前言

 
        HTML5 WebSocket实现了服务器与浏览器的双向通讯,双向通讯使服务器消息推送开发更加简单,最常见的就是即时通讯和对信息实时性要求比较高的应用。以前的服务器消息推送大部分采用的都是“轮询”和“长连接”技术,这两中技术都会对服务器产生相当大的开销,而且实时性不是特别高。WebSocket技术对只会产生很小的开销,并且实时性特别高。下面就开始讲解如何利用WebSocket技术开发聊天室。在这个实例中,采用的是Tomcat7服务器,每个服务器对于WebSocket的实现都是不一样的,所以这个实例只能在Tomcat服务器中运行,不过目前Spring已经推出了WebSocket的API,能够兼容各个服务器的实现,大家可以查阅相关的资料进行了解,在这里就不介绍了,下图是聊天室的效果图:
        在这里实例中,实现了消息的实时推送,还实现了聊天用户的上下线通知。下面就开始具体讲解如何实现。
 

后台处理

 
        Tomcat实现WebSocket的主要是依靠org.apache.catalina.websocket.MessageInbound这个类,这个类的在{TOMCAT_HOME}/lib/catalina.jar中,所以你开发的时候需要将catalina.jar和tomcat-coyote.jar引入进来,下面这段代码就是暴露给客户端连接地址的Servlet:
 
  1. package com.ibcio;
  2. import javax.servlet.annotation.WebServlet;
  3. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
  4. import org.apache.catalina.websocket.StreamInbound;
  5. @WebServlet(urlPatterns = { "/message"})
  6. //如果要接收浏览器的ws://协议的请求就必须实现WebSocketServlet这个类
  7. public class WebSocketMessageServlet extends org.apache.catalina.websocket.WebSocketServlet {
  8. private static final long serialVersionUID = 1L;
  9. public static int ONLINE_USER_COUNT = 1;
  10. public String getUser(HttpServletRequest request){
  11. return (String) request.getSession().getAttribute("user");
  12. }
  13. //跟平常Servlet不同的是,需要实现createWebSocketInbound,在这里初始化自定义的WebSocket连接对象
  14. @Override
  15. protected StreamInbound createWebSocketInbound(String subProtocol,HttpServletRequest request) {
  16. return new WebSocketMessageInbound(this.getUser(request));
  17. }
  18. }

这个Servlet跟普通的Servlet有些不同,继承的WebSocketServlet类,并且要重写createWebSocketInbound方法。这个类中Session中的user属性是用户进入index.jsp的时候设置的,记录当前用户的昵称。下面就是自己实现的WebSocket连接对象类WebSocketMessageInbound类的代码:

  1. package com.ibcio;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.nio.ByteBuffer;
  4. import java.nio.CharBuffer;
  5. import net.sf.json.JSONObject;
  6. import org.apache.catalina.websocket.MessageInbound;
  7. import org.apache.catalina.websocket.WsOutbound;
  8. public class WebSocketMessageInbound extends MessageInbound {
  9. //当前连接的用户名称
  10. private final String user;
  11. public WebSocketMessageInbound(String user) {
  12. this.user = user;
  13. }
  14. public String getUser() {
  15. return this.user;
  16. }
  17. //建立连接的触发的事件
  18. @Override
  19. protected void onOpen(WsOutbound outbound) {
  20. // 触发连接事件,在连接池中添加连接
  21. JSONObject result = new JSONObject();
  22. result.element("type", "user_join");
  23. result.element("user", this.user);
  24. //向所有在线用户推送当前用户上线的消息
  25. WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());
  26. result = new JSONObject();
  27. result.element("type", "get_online_user");
  28. result.element("list", WebSocketMessageInboundPool.getOnlineUser());
  29. //向连接池添加当前的连接对象
  30. WebSocketMessageInboundPool.addMessageInbound(this);
  31. //向当前连接发送当前在线用户的列表
  32. WebSocketMessageInboundPool.sendMessageToUser(this.user, result.toString());
  33. }
  34. @Override
  35. protected void onClose(int status) {
  36. // 触发关闭事件,在连接池中移除连接
  37. WebSocketMessageInboundPool.removeMessageInbound(this);
  38. JSONObject result = new JSONObject();
  39. result.element("type", "user_leave");
  40. result.element("user", this.user);
  41. //向在线用户发送当前用户退出的消息
  42. WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());
  43. }
  44. @Override
  45. protected void onBinaryMessage(ByteBuffer message) throws IOException {
  46. throw new UnsupportedOperationException("Binary message not supported.");
  47. }
  48. //客户端发送消息到服务器时触发事件
  49. @Override
  50. protected void onTextMessage(CharBuffer message) throws IOException {
  51. //向所有在线用户发送消息
  52. WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(message.toString());
  53. }
  54. }

