WebSocket协议开发

1. Http协议弊端

半双工协议：同一时刻，只有一个方向上的数据传送（客户端 --> 服务端或者服务端 --> 客户端）
消息冗长繁琐
针对服务器推送的黑客攻击。例如长时间轮询，比较新的技术Comet，使用了Ajax，这种技术会大量消耗服务器带宽和资源

2. WebSocket入门

2.1 特点

单一的TCP连接，采用全双工模式通信
对代理、防火墙和路由器透明
无头部信息、Cookie和身份验证
无安全开销
通过“ping/pong”帧保持链路激活
服务器可以主动传递消息给客户端，不在需要客户端轮询

2.2 请求消息

Upgrade：表示将http协议升级到WebSocket协议
Sec-WebSocket-Key：随机字符串

2.3 应答消息

Sec-WebSocket-Accept: 将WebSocket-Key加上一个魔幻字符串，然后使用SHA-1加密，进行BASE-64编码

2.4 请求关闭

正常情况下，应该由服务器先关闭。异常情况下（一个合理时间周期后没有收到服务器的TCP close），客户端可以发起TCP Close。当服务器被指示关闭时，会立即发起关闭WebSocket TCP close操作；客户端应该等待服务器的TCP Close。WebSocket的握手关闭消息带有一个状态码核可选的关闭愿意，必须按照协议要求发送一个Close控制帧，对端收到后需要主动关闭WebSocket连接。

3. 时间服务器

绑定端口，创建netty服务端
http-codec：添加Http请求和响应的编码和解码器
aggregator：合并http请求
http-chunked：添加大文件传输器
handler：自定义处理器

public void bind(int port) {NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();NioEventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();try {ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup, workGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline()//将请求和应答消息解码或者编码成http消息.addLast("http-codec", new HttpServerCodec()).addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65536)).addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler()).addLast("handler", new TimeWebSocketServerHandler());}});Channel channelFuture = serverBootstrap.bind(port).sync().channel();System.out.println("Web Socket Server started at port :" + port + ".");System.out.println("open you browser and navigate to http://localhost:" + port + "/");channelFuture.closeFuture().sync();} catch (InterruptedException e) {bossGroup.shutdownGracefully();workGroup.shutdownGracefully();}}

3.1 自定义处理器

public static class TimeWebSocketServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {private WebSocketServerHandshaker webSocketServerHandshaker;@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {if (msg instanceof FullHttpRequest) {this.handleHttpRequest(ctx, (FullHttpRequest) msg);} else {this.handleWebSocketRequest(ctx, (WebSocketFrame) msg);}} }

handleHttpRequest()

判断http请求有没有解码成功，或者协议中没有 Upgrade = websocket 值
websocket握手工厂创建握手协议，如果不支持返回错误码
握手时，就会把 websocket相关的编解码器动态的添加到管道中，后续使用websocket相关对象可以直接获取

/*** 处理http请求* @param ctx* @param fullHttpRequest*/private void handleHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest fullHttpRequest) {//http解码失败，并且协议并不是升级为websocketif (!fullHttpRequest.decoderResult().isSuccess() ||(!"websocket".equals(fullHttpRequest.headers().get("Upgrade")))) {sendHttpResponse(ctx, fullHttpRequest, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));return;}WebSocketServerHandshakerFactory webSocketServerHandshakerFactory= new WebSocketServerHandshakerFactory("ws://localhost:8080/websocket", null, false);webSocketServerHandshaker = webSocketServerHandshakerFactory.newHandshaker(fullHttpRequest);if (Objects.isNull(webSocketServerHandshaker)) {WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedVersionResponse(ctx.channel());} else {//创建握手时，就会将websocket的编码解码添加到管道中webSocketServerHandshaker.handshake(ctx.channel(), fullHttpRequest);}}

handleWebSocketRequest()

判断各种类型的WebSocketFrame请求，根据类型操作

private void handleWebSocketRequest(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame webSocketFrame) {//判断链路是否是关闭的指令if (webSocketFrame instanceof CloseWebSocketFrame) {webSocketServerHandshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame) webSocketFrame.retain());return;}if (webSocketFrame instanceof PingWebSocketFrame) {ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(webSocketFrame.content().retain()));return;}//只支持文本消息，不支持二进制消息if (!(webSocketFrame instanceof TextWebSocketFrame)) {throw new UnsupportedOperationException(String.format("%s frame types not supported", webSocketFrame.getClass().getName()));}//返回应答消息String text = ((TextWebSocketFrame) webSocketFrame).text();ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(text + ", 欢迎使用netty websocket服务，现在是北京时间："+ new Date().toString()));}

sendHttpResponse()

判断状态，写入返回值数据
判断请求是否是长连接，如果不是，添加关闭的监听器

private static void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx,FullHttpRequest request,FullHttpResponse response) {if (response.status().code() != 200) {ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer(response.status().toString(), CharsetUtil.UTF_8);response.content().writeBytes(byteBuf);byteBuf.release();HttpUtil.setContentLength(response, response.content().readableBytes());}ChannelFuture future = ctx.channel().writeAndFlush(response);if (!HttpUtil.isKeepAlive(request) || response.status().code() != 200) {future.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}}

4. JS页面代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Netty WebSocket 时间服务器</title>
</head>
<body>
<script>var socket;if (!window.WebSocket) {window.WebSocket = window.MozWebSocket;}if (window.WebSocket) {socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/websocket");socket.onmessage = function (event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = "";ta.value = event.data;}socket.onopen = function (event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = "打开WebSocket服务正常，浏览器支持WebSocket"}socket.onclose = function (event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = ""ta.value = "WebSocket关闭"}} else {alert("抱歉您的浏览器不支持WebSocket协议");}function send(message) {if (!window.WebSocket) {return;}if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {socket.send(message)} else {alert("WebSocket连接没有建立成功");}}
</script><form onsubmit="return false;"><input type="text" name="message" value="Netty 最佳实践"><br><br><input type="button" value="发送 WebSocket请求消息" onclick="send(this.form.message.value)"/><hr color="blue"/><h3>服务端返回应答消息</h3><textarea id="responseText" style="width: 500px;height: 300px"></textarea>
</form>
</body>
</html>

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