SpringBoot——整合WebSocket(STOMP协议)

前言

HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发起，服务端对请求做出应答处理。这种通信模型有一个弊端：HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。

这种单向请求的缺点，如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。大多数 Web 应用程序将通过频繁的异步JavaScript和XML（AJAX）请求实现长轮询。轮询的效率低，非常浪费资源（因为必须不停连接，或者 HTTP 连接始终打开）。

WebSocket 连接允许客户端和服务器之间进行全双工通信，以便任一方都可以通过建立的连接将数据推送到另一端。WebSocket 只需要建立一次连接，就可以一直保持连接状态。这相比于轮询方式的不停建立连接显然效率要大大提高。

一、为什么需要STOMP?

WebSocket 协议是一种相当低级的协议。它定义了如何将字节流转换为帧。帧可以包含文本或二进制消息。由于消息本身不提供有关如何路由或处理它的任何其他信息，因此很难在不编写其他代码的情况下实现更复杂的应用程序。幸运的是，WebSocket 规范允许在更高的应用程序级别上使用子协议。

另外，单单使用WebSocket完成群聊、私聊功能时，需要自己管理session信息，通过STOMP协议时，spring已经封装好，开发者只需要关注自己的主题、订阅关系即可。

二、STOMP详解

STOMP 中文为“面向消息的简单文本协议”，STOMP 提供了能够协作的报文格式，以至于 STOMP 客户端可以与任何 STOMP 消息代理（Brokers）进行通信，从而为多语言，多平台和 Brokers 集群提供简单且普遍的消息协作。STOMP 协议可以建立在WebSocket 之上，也可以建立在其他应用层协议之上。通过 Websocket建立 STOMP 连接，也就是说在 Websocket 连接的基础上再建立 STOMP 连接。最终实现如上图所示，这一点可以在代码中有一个良好的体现。

业界已经有很多优秀的 STOMP 的服务器/客户端的开源实现

  • STOMP 服务器：ActiveMQ、RabbitMQ、StompServer、…
  • STOMP 客户端库：stomp.js(javascript)

Stomp 的特点是客户端的实现很容易，服务端相当于消息队列的 broker 或者是 server，一般不需要我们去实现，所以重点关注一下客户端如何使用

  • CONNECT：启动与服务器的流或 TCP 连接
  • SEND：发送消息
  • SUBSCRIBE：订阅主题
  • UNSUBSCRIBE：取消订阅
  • BEGIN：启动事物
  • COMMIT：提交事物
  • ABORT：回滚事物
  • ACK：确认来自订阅的消息的消费
  • NACK：告诉服务器客户端没有消费该消息
  • DISCONNECT：断开连接

其实STOMP协议并不是为WS所设计的，它其实是消息队列的一种协议，和AMQP、JMS是平级的。 只不过由于它的简单性恰巧可以用于定义WS的消息体格式。 目前很多服务端消息队列都已经支持了STOMP，比如RabbitMQ、Apache ActiveMQ等。很多语言也都有STOMP协议的客户端解析库，像JAVA的Gozirra、C的libstomp、Python的pyactivemq、JavaScript的stomp.js等等。

STOMP协议官方文档

三、SpringBoot集成STOMP代码示例

3.1 架构图

3.2、服务端代码

  • 1、添加依赖
<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.3.10.RELEASE</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<properties>
    <java.version>1.8</java.version>
</properties>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.18.12</version>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>com.alibaba</groupId>
        <artifactId>fastjson</artifactId>
        <version>1.2.62</version>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <source>1.8</source>
                <target>1.8</target>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>
  • 2、WebSocket的配置类
/**
 * 通过EnableWebSocketMessageBroker
 * 开启使用STOMP协议来传输基于代理(message broker)的消息,
 * 此时浏览器支持使用@MessageMapping 就像支持@RequestMapping一样。
 */

//WebSocket的配置类
@Configuration
//开启对WebSocket的支持
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer{

