Netty作为服务端的websocket通信

http协议是无状态的，因此导致客户端每次通信都需要携带标识（session）给服务端，以此来识别是哪个客户端发送过来的信息。但是当服务端主动推送给客户端时就无法实现了，因为服务端不知道客户端在哪，此时通常的做法时客户端轮询服务端，不停的给服务端发送消息，来接受服务端信息。很明显这种方式会浪费大量的资源，并且HTTP消息本身携带的数据就比较大，频繁发送更会增加网络负担。websocket就是为了解决这个问题而诞生的。

一、websocket

WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信——允许服务器主动发送信息给客户端。websocket的特点是事件驱动、异步、使用ws或者wss协议的客户端socket、能够实现真正意义上的推送功能。通信流程：

但是websocket本身依赖于tomcat，然而tomcat并发量不大，连接数低，会导致出现断连的情况，因此对于websocket通信要求不高的可以直接使用tomcat即可，但是遇到高并发就难以支持了。通常会选用Netty作为通信的服务端。

二、Netty

Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。Netty是基于Java NIO实现的异步通信框架，其主要特点是简单，要比原生的JavaNIO开发方便很多，同时Netty封装了大量好用的组件，方便开发。下面基于Netty实现websocket通信。

三、实现websocket通信

public class WebSocketServer {public void run() {// 服务端启动辅助类，用于设置TCP相关参数ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();// 获取Reactor线程池EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();// 设置为主从线程模型bootstrap.group(bossGroup, workGroup)// 设置服务端NIO通信类型.channel(NioServerSocketChannel.class)// 设置ChannelPipeline，也就是业务职责链，由处理的Handler串联而成，由从线程池处理.childHandler(new ChannelInitializer<Channel>() {// 添加处理的Handler，通常包括消息编解码、业务处理，也可以是日志、权限、过滤等@Overrideprotected void initChannel(Channel ch) throws Exception {// 获取职责链ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();// pipeline.addLast("http-codec", new HttpServerCodec());pipeline.addLast("aggregator", new HttpObjectAggregator(65535));pipeline.addLast("http-chunked", new ChunkedWriteHandler());pipeline.addLast("handler", new WebSocketHandler());}})// bootstrap 还可以设置TCP参数，根据需要可以分别设置主线程池和从线程池参数，来优化服务端性能。// 其中主线程池使用option方法来设置，从线程池使用childOption方法设置。// backlog表示主线程池中在套接口排队的最大数量，队列由未连接队列（三次握手未完成的）和已连接队列.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 5)// 表示连接保活，相当于心跳机制，默认为7200s.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);try {// 绑定端口，启动select线程，轮询监听channel事件，监听到事件之后就会交给从线程池处理Channel channel = bootstrap.bind(8081).sync().channel();// 等待服务端口关闭channel.closeFuture().sync();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {// 优雅退出，释放线程池资源bossGroup.shutdownGracefully();workGroup.shutdownGracefully();}}public static void main(String[] args) {new WebSocketServer().run();}}

public class WebSocketHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{//用于websocket握手的处理类private WebSocketServerHandshaker handshaker;@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)throws Exception {if (msg instanceof FullHttpRequest) {// websocket连接请求handleHttpRequest(ctx, (FullHttpRequest)msg);} else if (msg instanceof WebSocketFrame) {// websocket业务处理handleWebSocketRequest(ctx, (WebSocketFrame)msg);}}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)throws Exception {ctx.close();}private void handleHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req) {// Http解码失败，向服务器指定传输的协议为Upgrade：websocketif (!req.decoderResult().isSuccess() || (!"websocket".equals(req.headers().get("Upgrade")))) {sendHttpResponse(ctx, req, new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));return;}// 握手相应处理,创建websocket握手的工厂类，WebSocketServerHandshakerFactory wsFactory = new WebSocketServerHandshakerFactory("ws://localhost:8081/ws", null, false);// 根据工厂类和HTTP请求创建握手类handshaker = wsFactory.newHandshaker(req);if (handshaker == null) {// 不支持websocketWebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedVersionResponse(ctx.channel());} else {// 通过它构造握手响应消息返回给客户端handshaker.handshake(ctx.channel(), req);}}private void handleWebSocketRequest(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame req) throws Exception {if (req instanceof CloseWebSocketFrame) {// 关闭websocket连接handshaker.close(ctx.channel(), (CloseWebSocketFrame)req.retain());return;}if (req instanceof PingWebSocketFrame) {ctx.channel().write(new PongWebSocketFrame(req.content().retain()));return;}if (!(req instanceof TextWebSocketFrame)) {throw new UnsupportedOperationException("当前只支持文本消息，不支持二进制消息");}if (ctx == null || this.handshaker == null || ctx.isRemoved()) {throw new Exception("尚未握手成功，无法向客户端发送WebSocket消息");}ctx.channel().write(new TextWebSocketFrame(((TextWebSocketFrame)req).text()));}private void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest req, FullHttpResponse res) {// BAD_REQUEST(400) 客户端请求错误返回的应答消息if (res.status().code() != 200) {// 将返回的状态码放入缓存中，Unpooled没有使用缓存池ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.status().toString(), CharsetUtil.UTF_8);res.content().writeBytes(buf);buf.release();HttpUtil.setContentLength(res, res.content().readableBytes());}// 发送应答消息ChannelFuture cf = ctx.channel().writeAndFlush(res);// 非法连接直接关闭连接if (!HttpUtil.isKeepAlive(req) || res.status().code() != 200) {cf.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);}}}

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WebSocket Chat</title>
</head>
<body><script type="text/javascript">var socket;if (!window.WebSocket) {window.WebSocket = window.MozWebSocket;}if (window.WebSocket) {socket = new WebSocket("ws://localhost:8081/ws");socket.onopen = function(event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = "连接开启!";};socket.onclose = function(event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = ta.value + "连接被关闭";};socket.onmessage = function(event) {var ta = document.getElementById('responseText');ta.value = ta.value + '\n' + event.data;};} else {alert("你的浏览器不支持 WebSocket！");}function send(message) {if (!window.WebSocket) {return;}if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {socket.send(message);} else {alert("连接没有开启.");}}</script><form οnsubmit="return false;"><h3>WebSocket 聊天室：</h3><textarea id="responseText" style="width: 500px; height: 300px;"></textarea><br> <input type="text" name="message"  style="width: 300px" value="Welcome to www.waylau.com"><input type="button" value="发送消息" οnclick="send(this.form.message.value)"><input type="button" οnclick="javascript:document.getElementById('responseText').value=''" value="清空聊天记录"></form><br> <br>
</body>
</html>

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