背景

在浏览器中通过http仅能实现单向的通信,comet可以一定程度上模拟双向通信,但效率较低,并需要服务器有较好的支持; flash中的socket和xmlsocket可以实现真正的双向通信,通过 flex ajax bridge,可以在javascript中使用这两项功能. 可以预见,如果websocket一旦在浏览器中得到实现,将会替代上面两项技术,得到广泛的使用.面对这种状况,HTML5定义了WebSocket协议,能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯。

在JavaEE7中也实现了WebSocket协议。

原理

WebSocket protocol 。

现很多网站为了实现即时通讯,所用的技术都是轮询(polling)。轮询是在特定的的时间间隔(如每1秒),由浏览器对服务器发出HTTP request,然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的HTTP request 的模式带来很明显的缺点 – 浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP request 的header是非常长的,里面包含的有用数据可能只是一个很小的值,这样会占用很多的带宽。

而比较新的技术去做轮询的效果是Comet – 用了AJAX。但这种技术虽然可达到全双工通信,但依然需要发出请求。

在 WebSocket API,浏览器和服务器只需要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。在此WebSocket 协议中,为我们实现即时服务带来了两大好处:

1. Header

互相沟通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes

2. Server Push

服务器的推送,服务器不再被动的接收到浏览器的request之后才返回数据,而是在有新数据时就主动推送给浏览器。

一、项目简介

WebSocket是HTML5一种新的协议,它实现了浏览器与服务器全双工通信,这里就将使用WebSocket来开发网页聊天室,前端框架会使用AmazeUI,后台使用Java,编辑器使用UMEditor。

二、涉及知识点

网页前端(HTML+CSS+JS)和JavaSE

三、软件环境 Tomcat 7 JDK 7 Eclipse JavaEE 现代浏览器

 四、效果截图

效果1


效果2


五、项目实战

 1. 新建项目

打开Eclipse JavaEE,新建一个名为Chat的Dynamic Web Project,然后导入处理JSON格式字符串所需要的包,把commons-beanutils-1.8.0.jar、commons-collections-3.2.1.jar、commons-lang-2.5.jar、commons-logging-1.1.1.jar、ezmorph-1.0.6.jar和json-lib-2.4-jdk15.jar这几个包放在WebContent/WEB-INF/lib目录下,最后把项目发布到Tomcat服务器上,到此空项目就搭建完成了。

2. 编写前端页面

在WebContent目录下新建一个名为index.jsp的页面,这里使用了AmazeUI框架,它是一个跨屏自适应的前端框架,消息输入框使用了UMEditor,它是一个富文本在线编辑器,能让我们的消息内容多姿多彩。

首先从 AmazeUI官网 下载压缩包,然后解压把assets文件夹拷贝到WebContent目录下,这样我们就能使用AmazeUI了。

再从 UEditer官网 下载Mini版的JSP版本压缩包,解压后把整个目录拷贝到WebContent目录下,接下来就可以编写前端代码了,代码如下(你可以按照自己的喜好编写):

