2008年6月诞生了一个影响计算机世界的通信协议,原先需要二十台计算机资源才能支撑的业务场景,现在只需要一台,这得帮"抠门"老板们省下多少钱,它就是大名鼎鼎的WebSocket协议。很快在下一年也就是2009年的12月,Google浏览器就宣布成为第一个支持WebSocket标准的浏览器。
WebSocket的推动者和设计者就是下面的Michael Carter,他设计的WebSocket协议技术现在每天在全地球有超过20亿的设备在使用。
1. WebSocket概念
1.1 为什么会出现WebSocket
面试官:有了解过WebSocket吗?
一般的Http请求我们只有主动去请求接口,才能获取到服务器的数据。例如前后端分离的开发场景,自嘲为切图仔实际扮猪吃老虎的前端大佬找你要一个配置信息
的接口,我们后端开发三下两下开发出一个RESTful
架构风格的API接口,只有当前端主动请求,后端接口才会响应。
但上文这种基于HTTP的请求-响应模式并不能满足实时数据通信的场景,例如游戏、聊天室等实时业务场景。现在救世主来了,WebSocket作为一款主动推送技术,可以实现服务端主动推送数据给客户端。大家有没听说过全双工、半双工的概念。
全双工通信允许数据同时双向流动,而半双工通信则是数据交替在两个方向上传输,但在任一时刻只能一个方向上有数据流动
HTTP通信协议就是半双工,而数据实时传输需要的是全双工通信机制,WebSocket采用的便是全双工通信。举个微信聊天的例子,企业微信炸锅了,有成百条消息轰炸你手机,要实现这个场景,大家要怎么设计?用iframe、Ajax异步交互技术配合以客户端长轮询不断请求服务器数据也可以实现,但造成的问题是服务器资源的无端消耗,运维大佬直接找到你工位来。显然服务端主动推送数据的WebSocket技术更适合聊天业务场景。
1.2 WebSocket优点
面试官:为什么WebSocket可以减少资源消耗?
大家先看看传统的Ajax长轮询和WebSocket性能上掰手腕谁厉害。在websocket.org网站提供的Use Case C
的测试里,客户端轮询频率为10w/s,使用Poling长轮询每秒需要消耗高达665Mbps,而我们的新宠儿WebSocet仅仅只需要花费1.526Mbps,435倍的差距!!
为什么差距会这么大?南哥告诉你,WebSocket技术设计的目的就是要取代轮询技术和Comet技术。Http消息十分冗长和繁琐,一个Http消息就要包含了起始行、消息头、消息体、空行、换行符,其中请求头Header非常冗长,在大量Http请求的场景会占用过多的带宽和服务器资源。
大家看下百度翻译接口的Http请求,拷贝成curl命令是非常冗长的,可用的消息肉眼看过去没多少。
curl ^"https://fanyi.baidu.com/mtpe-individual/multimodal?query=^%^E6^%^B5^%^8B^%^E8^%^AF^%^95&lang=zh2en^" ^ -H "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7" ^ -H "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9" ^ -H "Cache-Control: max-age=0" ^ -H "Connection: keep-alive" ^ -H ^"Cookie: BAIDUID=C8FA8569F446CB3F684CCD2C2B32721E:FG=1; BAIDUID_BFESS=C8FA8569F446CB3F684CCD2C2B32721E:FG=1; ab_sr=1.0.1_NDhjYWQyZmRjOWIwYjI3NTNjMGFiODExZWFiMWU4NTY4MjA2Y2UzNGQwZjJjZjI1OTdlY2JmOThlNzk1ZDAxMDljMTA2NTMxYmNlM1OTQ1MTE0ZTI3Y2M0NTIzMzdkMmU2MGMzMjc1OTRiM2EwNTJQ==; RT=^\^"z=1&dm=baidu.com&si=b9941642-0feb-4402-ac2b-a913a3eef1&ss=ly866fx&sl=4&tt=38d&bcn=https^%^3A^%^2F^%^2Ffclog.baidu.com^%^2Flog^%^2Fweirwood^%^3Ftype^%^3Dp&ld=ccy&ul=jes^\^"^" ^ -H "Sec-Fetch-Dest: document" ^ -H "Sec-Fetch-Mode: navigate" ^ -H "Sec-Fetch-Site: same-origin" ^ -H "Sec-Fetch-User: ?1" ^ -H "Upgrade-Insecure-Requests: 1" ^ -H "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/126.0.0.0 Safari/537.36" ^ -H ^"sec-ch-ua: ^\^"Not/A)Brand^\^";v=^\^"8^\^", ^\^"Chromium^\^";v=^\^"126^\^", ^\^"Google Chrome^\^";v=^\^"126^\^"^" ^ -H "sec-ch-ua-mobile: ?0" ^ -H ^"sec-ch-ua-platform: ^\^"Windows^\^"^" &
