WebSocket讲解

WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行"全双工"（Full-Duplex）通信的协议。

为了让你更直观地理解，我们可以先用一个生活中的例子来对比 HTTP 和 WebSocket。

---

1. 通俗易懂的类比

HTTP (传统的 Web 通信)

• 像"发邮件"或"对讲机"：

  • 客户端（你）发起请求："服务器，有新消息吗？"

  • 服务器回复："没有。"

  • 连接断开。

  • 过了一会儿，你又问："现在有新消息吗？"

  • 服务器："有了，给你。"

  • 特点：必须由客户端主动发起，服务器被动回复。每次都要重新建立连接，很麻烦。

WebSocket

• 像"打电话"：

  • 你打给服务器（握手），接通了。

  • 电话线一直通着（长连接）。

  • 你可以说话，服务器也可以随时插嘴告诉你新消息，不需要你一直问。

  • 双方都可以同时说话。

  • 特点：连接一旦建立，双方地位平等，服务器可以主动推送数据给客户端。

---

2. WebSocket 是什么？(技术定义)

WebSocket 是一种网络传输协议，位于 OSI 模型的应用层。

• 建立过程 ：它借用了 HTTP 协议来"握手"。客户端发送一个特殊的 HTTP 请求（带有 Upgrade: websocket 头），告诉服务器："我们要不要升级成 WebSocket 协议聊天？"如果服务器同意，连接就会从 HTTP 升级为 WebSocket。

• 持久化：握手成功后，TCP 连接不会关闭，而是保持打开状态。

• 协议标识 ：HTTP 是 http://，WebSocket 是 ws://（加密版是 wss://）。

---

3. 它有什么作用？(核心优势)

WebSocket 解决了 HTTP 协议在实时性方面的巨大缺陷。

在 WebSocket 出现之前，为了实现"即时通讯"，开发者通常使用轮询 (Polling)：客户端每隔几秒钟问一次服务器"有数据吗？"。这种方式不仅延迟高，而且浪费流量和服务器资源（因为大部分时间都在问"有没有"，而答案是"没有"）。

WebSocket 的核心作用：

1. 服务器主动推送：服务器一旦产生新数据，可以立刻推送到客户端，无需客户端请求。

2. 低延迟：省去了 HTTP 建立连接和发送臃肿头部的开销，数据传输极快。

3. 减少网络开销：数据包头非常小，适合高频传输。

---

4. WebSocket vs HTTP 对比表

特性	HTTP	WebSocket
通信方向	单向（客户端请求 -> 服务器响应）	双向（全双工，双方均可主动发送）
连接状态	无状态，请求结束即断开	有状态，连接一直保持直到关闭
实时性	较差（依赖轮询）	极高
开销	高（每次都要带完整的 HTTP 头）	低（握手后，数据帧头部很小）
适用场景	获取静态资源、普通的 API 调用	聊天、实时数据、游戏

---

5. 它的使用场景是什么？

只要场景中包含**"实时"、"即时"、"高频更新"**这些关键词，通常就是 WebSocket 的用武之地：

• 即时通讯 (IM) / 聊天室

  • 微信网页版、Slack、客服聊天窗口。你需要立刻看到对方发来的消息。

• 实时数据大屏 / 股票基金

  • 金融交易软件、加密货币价格走势。价格每毫秒都在变，不能等用户刷新。

• 多人在线游戏

  • 《王者荣耀》、网页版 .io 游戏。你的操作需要立刻同步给其他玩家，延迟必须极低。

• 协同编辑

  • 腾讯文档、Google Docs、Notion。当你看到光标在移动，或者别人输入的字实时出现在你屏幕上时，背后通常是 WebSocket。

• 体育赛事直播

  • 文字直播比分更新、弹幕系统。

• 系统通知

  • 你在浏览网页时，右上角突然弹出"您有一条新消息"。

---

总结

• WebSocket 是为了实时通信而生的。

• 它让 Web 拥有了像桌面程序一样即时响应的能力。

• 它打破了"请求-响应"的传统模式，实现了服务器对浏览器的主动推送。

在 Java 中使用 WebSocket，核心在于理解它的生命周期。无论你使用原生 Java (JSR 356)、SSM 还是 Spring Boot，流程本质上是一样的，只是配置方式（"粘合剂"）不同。

为了让你最快上手，我们先看通用的工作流程 ，然后重点讲解目前最主流的 Spring Boot 写法，最后对比一下 SSM 的区别。

---

6. WebSocket 的核心工作流程

一个标准的 WebSocket 服务端通常包含 4 个生命周期事件。想象你在接电话：

1. 连接建立 (Open)：电话接通了。你需要保存这个连接（Session），以便后续能找到人。

2. 收到消息 (Message)：对方说话了。你处理消息，然后可能回复。

3. 发生错误 (Error)：信号不好或出错。记录日志。

4. 连接关闭 (Close)：挂断电话。你需要把这个连接从列表里移除。

---

7. Spring Boot 中的使用 (最推荐，最常用)

Spring Boot 极大地简化了配置。我们通常使用 注解式 (Annotation) 的方式，这种方式属于 Java 标准 API (JSR 356) 的风格，非常直观。

第一步：引入依赖 (pom.xml)

你需要引入 spring-boot-starter-websocket。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

第二步：开启 WebSocket 支持 (配置类)

写一个配置类，向 Spring 容器注册 ServerEndpointExporter。它的作用是自动扫描并注册所有带有 @ServerEndpoint 注解的类。