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<%@ page language= "java" contentType= "text/html; charset=UTF-8" pageEncoding= "UTF-8" %>
<!DOCTYPE html>
<html lang= "zh" >
<head>
<meta charset= "utf-8" >
<meta http-equiv= "X-UA-Compatible" content= "IE=edge" >
<meta name= "viewport" content= "width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no" >
<title>ShiYanLou Chat</title>
<!-- Set render engine for 360 browser -->
<meta name= "renderer" content= "webkit" >
<!-- No Baidu Siteapp-->
<meta http-equiv= "Cache-Control" content= "no-siteapp" />
<link rel= "alternate icon" href= "assets/i/favicon.ico" >
<link rel= "stylesheet" href= "assets/css/amazeui.min.css" >
<link rel= "stylesheet" href= "assets/css/app.css" >
<!-- umeditor css -->
<link href= "umeditor/themes/default/css/umeditor.css" rel= "stylesheet" >
<style>
.title {
  text-align: center;
}
.chat-content-container {
  height: 29rem;
  overflow-y: scroll;
  border: 1px solid silver;
}
</style>
</head>
<body>
  <!-- title start -->
  <div class = "title" >
   <div class = "am-g am-g-fixed" >
    <div class = "am-u-sm-12" >
     <h1 class = "am-text-primary" >ShiYanLou Chat</h1>
    </div>
   </div>
  </div>
  <!-- title end -->
  <!-- chat content start -->
  <div class = "chat-content" >
   <div class = "am-g am-g-fixed chat-content-container" >
    <div class = "am-u-sm-12" >
     <ul id= "message-list" class = "am-comments-list am-comments-list-flip" ></ul>
    </div>
   </div>
  </div>
  <!-- chat content start -->
  <!-- message input start -->
  <div class = "message-input am-margin-top" >
   <div class = "am-g am-g-fixed" >
    <div class = "am-u-sm-12" >
     <form class = "am-form" >
      <div class = "am-form-group" >
       <script type= "text/plain" id= "myEditor" style= "width: 100%;height: 8rem;" ></script>
      </div>
     </form>
    </div>
   </div>
   <div class = "am-g am-g-fixed am-margin-top" >
    <div class = "am-u-sm-6" >
     <div id= "message-input-nickname" class = "am-input-group am-input-group-primary" >
      <span class = "am-input-group-label" ><i class = "am-icon-user" ></i></span>
      <input id= "nickname" type= "text" class = "am-form-field" placeholder= "Please enter nickname" />
     </div>
    </div>
    <div class = "am-u-sm-6" >
     <button id= "send" type= "button" class = "am-btn am-btn-primary" >
      <i class = "am-icon-send" ></i> Send
     </button>
    </div>
   </div>
  </div>
  <!-- message input end -->
  <!--[ if (gte IE 9)|!(IE)]><!-->
  <script src= "assets/js/jquery.min.js" ></script>
  <!--<![ endif ]-->
  <!--[ if lte IE 8 ]>
  <![ endif ]-->
  <!-- umeditor js -->
  <script charset= "utf-8" src= "umeditor/umeditor.config.js" ></script>
  <script charset= "utf-8" src= "umeditor/umeditor.min.js" ></script>
  <script src= "umeditor/lang/zh-cn/zh-cn.js" ></script>
  <script>
   $( function () {
    // 初始化消息输入框
    var um = UM.getEditor( 'myEditor' );
    // 使昵称框获取焦点
    $( '#nickname' )[0].focus();
   });
  </script>
</body>
</html>

编写完成之后启动Tomcat服务器,然后访问 http://localhost:8080/Chat/index.jsp   ,会看到如下界面。


3. 编写后台代码

新建一个com.shiyanlou.chat的包,在包中创建一个名为ChatServer的类,从JavaEE 7开始就统一了WebSocket的API,因此无论是什么服务器,用Java写的代码都是一样的,代码如下:

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package com.shiyanlou.chat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util. Date ;
import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnError;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
import net.sf.json.JSONObject;
/**
  * 聊天服务器类
  * @author shiyanlou
  *
  */
@ServerEndpoint( "/websocket" )
public class ChatServer {
  private static final SimpleDateFormat DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat( "yyyy-MM-dd HH:mm" );  // 日期格式化
  @OnOpen
  public void open(Session session) {
   // 添加初始化操作
  }
  /**
   * 接受客户端的消息,并把消息发送给所有连接的会话
   * @param message 客户端发来的消息
   * @param session 客户端的会话
   */
  @OnMessage
  public void getMessage(String message, Session session) {
   // 把客户端的消息解析为JSON对象
   JSONObject jsonObject = JSONObject.fromObject(message);
   // 在消息中添加发送日期
   jsonObject.put( "date" , DATE_FORMAT.format( new Date ()));
   // 把消息发送给所有连接的会话
   for (Session openSession : session.getOpenSessions()) {
    // 添加本条消息是否为当前会话本身发的标志
    jsonObject.put( "isSelf" , openSession.equals(session));
    // 发送JSON格式的消息
    openSession.getAsyncRemote().sendText(jsonObject.toString());
   }
  }
  @OnClose
  public void close() {
   // 添加关闭会话时的操作
  }
  @OnError
  public void error(Throwable t) {
   // 添加处理错误的操作
  }
}

