WebSocket原理及Tomcat的實(shí)現(xiàn)是怎樣的

WebSocket原理及Tomcat的實(shí)現(xiàn)是怎樣的 ，很多新手對(duì)此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

現(xiàn)如今，許多場(chǎng)景下需要實(shí)現(xiàn)從服務(wù)端到客戶端的主動(dòng)推送消息。而對(duì)于傳統(tǒng)的HTTP，我們都了解，其必須是要通過主動(dòng)的請(qǐng)求，每個(gè)Request對(duì)應(yīng)一個(gè)Response，此時(shí)要實(shí)現(xiàn)服務(wù)端推，必須要有一個(gè)主動(dòng)的請(qǐng)求。

為此，人們想出了ajax長輪詢，長連接等一系列方式，但對(duì)比長輪詢的不斷無效的請(qǐng)求，都不如使用我們今天提到的更方便且不消耗資源實(shí)現(xiàn)。

對(duì)比HTTP請(qǐng)求，比較明顯的你會(huì)感覺到，無論是異步還是同步請(qǐng)求，對(duì)于HTTP，在開發(fā)者工具中你都能觀察到應(yīng)用是新發(fā)了一個(gè)請(qǐng)求到服務(wù)器，之后根據(jù)返回的信息進(jìn)行處理展示的。

而WebSocket，則在第一次握手建立連接之后，后續(xù)的收發(fā)消息，都不再重新建立連接，也就是你觀察不到它后續(xù)的請(qǐng)求了。

這也是HTTP與WebSocket的區(qū)別。

而在Tomcat內(nèi)部，我們來看Websocket是如何生效及工作的。

首先，來看WebSocket是如何初始化的。

無論哪種類型的請(qǐng)求，都會(huì)在ApplicationFilterChain中進(jìn)行處理，根據(jù)是否配置Filter來決定整個(gè)處理的流向。(前面曾介紹過Filter的工作原理及請(qǐng)求流程：責(zé)任鏈模式及Filter的工作原理)。而無論哪個(gè)應(yīng)用，其實(shí)Tomcat內(nèi)部都會(huì)為其默認(rèn)添加這樣一個(gè)Filter:

WsFilter

這個(gè)Filter就是用來處理WebSocket的，但又不全是，因?yàn)樗膄ilter-mapping是

/*

FilterRegistration.Dynamic fr = servletContext.addFilter(

                "Tomcat WebSocket (JSR356) Filter", new WsFilter());

        fr.setAsyncSupported(true);

        EnumSet<DispatcherType> types = EnumSet.of(DispatcherType.REQUEST, DispatcherType.FORWARD);

        fr.addMappingForUrlPatterns(types, true, "/*");

上面的代碼即是使用Servlet3.0新增加的動(dòng)態(tài)聲明Filter的實(shí)現(xiàn)方式，把WsFilter這個(gè)動(dòng)態(tài)增加到應(yīng)用的filter鏈中。

而這個(gè)Filter中，也是在入口處判斷，只有WebSocket的請(qǐng)求才處理，其它的就跳過了

// This filter only needs to handle WebSocket upgrade requests

        if (!sc.areEndpointsRegistered() ||

                !UpgradeUtil.isWebSocketUpgradeRequest(request, response)) {

            chain.doFilter(request, response);

            return;

        }

添加Filter這一行為，是在應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候執(zhí)行的，調(diào)用棧如下：

 at org.apache.catalina.core.StandardContext.addFilterMap(StandardContext.java:2836)

 at org.apache.catalina.core.ApplicationFilterRegistration.addMappingForUrlPatterns(ApplicationFilterRegistration.java:104)

 at org.apache.tomcat.websocket.server.WsServerContainer.<init>(WsServerContainer.java:141)

 at org.apache.tomcat.websocket.server.WsSci.init(WsSci.java:131)

 at org.apache.tomcat.websocket.server.WsSci.onStartup(WsSci.java:47)

 at org.apache.catalina.core.StandardContext.startInternal(StandardContext.java:5151)

請(qǐng)求連接建立

在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，需要先建立連接。而WebSocket本質(zhì)上仍然是TCP連接，雖然看起來是通過HTTP，只是因?yàn)槠涑醮蔚奈帐质切枰ㄟ^HTTP來建立。