    /**
     * 注册stomp的端点
     * 注册一个STOMP协议的节点，并映射到指定的URL
     */
    @Override
    public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
        //endPoint 注册协议节点,并映射指定的URl点对点-用
        //注册一个名字为"/endpointSocket" 的endpoint,并指定 SockJS协议。
        //允许使用socketJs方式访问，访问点为webSocketServer，允许跨域
        //连接前缀
        registry.addEndpoint("/endpointSocket")
                .setAllowedOrigins("*")  // 跨域处理
                .withSockJS();  //支持socketJs
    }


    /**
     * 配置消息代理(message broker)
     * 启用一个简单的基于内存的消息代理
     * @param registry
     */
    @Override
    public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry config) {
        //订阅Broker名称:topic 代表发布广播，即群发
        //queue 代表点对点，即发指定用户
        registry.enableSimpleBroker("/queue", "/topic");
        
        //send命令时需要带上/app前缀
        // 全局使用的消息前缀（客户端订阅路径上会体现出来）
        config.setApplicationDestinationPrefixes("/app");
        
        //修改convertAndSendToUser方法前缀
        //点对点使用的订阅前缀（客户端订阅路径上会体现出来），
        // 不设置的话，默认也是/user/
        //config.setUserDestinationPrefix ("/user/");
    }
}

@EnableWebSocketMessageBroker注解启用 WebSocket 消息处理，由消息代理支持。

SockJS 有一些浏览器中缺少对 WebSocket 的支持，而 SockJS 是一个浏览器的 JavaScript库，它提供了一个类似于网络的对象，SockJS 提供了一个连贯的，跨浏览器的JavaScriptAPI，它在浏览器和 Web 服务器之间创建了一个低延迟、全双工、跨域通信通道。SockJS 的一大好处在于提供了浏览器兼容性。即优先使用原生WebSocket，如果浏览器不支持 WebSocket，会自动降为轮询的方式。如果你使用 Java 做服务端，同时又恰好使用 Spring Framework 作为框架，那么推荐使用SockJS。

  • 3、控制器代码
@Slf4j
@RestController
public class TestController
{
    @Autowired
    private SimpMessagingTemplate simpMessagingTemplate;
 
    @MessageMapping("/hello")
    @SendTo ("/topic/greetings")
    public Greeting greeting(HelloMessage message) throws Exception {
        Thread.sleep(1000); // simulated delay
        return new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!");
    }
 
    @MessageMapping("/topic/greetings")
    public Greeting greeting2(HelloMessage message) throws Exception {
        Thread.sleep(1000); // simulated delay
        log.info ("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!");
        return new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!");
    }
    @GetMapping ("/hello2")
    public void greeting3(HelloMessage message) throws Exception {
        Thread.sleep(1000); // simulated delay
        simpMessagingTemplate.convertAndSend ("/topic/greetings",
                new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"));
    }
 
 
    @MessageMapping("/sendToUser")
    public void sendToUser(HelloMessage message) throws Exception {
        Thread.sleep(1000); // simulated delay
        log.info ("userId:{},msg:{}",message.getUserId (),message.getName ());
//      simpMessagingTemplate.convertAndSendToUser (message.getUserId (),"/sendToUser",
//              new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"));
//      simpMessagingTemplate.convertAndSend ("/user/1/sendToUser",
//              new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"));
        simpMessagingTemplate.convertAndSend ("/topic/user/"+message.getUserId ()+"/sendToUser",
                new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"));
    }
}

  • @MessageMapping：功能与RequestMapping注解类似。send指令发送信息时添加此注解。

  • @SendTo/@SendToUser：将信息输出到该主题。客户端订阅同样的主题后就会收到信息。

  • 在只有指定@MessageMapping时@MessageMapping == “/topic” + @SendTo。

  • 如果想使用rest接口发送消息。可以通过SimpMessagingTemplate进行发送。

  • 点对点聊天时，可以使用SimpMessagingTemplate.convertAndSendToUser方法发送。个人意味比注解@SendToUser更加容易理解，更加方便。

