一、需求分析

1.登录：同一个浏览器，即使多个标签页，保持相同的session。
2.对应消息频道可以收发消息，不同的消息频道不能收发。
3.历史记录查看，新登陆用户可以查看退出登陆后的消息

二、业务背景

1.张三要发消息给李四

实现
1.客户端点到点发消息
2.服务端转发消息（本项目方法）

使用http协议是不可以的因为
服务端的IP是开放在公网的，所有人都能访问
客户端的IP是不开放的

2.WebSocket实现消息推送流程

一.客户端和服务器端建立连接，只能客户发起请求，双方建立链接。

//客户端js代码
websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/java_chatroom/test/1");

1.1双方建立连接（双方通知打开连接的回调函数执行）
1.2客户端建立连接回调

//连接成功建立的回调方法websocket.onopen = function(event){setMessageInnerHTML("open");}

1.3服务端建立连接回调,同时建立长连接Session

@OnOpenpublic void onOpen(@PathParam("userId") String userId, Session session) {this.userId = userId;System.out.println("打开连接: " + userId);}

二、双方的通信都是全双工，客户端和服务端都可以主动收发消息
2.1客户端发送消息

//发送消息function send(){var message = document.getElementById('text').value;websocket.send(message);}

2.2服务端发送消息

@OnMessagepublic void onMessage(String message, Session session) throws IOException {System.out.println("收到消息! " + userId + ": " + message);session.getBasicRemote().sendText(message);}

建立连接以后，就会有的会话对象，只要有sesiion引用就可以发消息，区别于Servlet的session

三、双方接收消息：被动接受（事件驱动的异步回调）
3.1：客户端接收消息

 //接收到消息的回调方法websocket.onmessage = function(event){setMessageInnerHTML(event.data);}

3.2：服务端接收消息

 @OnMessagepublic void onMessage(String message, Session session) throws IOException {System.out.println("收到消息! " + userId + ": " + message);//session.getBasicRemote().sendText(message);}

三、前后端接口和数据库系统设计

1.用户相关的接口

1.注册

请求:
POST /register
{name: xxx,password: xxx,nickName: "蔡徐坤",signature: "我擅长唱跳rap篮球", }
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,reason: xxx
}

2.登录 输入账号密码，点击登录按钮，调用的接口

请求:
POST /login
{name: xxx,password: xxx
}
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,reason: xxx,userId: xxx,name: xxx,nickName: xxx,signature: xxx
}

3.检查登陆状态 页面初始化，调用的接口

请求:
GET /login
响应:
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,userId: xxx,name: xxx,nickName: xxx,signature: xxx
}

注销

请求:
GET /logout
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,reason: xxx
}

2.频道相关接口

查找频道

请求:
GET /channel
响应:
HTTP/1.1 200 OK
[{channelId: 1,channelName: xxx},{channelId: 2,channelName: xxx}
]

3.数据库表的设计

user表

create table user (userId int primary key auto_increment,name varchar(50) unique,password varchar(50),nickName varchar(50),   -- 昵称iconPath varchar(2048), -- 头像路径signature varchar(100),lastLogout DateTime -- 上次登录时间
); -- 个性签名

频道表

create table channel (channelId int primary key auto_increment,channelName varchar(50)
);
insert into channel values(null, '体坛赛事');
insert into channel values(null, '娱乐八卦');
insert into channel values(null, '时事新闻');
insert into channel values(null, '午夜情感');

信息表

create table message (messageId int primary key auto_increment,userId int, -- 谁发的channelId int, -- 发到哪个频道中content text, -- 消息内容sendTime DateTime default now()    -- 发送时间
);insert into message values (null, 1, 1, 'hehe1', now());
insert into message values (null, 1, 1, 'hehe2', now());
insert into message values (null, 1, 1, 'hehe3', now());