代码中的主要实现了onOpen、onClose、onTextMessage方法,分别处理用户上线、下线、发送消息。在这个类中有个WebSocketMessageInboundPool连接池类,这个类是用来管理目前在线的用户的连接,下面是这个类的代码:

  1. package com.ibcio;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.nio.CharBuffer;
  4. import java.util.HashMap;
  5. import java.util.Map;
  6. import java.util.Set;
  7. public class WebSocketMessageInboundPool {
  8. //保存连接的MAP容器
  9. private static final Map<String,WebSocketMessageInbound > connections = new HashMap<String,WebSocketMessageInbound>();
  10. //向连接池中添加连接
  11. public static void addMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){
  12. //添加连接
  13. System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " join..");
  14. connections.put(inbound.getUser(), inbound);
  15. }
  16. //获取所有的在线用户
  17. public static Set<String> getOnlineUser(){
  18. return connections.keySet();
  19. }
  20. public static void removeMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){
  21. //移除连接
  22. System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " exit..");
  23. connections.remove(inbound.getUser());
  24. }
  25. public static void sendMessageToUser(String user,String message){
  26. try {
  27. //向特定的用户发送数据
  28. System.out.println("send message to user : " + user + " ,message content : " + message);
  29. WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(user);
  30. if(inbound != null){
  31. inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));
  32. }
  33. } catch (IOException e) {
  34. e.printStackTrace();
  35. }
  36. }
  37. //向所有的用户发送消息
  38. public static void sendMessage(String message){
  39. try {
  40. Set<String> keySet = connections.keySet();
  41. for (String key : keySet) {
  42. WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(key);
  43. if(inbound != null){
  44. System.out.println("send message to user : " + key + " ,message content : " + message);
  45. inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));
  46. }
  47. }
  48. } catch (IOException e) {
  49. e.printStackTrace();
  50. }
  51. }
  52. }
 

前台展示

 

上面的代码就是聊天室后台的代码,主要是由3个对象组成,Servlet、连接对象、连接池,下面就是前台的代码,前台的代码主要是实现与服务器进行连接,展示用户列表及信息列表,前台的展示使用了Ext框架,不熟悉Ext的同学可以初步的了解下Ext,下面的是index.jsp的代码:

  1. <%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" import="com.ibcio.WebSocketMessageServlet"%>
  2. <%
  3. String user = (String)session.getAttribute("user");
  4. if(user == null){
  5. //为用户生成昵称
  6. user = "游客" + WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT;
  7. WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT ++;
  8. session.setAttribute("user", user);
  9. }
  10. pageContext.setAttribute("user", user);
  11. %>
  12. <html>
  13. <head>
  14. <title>WebSocket 聊天室</title>
  15. <!-- 引入CSS文件 -->
  16. <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/resources/css/ext-all.css">
  17. <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/shared/example.css" />
  18. <link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/websocket.css" />
  19. <!-- 映入Ext的JS开发包,及自己实现的webscoket. -->
  20. <script type="text/javascript" src="ext4/ext-all-debug.js"></script>
  21. <script type="text/javascript" src="websocket.js"></script>
  22. <script type="text/javascript">
  23. var user = "${user}";
  24. </script>
  25. </head>
  26. <body>
  27. <h1>WebSocket聊天室</h1>
  28. <p>通过HTML5标准提供的API与Ext富客户端框架相结合起来,实现聊天室,有以下特点:</p>
  29. <ul class="feature-list" style="padding-left: 10px;">
  30. <li>实时获取数据,由服务器推送,实现即时通讯</li>
  31. <li>利用WebSocket完成数据通讯,区别于轮询,长连接等技术,节省服务器资源</li>
  32. <li>结合Ext进行页面展示</li>
  33. <li>用户上线下线通知</li>
  34. </ul>
  35. <div id="websocket_button"></div>
  36. </body>
  37. </html>