我們以Tomcat自帶的websocket樣例中的echo例子來說明WebSocket的使用方式以及其在Tomcat內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)形式。

echo例子位于：

TOMCAT_HOME\webapps\examples\websocket

java代碼位于：

TOMCAT_HOME\webapps\examples\WEB-INF\classes\websocket\echo

代碼中，對(duì)于connect和echo message的實(shí)現(xiàn)如下：

 function connect() {

            var target = document.getElementById('target').value;

            if (target == '') {

                alert('Please select server side connection implementation.');

                return;

            }

            if ('WebSocket' in window) {

                ws = new WebSocket(target);

            } else if ('MozWebSocket' in window) {

                ws = new MozWebSocket(target);

            } else {

                alert('WebSocket is not supported by this browser.');

                return;

            }

            ws.onopen = function () {

                setConnected(true);

                log('Info: WebSocket connection opened.');

            };

            ws.onmessage = function (event) {

                log('Received: ' + event.data);

            };

            ws.onclose = function (event) {

                setConnected(false);

                log('Info: WebSocket connection closed, Code: ' + event.code + (event.reason == "" ? "" : ", Reason: " + event.reason));

            };

        }

我們看到，整個(gè)websocket對(duì)象會(huì)處理三個(gè)事件：

• connect

• message

• close

而信息的發(fā)送，是直接使用websocket的send方法。

在初次連接握手時(shí)，通過開發(fā)者工具，我們可以觀察到：

是通過Upgrade來進(jìn)行協(xié)議的切換，同時(shí)連接到WebSocket 的Server上去的。

而此時(shí)的Upgrade就是通過我們前面提到的Filter來進(jìn)行的。

在Filter中，通過UgradeUtil的doUpgrade方法進(jìn)行后續(xù)關(guān)于WebSocket規(guī)范的調(diào)用實(shí)現(xiàn)。

而對(duì)于WebSocket Server 的支持，我們通過Echo的例子可以看到，可以直接使用Endpoint的類來進(jìn)行，也可以通過注解的等式進(jìn)行。

例如下面的代碼就是通過注解的形式，聲明了一個(gè)Websocket的Endpoint

@ServerEndpoint("/websocket/echoAnnotation")

 

public class EchoAnnotation {
    @OnMessage
    public void echoTextMessage(Session session, String msg, boolean last) {
        try {
            if (session.isOpen()) {
                session.getBasicRemote().sendText(msg, last);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
    }

根據(jù)注解，Tomcat內(nèi)部會(huì)生成一個(gè)PojoServer，并使用反射調(diào)用當(dāng)前標(biāo)注有@OnMessage的方法。

而請(qǐng)求的分發(fā)，我們?cè)谇懊娼榻BConnector的時(shí)候，曾簡單說過是經(jīng)過

Endpoint  -> Handler -> Protocol

（Tomcat的Connector組件）

對(duì)于不同的請(qǐng)求，Protocol中進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)發(fā)，

} else if (processor.isAsync() ||
        state == SocketState.ASYNC_END) {
    state = processor.asyncDispatch(status);
} else if (processor.isComet()) {
    state = processor.event(status);
} else if (processor.isUpgrade()) {
    state = processor.upgradeDispatch(status);
} else if (status == SocketStatus.OPEN_WRITE) {
    // Extra write event likely after async, ignore
    state = SocketState.LONG;
}

在建立連接之后，后續(xù)再進(jìn)行的數(shù)據(jù)發(fā)送，通過開發(fā)者工具已經(jīng)觀察不到任何的請(qǐng)求了，這也是WebSocket之所以可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推送的主要原因。其本質(zhì)上在建立連接后，已經(jīng)不再是一個(gè)HTTP請(qǐng)求了，而是一個(gè)TCP連接。

而且因于WebSocket在HTML5中的規(guī)范實(shí)現(xiàn)，各個(gè)主流瀏覽器的支持，現(xiàn)在多數(shù)的應(yīng)用服務(wù)器也都已經(jīng)根據(jù)規(guī)范進(jìn)行了支持。許多要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推的場(chǎng)景也可以考慮使用WebSocket來實(shí)現(xiàn)。

打開Tomcat的webSocket樣例，來體驗(yàn)一下吧！

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