四、功能交互实现原理及代码展示

1.输入url访问主页

2.调用检查登陆状态接口

2.1参数ok：true时显示登录信息

3.响应ok:false不包含用户信息显示未登录界面

4.点击登录按钮显示登录框

5.输入账号密码，点击登录按钮调用login接口，创建session

请求:
POST /login
{name: xxx,password: xxx
}
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,reason: xxx,userId: xxx,name: xxx,nickName: xxx,signature: xxx
}

6.参数ok:true表示登陆成功跳转至频道列表页面

7.查找频道信息初始化websocket

         app.getChannels();app.initWebSocket();

7.1查找频道接口

请求:
GET /channel
响应:
HTTP/1.1 200 OK
[{channelId: 1,channelName: xxx},{channelId: 2,channelName: xxx}
]

7.2调用初始化websocket方法，筛选频道

         if('WebSocket' in window){this.websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080/java_chatroom/message/" + this.user.userId);console.log("link success")}else{alert('Not support websocket')}//连接发生错误的回调方法this.websocket.onerror = function () {alert("连接发生错误!");};//连接成功建立的回调方法this.websocket.onopen = function (event) {console.log("连接建立成功");}//接收到消息的回调方法this.websocket.onmessage = function (event) {let message = JSON.parse(event.data);app.messages.push(message);//筛选频道app.curChannelMessages = app.messages.filter((message, i) => {if (message.channelId == app.curChannelId) {return true;}return false;});}//连接关闭的回调方法this.websocket.onclose = function () {console.log("服务器断开连接");}

8.历史记录和新消息的区别

五、开发过程及结果展示

1.工具类Util类开发Json序列化与数据库操作

public class Util {//序列化private  static  final ObjectMapper M = new ObjectMapper();//数据库连接池private  static final MysqlDataSource DS = new MysqlDataSource();//初始化static {//设置json序列化/反序列化的日期格式DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");M.setDateFormat(df);DS.setURL("jdbc:mysql://localhost:3306/java_chatroom");DS.setUser("root");DS.setPassword("111111");DS.setUseSSL(false);DS.setCharacterEncoding("UTF-8");//解决插入修改数据，如果是中文，乱码的问题}/*** json序列化：java对象转换为json字符串*/public static String serialize(Object o){try {return M.writeValueAsString(o);} catch (JsonProcessingException e) {throw new AppException("json序列化失败："+o, e);}}/*** 反序列化：把json字符串转换为java对象*/public static <T> T deserialize(String s, Class<T> c){try {return M.readValue(s, c);} catch (JsonProcessingException e) {//如果出现这个异常，一般都是json字符串中的键，在class中没有找到对应的属性throw new AppException("json反序列化失败", e);}}public static <T> T deserialize(InputStream is, Class<T> c){try {return M.readValue(is, c);} catch (IOException e) {//如果出现这个异常，一般都是json字符串中的键，在class中没有找到对应的属性throw new AppException("json反序列化失败", e);}}/*** 获取数据库连接*/public static Connection getConnection(){try {return DS.getConnection();} catch (SQLException e) {throw new AppException("获取数据库连接失败", e);}}/*** 释放jdbc资源*/public static void close(Connection c, Statement s, ResultSet r){try {if(r != null) r.close();if(s != null) s.close();if(c != null) c.close();} catch (SQLException e) {throw new AppException("释放数据库资源出错", e);}}public static void close(Connection c, Statement s){close(c, s, null);}public static void main(String[] args) {//测试json序列化Map<String, Object> map = new HashMap<>();map.put("ok", true);map.put("d", new Date());System.out.println(serialize(map));//测试数据库连接: 需要把init.sql在cmd执行，初始化数据库，表，数据System.out.println(getConnection());}
}

2.model层实体类设计与数据库相关联

2.1用户实体类

//数据库使用，前后端ajax，session保存时基于对象和二进制数据转换（这里要实现串行化接口）
@Getter
@Setter
@ToString
public class User extends Response implements Serializable {private static final Long serialVersionUID = 1L;private Integer userId;private String name;private String password;private String nickName;private String iconPath;private String signature;private java.util.Date lastLogout;}