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;

@Configuration
public class WebSocketConfig {
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
        return new ServerEndpointExporter();
    }
}

第三步：编写核心业务逻辑 (ServerEndpoint)

这是最关键的部分。这就像写一个 Controller，但是处理的是长连接。

import jakarta.websocket.*;
import jakarta.websocket.server.PathParam;
import jakarta.websocket.server.ServerEndpoint;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * @ServerEndpoint: 将此类标记为 WebSocket 端点
 * "/ws/{userId}": 客户端连接地址，例如 ws://localhost:8080/ws/1001
 */
@Component
@ServerEndpoint("/ws/{userId}") 
public class WebSocketServer {

    // 静态变量，用来记录当前在线连接数。应该设计为线程安全的。
    private static ConcurrentHashMap<String, Session> webSocketMap = new ConcurrentHashMap<>();

    // 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
    private Session session;
    private String userId;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(Session session, @PathParam("userId") String userId) {
        this.session = session;
        this.userId = userId;
        
        // 加入 Map 中，绑定 userId 和 session，方便后续点对点发送
        webSocketMap.put(userId, session);
        System.out.println("用户 " + userId + " 已连接，当前在线人数: " + webSocketMap.size());
        
        //以此可以主动给客户端发一条消息
        sendMessage("连接成功！欢迎你，" + userId);
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        System.out.println("收到用户 " + userId + " 的消息: " + message);
        // 这里可以写逻辑，比如回复消息，或者转发给别人
        sendMessage("服务端已收到你的消息：" + message);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() {
        if (webSocketMap.containsKey(userId)) {
            webSocketMap.remove(userId);
            System.out.println("用户 " + userId + " 退出，当前在线人数: " + webSocketMap.size());
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        System.out.println("用户 " + userId + " 发生错误");
        error.printStackTrace();
    }

    /**
     * 自定义方法：实现服务器主动推送
     */
    public void sendMessage(String message) {
        try {
            // getBasicRemote().sendText() 是同步发送
            this.session.getBasicRemote().sendText(message);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

---

8. SSM (Spring MVC) 中的使用

在 SSM 这种较老的架构中，使用 @ServerEndpoint 也是可以的，但更常见的是使用 Spring 自己的接口 WebSocketHandler。这需要更多的配置。

主要区别：Spring Boot 是自动装配，SSM 需要手动在 XML 或 Java Config 中注册。

流程：

1. 创建处理器 ：创建一个类实现 WebSocketHandler 接口（或者继承 TextWebSocketHandler）。

   • 这里面没有 @OnOpen 这种注解，而是要重写 afterConnectionEstablished、handleTextMessage 等方法。

2. 创建拦截器 (可选) ：实现 HandshakeInterceptor，用于在握手阶段拦截请求（比如做身份验证）。

3. 配置映射：告诉 Spring，哪个 URL 对应哪个处理器。

SSM 配置示例 (Java Config 方式):

Java

@Configuration
@EnableWebSocket // 开启 WebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {

    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        // 将 /ws/myHandler 路径映射到 MyHandler 这个处理器
        registry.addHandler(new MyHandler(), "/ws/myHandler")
                .addInterceptors(new MyHandshakeInterceptor()) // 添加拦截器
                .setAllowedOrigins("*"); // 允许跨域
    }
}

总结 SSM vs Spring Boot：

核心逻辑代码（接收消息、发送消息）是一样的。区别在于 SSM 往往需要通过实现 Spring 的接口 (WebSocketHandler) 来写，且配置稍微繁琐；而 Spring Boot 推荐使用标准的 JSR 356 注解 (@ServerEndpoint)，配合自动配置，代码更简洁。

---

9. Java WebSocket 常用语法速查

无论哪个框架，你主要打交道的对象就是 Session。

动作	代码 (基于 Session 对象)	说明
发送文本	session.getBasicRemote().sendText("Hello");	同步发送，最常用
发送对象	session.getBasicRemote().sendObject(obj);	需要配置编码器
获取参数	@PathParam("id") String id	在 @OnOpen 中获取 URL 路径参数
获取 ID	session.getId()	获取当前连接的唯一标识
判断状态	session.isOpen()	发送前最好检查一下连接是否开着
关闭连接	session.close()	服务端主动断开

---

10. 如何测试？(简单的前端代码)

你可以直接在浏览器的控制台 (F12 -> Console) 或者写一个简单的 HTML 文件来测试你的 Java 后端：

JavaScript

// 1. 建立连接 (注意是 ws 协议)
var ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws/1001");

// 2. 监听连接成功
ws.onopen = function() {
    console.log("连接成功！");
    ws.send("你好，我是客户端！"); // 发送消息
};

// 3. 监听收到消息
ws.onmessage = function(evt) {
    console.log("收到服务端回复: " + evt.data);
};

// 4. 监听关闭
ws.onclose = function() {
    console.log("连接关闭");
};

---

总结建议

1. 如果你在写新项目 ：直接使用 Spring Boot + @ServerEndpoint 注解。这是最简单、最符合直觉的方式。

2. 如果你在维护 SSM 老项目 ：查找项目中是否实现了 WebSocketHandler 接口，那是 SSM 的标准做法。

3. 进阶 ：上述是"原生"WebSocket。如果你要做复杂的聊天室（群聊、点对点、订阅频道），Spring Boot 还封装了 STOMP 协议（基于 WebSocket 的子协议），功能更强大，但上手稍微难一点。