而WebSocket是基于帧传输的,只需要做一次握手动作就可以让客户端和服务端形成一条通信通道,这仅仅只需要2个字节。我搭建了一个SpringBoot集成的WebSocket项目,浏览器拷贝WebSocket的Curl命令十分简洁明了,大家对比下。
curl "ws://localhost:8080/channel/echo" ^ -H "Pragma: no-cache" ^ -H "Origin: http://localhost:8080" ^ -H "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9" ^ -H "Sec-WebSocket-Key: VoUk/1sA1lGGgMElV/5RPQ==" ^ -H "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/126.0.0.0 Safari/537.36" ^ -H "Upgrade: websocket" ^ -H "Cache-Control: no-cache" ^ -H "Connection: Upgrade" ^ -H "Sec-WebSocket-Version: 13" ^ -H "Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits"
如果你要区分Http请求或是WebSocket请求很简单,WebSocket请求的请求行前缀都是固定是ws://
。
2. WebSocket实践
2.1 集成WebSocket服务器
面试官:有没动手实践过WebSocket?
大家要在SpringBoot使用WebSocket的话,可以集成spring-boot-starter-websocket
,引入南哥下面给的pom依赖。
<dependencies> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId> </dependency> </dependencies>
感兴趣点开spring-boot-starter-websocket
依赖的话,你会发现依赖所引用包名为package jakarta.websocket
。这代表SpringBoot其实是集成了Java EE开源的websocket项目。这里有个小故事,Oracle当年决定将Java EE移交给Eclipse基金会后,Java EE就进行了改名,现在Java EE更名为Jakarta EE。Jakarta是雅加达的意思,有谁知道有什么寓意吗,评论区告诉我下?
我们的程序导入websocket依赖后,应用程序就可以看成是一台小型的WebSocket服务器。我们通过@ServerEndpoint可以定义WebSocket服务器对客户端暴露的接口。
@ServerEndpoint(value = "/channel/echo")
而WebSocket服务器要推送消息给到客户端,则使用package jakarta.websocket
下的Session对象,调用sendText
发送服务端消息。
private Session session; @OnMessage public void onMessage(String message) throws IOException{ LOGGER.info("[websocket] 服务端收到客户端{}消息:message={}", this.session.getId(), message); this.session.getAsyncRemote().sendText("halo, 客户端" + this.session.getId()); }
看下getAsyncRemote
方法返回的对象,里面是一个远程端点实例。
RemoteEndpoint.Async getAsyncRemote();
2.2 客户端发送消息
面试官:那客户端怎么发送消息给服务器?
客户端发送消息要怎么操作?这点还和Http请求很不一样。后端开发出接口后,我们在Swagger填充参数,点击Try it out
,Http请求就发过去了。
但WebSocket需要我们在浏览器的控制台上操作,例如现在南哥要给我们的WebSocket服务器发送Halo,JavaGetOffer
,可以在浏览器的控制台手动执行以下命令。
websocket.send("Halo,JavaGetOffer");
实践的操作界面如下。