2.2消息实体类

@Setter
@Getter
@ToString
public class Message {private Integer messageId;private Integer userId;private Integer channelId;private String content;private java.util.Date sendTime;//接收客户端发送的消息，转发到所有客户端的消息，需要昵称private String nickName;
}

2.3频道实体类

@ToString
@Getter
@Setter
public class Channel {private Integer channelId;private String channelName;}

2.4信息返回实体类

@Setter
@Getter
@ToString
public class Response {//当前接口响应是否操作成功private boolean ok;//操作失败时，前端要展示的错误信息private String reason;private Object data;//保存业务数据
}

3.service层根据前后端接口编写Servlet

1.请求url，对应Servlet的路径
2.一次init，多次service根据请求方法调用doxxx方法，

3.1登录功能开发

3.1.1根据前端登录接口调用LoginServlet

@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {//检测登陆状态@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {req.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setContentType("application/json");//响应的数据：根据接口文档，user类中都包含了约定的字段User u = new User();//获取当前请求的session，并再获取用户信息，如果获取不到，返回ok:falseHttpSession session = req.getSession(false);if(session != null){User get = (User) session.getAttribute("user");if(get != null){//已经登录，并获取到用户信息u = get;u.setOk(true);resp.getWriter().println(Util.serialize(u));return;}}u.setOk(false);//其实不用设置，该字段为boolean，默认就是falseu.setReason("用户未登陆");//3 返回响应数据: 从响应对象获取输出流，打印输出到响应体bodyresp.getWriter().println(Util.serialize(u));}//登录接口@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {req.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setContentType("application/json");//响应的数据：根据接口文档，user类中都包含了约定的字段User u = new User();try {//1.解析请求数据：根据接口文档，需要使用反序列化操作User input = Util.deserialize(req.getInputStream(), User.class);//2.业务处理: 数据库验证账号密码，如果验证通过，创建session，保存用户信息//根据账号查询用户User query = UserDAO.queryByName(input.getName());if(query == null){throw new AppException("用户不存在");}if(!query.getPassword().equals(input.getPassword())){throw new AppException("账号或密码错误");}//账号密码验证成功HttpSession session = req.getSession();session.setAttribute("user", query);u = query;//构造操作成功正常返回数据：ok:true, 业务字段u.setOk(true);}catch (Exception e){e.printStackTrace();//构造操作失败的错误信息 ok；false reason：错误信息。u.setOk(false);//自定义异常，自己抛，为中文信息，可以给用户看if(e instanceof AppException){u.setReason(e.getMessage());}else{//非自定义异常，英文信息，转一下u.setReason("未知的错误，请联系管理员");}}//3.返回响应数据: 从响应对象获取输出流，打印输出到响应体bodyresp.getWriter().println(Util.serialize(u));}
}

3.1.2LoginServlet调用UserDAO操作数据库验证用户合法性

public static User queryByName(String name) {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;ResultSet rs = null;//定义返回数据User u = null;try {//1 获取数据库连接Connectionc = Util.getConnection();//2 通过Connection+sql创建操作命令对象StatementString sql = "select * from user where name=?";ps = c.prepareStatement(sql);//3 执行sql: 执行前替换占位符ps.setString(1, name);rs = ps.executeQuery();//4 如果是查询操作，处理结果集while (rs.next()){//移动到下一行，有数据返回trueu = new User();//设置结果集字段到用户对象的属性中u.setUserId(rs.getInt("userId"));u.setName(name);u.setPassword(rs.getString("password"));u.setNickName(rs.getString("nickName"));u.setIconPath(rs.getString("iconPath"));u.setSignature(rs.getString("signature"));java.sql.Timestamp lastLogout = rs.getTimestamp("lastLogout");u.setLastLogout(new Date(lastLogout.getTime()));}return u;}catch (Exception e){throw new AppException("查询用户账号出错", e);}finally {//5 释放资源Util.close(c, ps, rs);}}

