JAVA 日常开发中Websocket示例详解

JAVA ｜日常开发中Websocket详解，WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议，它在Web应用中实现了客户端与服务器之间的实时数据传输。与HTTP不同，WebSocket在建立连接后，客户端和服务器都可以随时向对方发送数据，而无需像HTTP那样每次请求都需要建立新的连接。这使得WebSocket非常适合需要实时通信的场景，如在线聊天、实时通知、股票行情推送等。本文将详细介绍Java开发中WebSocket的使用，包括基本概念、Java API、使用示例以及注意事项。

前言

在数字浪潮汹涌澎湃的时代，程序开发宛如一座神秘而宏伟的魔法城堡，矗立在科技的浩瀚星空中。代码的字符，似那闪烁的星辰，按照特定的轨迹与节奏，组合、交织、碰撞，即将开启一场奇妙且充满无限可能的创造之旅。当空白的文档界面如同深邃的宇宙等待探索，程序员们则化身无畏的星辰开拓者，指尖在键盘上轻舞，准备用智慧与逻辑编织出足以改变世界运行规则的程序画卷，在 0 和 1 的二进制世界里，镌刻下属于人类创新与突破的不朽印记。

一、Websocket 概述

1.1 定义

Websocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。它允许客户端和服务器之间进行实时的、双向的数据传输，与传统的 HTTP 请求 - 响应模式不同，HTTP 是单向的，客户端请求，服务器响应后连接就关闭，而 Websocket 保持连接打开，以便随时交换数据。
例如，在一个实时聊天应用中，Websocket 可以让客户端（如浏览器）和服务器之间实时地发送和接收聊天消息，而不需要像传统的 HTTP 轮询那样频繁地发送请求来检查是否有新消息。

1.2 优势

实时性高：能够实现服务器和客户端之间的实时通信，数据可以即时地在双方之间传递，减少了延迟。这对于需要实时更新数据的应用场景，如股票交易平台、在线游戏等非常关键。
高效节能：相较于传统的 HTTP 轮询（客户端定时向服务器发送请求来获取最新信息），Websocket 避免了频繁建立和断开连接的开销，从而节省了网络资源和服务器资源，提高了效率。
跨平台支持：Websocket 协议是基于 TCP 协议的，并且在现代浏览器和大多数服务器环境中都有良好的支持，这使得它可以方便地用于开发跨平台的实时应用。

二、Websocket 协议基础

2.1 握手过程

Websocket 协议在建立连接时需要进行握手。客户端首先向服务器发送一个 HTTP 请求，这个请求中包含一些特殊的头部信息，用于表明这是一个 Websocket 请求。例如，请求头中包含Upgrade: websocket和Connection: Upgrade字段，用于请求将协议从 HTTP 升级到 Websocket。
服务器收到请求后，如果支持 Websocket 协议并且同意升级，会返回一个响应，其中包含101 Switching Protocols状态码，表示协议切换成功，之后双方就建立了 Websocket 连接。

2.2 消息格式

Websocket 消息主要有两种格式：文本格式和二进制格式。消息以帧（frame）为单位进行传输，一个完整的消息可以由一个或多个帧组成。
文本消息以 UTF - 8 编码进行传输，方便处理文本数据，如聊天消息等。二进制格式则适用于传输图像、音频、视频等二进制数据。

2.3 数据传输方式

全双工通信意味着客户端和服务器都可以主动发送消息。在连接建立后，任何一方都可以随时发送数据，并且不需要等待对方的请求。例如，服务器可以主动向客户端推送实时的股票价格变化，同时客户端也可以向服务器发送交易指令。

三、Java 中使用 Websocket

3.1 Java WebSocket API（JSR - 356）

简介：Java 提供了 WebSocket API 来方便地在 Java 应用中实现 Websocket 功能。这个 API 定义了客户端和服务器端的接口，使得开发者可以轻松地构建 Websocket 应用。

服务器端实现示例：

首先，创建一个@ServerEndpoint注解的类来表示 Websocket 服务器端点。

import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
@ServerEndpoint("/chat")
public class ChatServer {
    @OnMessage
    public String onMessage(String message) {
        // 简单的消息处理，例如将消息转换为大写
        return message.toUpperCase();
    }
}

在上述示例中，@ServerEndpoint("/chat")注解定义了 Websocket 服务器端点的路径为/chat。@OnMessage注解标记的方法会在收到消息时被调用，这里只是简单地将收到的消息转换为大写并返回。

