSocket, text)
                   runOnUiThread {
                       chatAdapter.addMessage(text)
                       recyclerView.scrollToPosition(chatAdapter.itemCount - 1)
                   }
               }
           }
   
           findViewById<Button>(R.id.buttonSend).setOnClickListener {
               val message = findViewById<EditText>(R.id.editTextMessage).text.toString()
               webSocketManager.sendMessage(message)
               chatAdapter.addMessage(message)
               recyclerView.scrollToPosition(chatAdapter.itemCount - 1)
           }
       }
   
       override fun onDestroy() {
           super.onDestroy()
           webSocketManager.close()
       }
   }

2. 案例二：使用 WebSocket 实现实时通知

   • 使用 OkHttp 创建 WebSocket 连接。
   • 接收服务器推送的实时通知。
   • 在通知栏显示通知。

20.5 课后作业

1. 任务一：使用 WebSocket 实现实时聊天应用

   • 使用 OkHttp 创建 WebSocket 连接。
   • 发送和接收消息。
   • 在 Activity 中显示聊天消息。

2. 任务二：使用 WebSocket 实现实时通知

   • 使用 OkHttp 创建 WebSocket 连接。
   • 接收服务器推送的实时通知。
   • 在通知栏显示通知。