3.2登陆成功后查找频道信息功能

3.2.1前端跳转接口调用ChannelServlet

@WebServlet("/channel")
public class ChannelServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {req.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setContentType("application/json");Response response = new Response();try{//查询所有频道列表返回List<Channel> list = ChannelDAO.query();response.setOk(true);response.setData(list);//ok:true, data: [{}, {}]}catch (Exception e){e.printStackTrace();//目前，前端的实现，在后端报错，要返回空的List//改造前端为解析ok, reason//参考LoginServlet改造：response.setReason(e.getMessage());//ok:false, reason: ""}resp.getWriter().println(Util.serialize(response));}
}

3.2.2ChannelServlet调用ChannelDAO查询

public class ChannelDAO {public static List<Channel> query() {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;ResultSet rs = null;//定义返回数据List<Channel> list = new ArrayList<>();try {//1 获取数据库连接Connectionc = Util.getConnection();//2 通过Connection+sql创建操作命令对象StatementString sql = "select * from channel";ps = c.prepareStatement(sql);//3 执行sql: 执行前替换占位符rs = ps.executeQuery();//4 如果是查询操作，处理结果集while (rs.next()){//移动到下一行，有数据返回trueChannel channel = new Channel();//设置属性channel.setChannelId(rs.getInt("channelId"));channel.setChannelName(rs.getString("channelName"));list.add(channel);}return list;}catch (Exception e){throw new AppException("查询频道列表出错", e);}finally {//5 释放资源Util.close(c, ps, rs);}}
}

3.3频道进入后进行消息发送和接收

3.3.1MessageWebsocketServlet关联TestWebSocket

@ServerEndpoint("/message/{userId}")
public class MessageWebsocket {@OnOpenpublic void onOpen(@PathParam("userId") Integer userId,Session session) throws IOException {//1.把每个客户端的session都保存起来，之后转发消息到所有客户端要用MessageCenter.addOnlineUser(userId, session);//2.查询本客户端（用户）上次登录前的消息（数据库查）List<Message> list = MessageDAO.queryByLastLogout(userId);//3.发送当前用户在上次登录后的消息for(Message m : list){session.getBasicRemote().sendText(Util.serialize(m));}System.out.println("建立连接："+userId);}@OnMessagepublic void onMessage(Session session,String message){//1.遍历保存的所有session，每个都发送消息
//        MessageCenter.sendMessage(message);MessageCenter.getInstance().addMessage(message);//2.消息还要保存在数据库：// （1）反序列化json字符串为message对象Message msg = Util.deserialize(message, Message.class);// （2）插入数据库int n = MessageDAO.insert(msg);System.out.printf("接收到消息：%s\n", message);}@OnClosepublic void onClose(@PathParam("userId") Integer userId){//1.本客户端关闭连接，要在之前保存的session集合中，删除MessageCenter.delOnlineUser(userId);//2.建立连接要获取用户上次登录以后的消息，所以关闭长连接就是代表用户退出//更新用户的上次登录时间int n = UserDAO.updateLastLogout(userId);System.out.println("关闭连接");}@OnErrorpublic void onError(@PathParam("userId") Integer userId, Throwable t){System.out.println("出错了");MessageCenter.delOnlineUser(userId);t.printStackTrace();//和关闭连接的操作一样}}