客户端实现示例：

客户端需要创建一个WebSocketContainer来建立连接并发送和接收消息。

import javax.websocket.ContainerProvider;
import javax.websocket.WebSocketContainer;
import java.net.URI;
public class ChatClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            WebSocketContainer container = ContainerProvider.getWebSocketContainer();
            String uri = "ws://localhost:8080/chat";
            javax.websocket.Session session = container.connectToServer(ChatClientEndpoint.class, new URI(uri));
            // 发送消息
            session.getBasicRemote().sendText("Hello");
            // 接收消息
            String response = session.getBasicRemote().receiveText();
            System.out.println("收到回复: " + response);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个客户端示例中，首先获取WebSocketContainer，然后通过connectToServer方法连接到服务器端点。之后可以使用sendText发送消息，使用receiveText接收消息。

3.2 第三方库（如 Tyrus）

简介：Tyrus 是一个流行的 Websocket 实现库，它提供了丰富的功能和更好的性能。它是 Java EE 规范的参考实现，支持 JSR - 356 标准。

示例代码（服务器端）：

添加 Tyrus 依赖到项目（以 Maven 为例）。

<dependency>
    <groupId>org.glassfish.tyrus - servlet</groupId>
    <artifactId>tyrus - servlet</artifactId>
    <version>1.15</version>
</dependency>

创建服务器端点类。

import org.glassfish.tyrus.server.Server;
public class TyrusChatServer {
    public static void main(String[] args) {
        Server server = new Server("localhost", 8080, "/", null, ChatServerEndpoint.class);
        try {
            server.start();
            System.out.println("服务器已启动");
            // 保持服务器运行
            Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            server.stop();
        }
    }
}

其中ChatServerEndpoint类可以类似于前面 JSR - 356 中的服务器端点类定义，用于处理消息。

示例代码（客户端）：

同样需要添加 Tyrus 客户端依赖。

<dependency>
    <groupId>org.glassfish.tyrus - client</groupId>
    <artifactId>tyrus - client</artifactId>
    <version>1.15</version>
</dependency>

客户端连接和消息发送接收示例。

import org.glassfish.tyrus.client.ClientManager;
import javax.websocket.Session;
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
public class TyrusChatClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ClientManager clientManager = new ClientManager();
            String uri = "ws://localhost:8080/chat";
            Session session = clientManager.connectToServer(ChatClientEndpoint.class, new URI(uri));
            // 发送消息
            session.getBasicRemote().sendText("Hello");
            // 接收消息
            String response = session.getBasicRemote().receiveText();
            System.out.println("收到回复: " + response);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、应用场景

4.1 实时聊天应用

这是 Websocket 最典型的应用场景之一。用户在浏览器中打开聊天界面，通过 Websocket 与服务器建立连接。当用户发送聊天消息时，消息通过 Websocket 即时传输到服务器，服务器再将消息转发给其他相关用户的客户端，实现实时聊天功能。

4.2 实时数据推送（如股票行情、体育赛事比分）

对于需要实时更新数据的应用，如金融领域的股票行情监控应用，Websocket 可以让服务器在股票价格发生变化时，立即将最新价格推送给客户端。体育赛事比分更新也是类似的，观众可以在浏览器中实时看到比分的变化，而不需要手动刷新页面。

4.3 在线游戏

在多人在线游戏中，Websocket 用于实时同步玩家的操作和游戏状态。例如，在一个多人竞技游戏中，玩家的移动、攻击等操作可以通过 Websocket 即时传输到服务器，服务器再将这些信息广播给其他玩家，确保游戏的实时性和公平性。

结束语

亲爱的朋友，无论前路如何漫长与崎岖，都请怀揣梦想的火种，因为在生活的广袤星空中，总有一颗属于你的璀璨星辰在熠熠生辉，静候你抵达。

愿你在这纷繁世间，能时常收获微小而确定的幸福，如春日微风轻拂面庞，所有的疲惫与烦恼都能被温柔以待，内心永远充盈着安宁与慰藉。

至此，文章已至尾声，而您的故事仍在续写，不知您对文中所叙有何独特见解？期待您在心中与我对话，开启思想的新交流。

到此这篇关于JAVA 日常开发中Websocket示例详解的文章就介绍到这了,更多相关java Websocket内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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