页面的展示主要是在websocket.js中进行控制,下面是websocket.jsd的代码:

 
  1. //用于展示用户的聊天信息
  2. Ext.define('MessageContainer', {
  3. extend : 'Ext.view.View',
  4. trackOver : true,
  5. multiSelect : false,
  6. itemCls : 'l-im-message',
  7. itemSelector : 'div.l-im-message',
  8. overItemCls : 'l-im-message-over',
  9. selectedItemCls : 'l-im-message-selected',
  10. style : {
  11. overflow : 'auto',
  12. backgroundColor : '#fff'
  13. },
  14. tpl : [
  15. '<div class="l-im-message-warn">​交谈中请勿轻信汇款、中奖信息、陌生电话。 请遵守相关法律法规。</div>',
  16. '<tpl for=".">',
  17. '<div class="l-im-message">',
  18. '<div class="l-im-message-header l-im-message-header-{source}">{from}  {timestamp}</div>',
  19. '<div class="l-im-message-body">{content}</div>', '</div>',
  20. '</tpl>'],
  21. messages : [],
  22. initComponent : function() {
  23. var me = this;
  24. me.messageModel = Ext.define('Leetop.im.MessageModel', {
  25. extend : 'Ext.data.Model',
  26. fields : ['from', 'timestamp', 'content', 'source']
  27. });
  28. me.store = Ext.create('Ext.data.Store', {
  29. model : 'Leetop.im.MessageModel',
  30. data : me.messages
  31. });
  32. me.callParent();
  33. },
  34. //将服务器推送的信息展示到页面中
  35. receive : function(message) {
  36. var me = this;
  37. message['timestamp'] = Ext.Date.format(new Date(message['timestamp']),
  38. 'H:i:s');
  39. if(message.from == user){
  40. message.source = 'self';
  41. }else{
  42. message.source = 'remote';
  43. }
  44. me.store.add(message);
  45. if (me.el.dom) {
  46. me.el.dom.scrollTop = me.el.dom.scrollHeight;
  47. }
  48. }
  49. });

这段代码主要是实现了展示消息的容器,下面就是页面加载完成后开始执行的代码:

 
  1. Ext.onReady(function() {
  2. //创建用户输入框
  3. var input = Ext.create('Ext.form.field.HtmlEditor', {
  4. region : 'south',
  5. height : 120,
  6. enableFont : false,
  7. enableSourceEdit : false,
  8. enableAlignments : false,
  9. listeners : {
  10. initialize : function() {
  11. Ext.EventManager.on(me.input.getDoc(), {
  12. keyup : function(e) {
  13. if (e.ctrlKey === true
  14. && e.keyCode == 13) {
  15. e.preventDefault();
  16. e.stopPropagation();
  17. send();
  18. }
  19. }
  20. });
  21. }
  22. }
  23. });
  24. //创建消息展示容器
  25. var output = Ext.create('MessageContainer', {
  26. region : 'center'
  27. });
  28. var dialog = Ext.create('Ext.panel.Panel', {
  29. region : 'center',
  30. layout : 'border',
  31. items : [input, output],
  32. buttons : [{
  33. text : '发送',
  34. handler : send
  35. }]
  36. });
  37. var websocket;
  38. //初始话WebSocket
  39. function initWebSocket() {
  40. if (window.WebSocket) {
  41. websocket = new WebSocket(encodeURI('ws://localhost:8080/WebSocket/message'));
  42. websocket.onopen = function() {
  43. //连接成功
  44. win.setTitle(title + '  (已连接)');
  45. }
  46. websocket.onerror = function() {
  47. //连接失败
  48. win.setTitle(title + '  (连接发生错误)');
  49. }
  50. websocket.onclose = function() {
  51. //连接断开
  52. win.setTitle(title + '  (已经断开连接)');
  53. }
  54. //消息接收
  55. websocket.onmessage = function(message) {
  56. var message = JSON.parse(message.data);
  57. //接收用户发送的消息
  58. if (message.type == 'message') {
  59. output.receive(message);
  60. } else if (message.type == 'get_online_user') {
  61. //获取在线用户列表
  62. var root = onlineUser.getRootNode();
  63. Ext.each(message.list,function(user){
  64. var node = root.createNode({
  65. id : user,
  66. text : user,
  67. iconCls : 'user',
  68. leaf : true
  69. });
  70. root.appendChild(node);
  71. });
  72. } else if (message.type == 'user_join') {
  73. //用户上线
  74. var root = onlineUser.getRootNode();
  75. var user = message.user;
  76. var node = root.createNode({
  77. id : user,
  78. text : user,
  79. iconCls : 'user',
  80. leaf : true
  81. });
  82. root.appendChild(node);
  83. } else if (message.type == 'user_leave') {
  84. //用户下线
  85. var root = onlineUser.getRootNode();
  86. var user = message.user;
  87. var node = root.findChild('id',user);
  88. root.removeChild(node);
  89. }
  90. }
  91. }
  92. };
  93. //在线用户树
  94. var onlineUser = Ext.create('Ext.tree.Panel', {
  95. title : '在线用户',
  96. rootVisible : false,
  97. region : 'east',
  98. width : 150,
  99. lines : false,
  100. useArrows : true,
  101. autoScroll : true,
  102. split : true,
  103. iconCls : 'user-online',
  104. store : Ext.create('Ext.data.TreeStore', {
  105. root : {
  106. text : '在线用户',
  107. expanded : true,
  108. children : []
  109. }
  110. })
  111. });
  112. var title = '欢迎您:' + user;
  113. //展示窗口
  114. var win = Ext.create('Ext.window.Window', {
  115. title : title + '  (未连接)',
  116. layout : 'border',
  117. iconCls : 'user-win',
  118. minWidth : 650,
  119. minHeight : 460,
  120. width : 650,
  121. animateTarget : 'websocket_button',
  122. height : 460,
  123. items : [dialog,onlineUser],
  124. border : false,
  125. listeners : {
  126. render : function() {
  127. initWebSocket();
  128. }
  129. }
  130. });
  131. win.show();
  132. //发送消息
  133. function send() {
  134. var message = {};
  135. if (websocket != null) {
  136. if (input.getValue()) {
  137. Ext.apply(message, {
  138. from : user,
  139. content : input.getValue(),
  140. timestamp : new Date().getTime(),
  141. type : 'message'
  142. });
  143. websocket.send(JSON.stringify(message));
  144. //output.receive(message);
  145. input.setValue('');
  146. }
  147. } else {
  148. Ext.Msg.alert('提示', '您已经掉线,无法发送消息!');
  149. }
  150. }
  151. });

上面的代码就是页面完成加载后自动连接服务器,并创建展示界面的代码。

 

注意

 
        需要注意的两点,在部署完成之后需要将在tomcat应用目录中的lib目录下的catalina.jar和tomcat-coyote.jar删掉,比如项目的lib目录在D:\workspace\WebSocket\WebRoot\WEB-INF\lib,而部署的应用lib目录是在D:\tools\apache-tomcat-7.0.32\webapps\WebSocket\WEB-INF\lib,删掉部署目录的lib目录中连两个jar就可以了,否则会包Could not initialize class com.ibcio.WebSocketMessageServlet错误,切记。
    如果还是无法建立连接,请下载最新的tomcat,忘了是那个版本的tomcatcreateWebSocketInbound是没有request参数的,现在的这个代码是有这个参数了,7.0.3XX版本都是带这个参数的,切记。
 

总结

 
       使用WebSocket开发服务器推送非常方便,这个是个简单的应用,其实还可以结合WebRTC实现视频聊天和语音聊天。在我的Leetop项目中已经实现了浏览器端视频聊天的功能,大家可以去看看 www.ibcio.com,在我的另外一篇文章中有详细的介绍:http://blog.csdn.net/leecho571/article/details/8207102,下图就是Leetop项目的效果图:
 

实例下载

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