3.3.2调用MessageDAO层操作数据库

public static int insert(Message msg) {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;try{c = Util.getConnection();String sql = "insert into message values(null,?,?,?,?)";ps = c.prepareStatement(sql);ps.setInt(1, msg.getUserId());ps.setInt(2, msg.getChannelId());ps.setString(3, msg.getContent());ps.setTimestamp(4, new Timestamp(System.currentTimeMillis()));return ps.executeUpdate();}catch (Exception e){throw new AppException("保存消息出错", e);}finally {Util.close(c, ps);}}public static List<Message> queryByLastLogout(Integer userId) {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;ResultSet rs = null;//定义返回数据List<Message> list = new ArrayList<>();try {//1 获取数据库连接Connectionc = Util.getConnection();//2 通过Connection+sql创建操作命令对象StatementString sql = "select m.*,u.nickName from message m join user u on u.userId=m.userId where m.sendTime>(select lastLogout from user where userId=?)";ps = c.prepareStatement(sql);//3 执行sql: 执行前替换占位符ps.setInt(1, userId);rs = ps.executeQuery();//4 如果是查询操作，处理结果集while (rs.next()){//移动到下一行，有数据返回trueMessage m = new Message();//获取结果集字段，设置对象属性m.setUserId(userId);m.setNickName(rs.getString("nickName"));m.setContent(rs.getString("content"));m.setChannelId(rs.getInt("channelId"));list.add(m);}return list;}catch (Exception e){throw new AppException("查询用户["+userId+"]的消息出错", e);}finally {//5 释放资源Util.close(c, ps, rs);}}
}

3.4退出登录功能

3.4.1前端接口跳转执行LogoutServlet

@WebServlet("/logout")
public class LogoutServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {req.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setCharacterEncoding("UTF-8");resp.setContentType("application/json");HttpSession session = req.getSession(false);if(session != null){User user = (User) session.getAttribute("user");if(user != null){//用户已登录：删除session中保存的用户信息（注销）session.removeAttribute("user");//注销成功，返回ok: trueResponse r = new Response();r.setOk(true);resp.getWriter().println(Util.serialize(r));return;}}//用户未登陆Response r = new Response();r.setReason("用户未登陆，不允许访问");resp.getWriter().println(Util.serialize(r));}
}

3.4.2LogoutServlet删除session会话信息并进行更新登陆时间操作

public static int updateLastLogout(Integer userId) {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;try{c = Util.getConnection();String sql = "update user set lastLogout=? where userId=?";ps = c.prepareStatement(sql);ps.setTimestamp(1, new Timestamp(System.currentTimeMillis()));ps.setInt(2, userId);return ps.executeUpdate();}catch (Exception e){throw new AppException("修改用户上次登录时间出错", e);}finally {Util.close(c, ps);}}

六、项目开发重难点

1.Session会话

Session：登陆后，注销前或超时前都是一个会话，用来解决未登录的敏感资源访问问题
代码：
登陆时：账号密码验证通过后request.getSession（）；
登陆后，都可以获取到Session对象

2.ajax

异步请求回调（等请求的过程中干别的）
过程：
1.HTTP请求数据：路径，请求方法，请求数据
2.通过路径调用后端Servlet中的相关类，找到对应的请求方法doPost
3.对象序列化为json字符串
4.异步回掉函数，不是傻乎乎的等

//接口：
请求:
POST /login
{name: xxx,password: xxx
}
响应:
HTTP/1.1 200 OK
{ok: 1,reason: xxx,userId: xxx,name: xxx,nickName: xxx,signature: xxx
}

//前端ajax代码——登录功能
loginAccount() {console.log("login");$.ajax({url: 'login',type: 'post',contentType: 'application/json',data: JSON.stringify({name: app.login.inputUsername,password: app.login.inputPassword,}),success: function(data, status) {if (!data.ok) {alert('登陆失败! ' + data.reason);app.login.isLogin = false;return;}app.user.userId = data.userId;app.user.name = data.name;app.user.nickName = data.nickName;app.user.signature = data.signature;app.login.isLogin = true;app.login.showLoginDialog = false;app.getChannels();app.initWebSocket();}})},