稍微解释下上面这段代码。

  1. @ServerEndpoint(value = "/websocket")定义一个WebSocket服务端。value即访问地址。这个例子中:客户端通过 ws://{domain}/{context}来进行连接
  2. Set<ChatAnnotation> connections用于存储聊天室中的连接实例
  3. @OnPen,连接创建时调用的方法
  4. @OnClose,连接关闭时调用的方法
  5. @OnMessage,传输信息过程中调用的方法
  6. @OnError,发生错误时调用的方法
  7. broadcast(String msg),通过connections,对所有其他用户推送信息的方法

4. 前后台交互

后台写完了,前台要用WebSocket连接后台,需要新建一个WebSocket对象,然后就可以和服务器端进行交互,从浏览器发送消息给服务器端,同时要验证输入框的内容是否为空,然后接受服务端发送的消息,把它们动态地添加到聊天内容框中,在

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var um = UM.getEditor( 'myEditor' );
$( '#nickname' )[ 0 ].focus();
// 新建WebSocket对象,最后的/websocket对应服务器端的@ServerEndpoint("/websocket")
var socket = new WebSocket( 'ws://${pageContext.request.getServerName()}:${pageContext.request.getServerPort()}${pageContext.request.contextPath}/websocket' );
    // 处理服务器端发送的数据
    socket.onmessage = function(event) {
     addMessage(event.data);
    };
    // 点击Send按钮时的操作
    $( '#send' ).on( 'click' , function() {
     var nickname = $( '#nickname' ).val();
     if (!um.hasContents()) {    // 判断消息输入框是否为空
      // 消息输入框获取焦点
      um.focus();
      // 添加抖动效果
      $( '.edui-container' ).addClass( 'am-animation-shake' );
      setTimeout( "$('.edui-container').removeClass('am-animation-shake')" , 1000 );
     } else if (nickname == '' ) {    // 判断昵称框是否为空
      //昵称框获取焦点
      $( '#nickname' )[ 0 ].focus();
      // 添加抖动效果
      $( '#message-input-nickname' ).addClass( 'am-animation-shake' );
      setTimeout( "$('#message-input-nickname').removeClass('am-animation-shake')" , 1000 );
     } else {
      // 发送消息
      socket.send(JSON.stringify({
       content : um.getContent(),
       nickname : nickname
      }));
      // 清空消息输入框
      um.setContent( '' );
      // 消息输入框获取焦点
      um.focus();
     }
    });
    // 把消息添加到聊天内容中
    function addMessage(message) {
     message = JSON.parse(message);
     var messageItem = '<li class="am-comment '
       + (message.isSelf ? 'am-comment-flip' : 'am-comment' )
       + '">'
       + '<a href="javascript:void(0)" ><img src="assets/images/'
       + (message.isSelf ? 'self.png' : 'others.jpg' )
       + '" alt="" class="am-comment-avatar" width="48" height="48"/></a>'
       + '<div class="am-comment-main"><header class="am-comment-hd"><div class="am-comment-meta">'
       + '<a href="javascript:void(0)" class="am-comment-author">'
       + message.nickname + '</a> <time>' + message.date
       + '</time></div></header>'
       + '<div class="am-comment-bd">' + message.content
       + '</div></div></li>' ;
     $(messageItem).appendTo( '#message-list' );
     // 把滚动条滚动到底部
     $( ".chat-content-container" ).scrollTop($( ".chat-content-container" )[ 0 ].scrollHeight);
    }

到这步,简单的网页聊天室就完成了。

六、小结

本次项目课使用WebSocket实现了简单的网页聊天室,其实WebSocket不仅可以应用于浏览器,也可以应用于桌面客户端。


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