  • convertAndSendToUser方法和convertAndSend类似，区别在于convertAndSendToUser方法会在主题默认添加/user/为前缀。因此，示例代码中convertAndSend方法直接传入"/topic/user/"+message.getUserId ()+"/sendToUser" 也是点对点发送。topic其中是默认前缀。

  • 如果想修改convertAndSendToUser默认前缀可在配置类进行配置，可在WebSocketConfig类中查看。

四、SimpMessagingTemplate的作用

  • 1、SimpMessagingTemplate可以在应用的任意地方发送消息。
    Spring的SimpMessagingTemplate能够在应用的任何地方发送消息，甚至不必以首先接收一条消息作为前提。使用SimpMessagingTemplate的最简单方式是将它（或者其接口SimpMessageSendingOperations）自动装配到所需的对象中。

  • 2、SimpMessagingTemplate可以为指定的用户发送消息。
    SimpMessagingTemplate还提供了convertAndSendToUser()方法。convertAndSendToUser()方法能够让我们给特定用户发送消息。

simpMessageSendingOperations.convertAndSendToUser("1", "/message", "测试convertAndSendToUser");

stomp.subscribe('/users/1/message', function(message){ });

客户端接收一对一消息的主题是"/users/"+usersId+"/message"，这里的用户Id可以是一个普通字符串，只要每个客户端都使用自己的Id并且服务器端知道每个用户的Id就行了。

五、神奇的@SendTo和@SendToUser

5.1 @SendTo

利用 @SendTo 注解，使方法的返回值推送到消息代理器中，由消息代理器广播到订阅路径中去。但并没有详细的介绍消息是怎样被Spring框架处理，最后发送广播出去的。

@MessageMapping("/hello") 
//使用MessageMapping注解来标识所有发送到“/hello”这个destination的消息，都会被路由到这个方法进行处理. 
@SendTo("/topic/greetings") 
//使用SendTo注解来标识这个方法返回的结果，都会被发送到它指定的destination，“/topic/greetings”. 
//传入的参数Message为客户端发送过来的消息，是自动绑定的。 
public Greeting greeting(HelloMessage message) throws Exception {
    Thread.sleep(1000); // 模拟处理延时 
    return new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"); //根据传入的信息，返回一个欢迎消息. 
}

上面方法中的返回值，会被广播到 /topic/greetings 这个订阅路径中，只要客户端订阅了这个路径，都会接收到消息。Spring处理消息的主要类是 SimpleBrokerMessageHandler , 当需要发送广播消息时，最终会调用其中的 sendMessageToSubscribers() 方法：

方法内部会循环调用当前所有订阅此 Broker 的客户端 Session ，然后逐个发送消息。这里，入参 destination 就是 Broker 的地址，而 message，就是我们返回信息的封装，其他细节这里就不展开讲了。

那么如果我只是想用WebSocket向服务器发出查询请求，然后服务器你就把查询结果给我就行了，其他用户就不用你广播推送了，简单点，就是我请求，你就推送给我。这又该怎么办呢？是的， @SendToUser 就能解决这个问题。

5.2 @SendToUser

@MessageMapping("/hello") 
//使用MessageMapping注解来标识所有发送到“/hello”这个destination的消息，都会被路由到这个方法进行处理. 
@SendToUser("/topic/greetings") 
//使用SendToUser注解来标识这个方法返回的结果，都会被发送到请求它的用户的destination. 
//传入的参数Message为客户端发送过来的消息，是自动绑定的。 
public Greeting greeting(HelloMessage message) throws Exception {
    Thread.sleep(1000); // 模拟处理延时 
    return new Greeting("Hello, " + HtmlUtils.htmlEscape(message.getName()) + "!"); //根据传入的信息，返回一个欢迎消息. 
}

spring参考文档

websocket参考文档

到此这篇关于SpringBoot+STOMP协议实现就介绍到这了。

参考：
https://www.jb51.net/article/214655.htm

https://developer.aliyun.com/article/763747

https://www.codercto.com/a/22176.html

https://www.cnblogs.com/goloving/p/15023025.html

https://www.cnblogs.com/question-sky/p/9636756.html

http://events.jianshu.io/p/c9ea50050acd

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