4.涉及Web技术

1.开发流程：开发——打包——部署——运行——验证
打包：maven package
部署：复制war文件到tomcat/webapps下
运行：运行tomcat自动解压webapps目录下的war文件，每个文件夹就是一个web项目（应用上下文路径）
2.IDEA部署Tomcat应用上下文路径保持一致。

5.认识WebSocket

服务端主动向客户端发送。

消息推送方法：

轮询方式：客户端定时向服务端发送ajax请求，服务器接收到请求后马上返回消息并关闭连接。
优点：后端程序编写比较容易。
缺点：TCP的建立和关闭操作浪费时间和带宽，请求中有大半是无用，浪费带宽和服务器资源。
实例：适于小型应用。
长轮询：客户端向服务器发送Ajax请求，服务器接到请求后hold住连接，直到有新消息才返回响应信息
并关闭连接，客户端处理完响应信息后再向服务器发送新的请求。
优点：在无消息的情况下不会频繁的请求，耗费资源小。
缺点：服务器hold连接会消耗资源，返回数据顺序无保证，难于管理维护。
实例：WebQQ、Hi网页版、Facebook IM。
长连接：在页面里嵌入一个隐蔵iframe，将这个隐蔵iframe的src属性设为对一个长连接的请求或是采用
xhr请求，服务器端就能源源不断地往客户端输入数据。
优点：消息即时到达，不发无用请求；管理起来也相对方便。
缺点：服务器维护一个长连接会增加开销，当客户端越来越多的时候，server压力大！
实例：Gmail聊天
webSocket：HTML5 WebSocket设计出来的目的就是取代轮询和长连接，使客户端浏览器具备像C/S
框架下桌面系统的即时通讯能力，实现了浏览器和服务器全双工通信，建立在TCP之上，虽然
WebSocket和HTTP一样通过TCP来传输数据，但WebSocket可以主动的向对方发送或接收数据，就像
Socket一样；并且WebSocket需要类似TCP的客户端和服务端通过握手连接，连接成功后才能互相通
信。
优点：双向通信、事件驱动、异步、使用ws或wss协议的客户端能够真正实现意义上的推送功能。
缺点：少部分浏览器不支持。
示例：社交聊天（微信、QQ）、弹幕、多玩家玩游戏、协同编辑、股票基金实时报价、体育实况更
新、视频会议/聊天、基于位置的应用、在线教育、智能家居等高实时性的场景。

6.序列化与反序列化

public class Util {//序列化private  static  final ObjectMapper M = new ObjectMapper();//数据库连接池private  static final MysqlDataSource DS = new MysqlDataSource();//初始化static {//设置json序列化/反序列化的日期格式DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");M.setDateFormat(df);DS.setURL("jdbc:mysql://localhost:3306/java_chatroom");DS.setUser("root");DS.setPassword("111111");DS.setUseSSL(false);DS.setCharacterEncoding("UTF-8");//解决插入修改数据，如果是中文，乱码的问题}/*** json序列化：java对象转换为json字符串*/public static String serialize(Object o){try {return M.writeValueAsString(o);} catch (JsonProcessingException e) {throw new AppException("json序列化失败："+o, e);}}/*** 反序列化：把json字符串转换为java对象*/public static <T> T deserialize(String s, Class<T> c){try {return M.readValue(s, c);} catch (JsonProcessingException e) {//如果出现这个异常，一般都是json字符串中的键，在class中没有找到对应的属性throw new AppException("json反序列化失败", e);}}public static <T> T deserialize(InputStream is, Class<T> c){try {return M.readValue(is, c);} catch (IOException e) {//如果出现这个异常，一般都是json字符串中的键，在class中没有找到对应的属性throw new AppException("json反序列化失败", e);}}
}

7.JDBC操作

1.占位符替换：使用变量，对象中的属性
2.查询操作，返回的结果集，多行数据转换为list，一行数据转换为一个对象

七、项目亮点

1.阻塞队列

2.双重校验锁

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