WebSocket原理及Tomcat的實現是怎樣的

WebSocket原理及Tomcat的實現是怎樣的 ，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

現如今，許多場景下需要實現從服務端到客戶端的主動推送消息。而對于傳統的HTTP，我們都了解，其必須是要通過主動的請求，每個Request對應一個Response，此時要實現服務端推，必須要有一個主動的請求。

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

對比HTTP請求，比較明顯的你會感覺到，無論是異步還是同步請求，對于HTTP，在開發者工具中你都能觀察到應用是新發了一個請求到服務器，之后根據返回的信息進行處理展示的。

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

這也是HTTP與WebSocket的區別。

而在Tomcat內部，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。

無論哪種類型的請求，都會在ApplicationFilterChain中進行處理，根據是否配置Filter來決定整個處理的流向。(前面曾介紹過Filter的工作原理及請求流程：責任鏈模式及Filter的工作原理)。而無論哪個應用，其實Tomcat內部都會為其默認添加這樣一個Filter:

WsFilter

這個Filter就是用來處理WebSocket的，但又不全是，因為它的filter-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新增加的動態聲明Filter的實現方式，把WsFilter這個動態增加到應用的filter鏈中。

而這個Filter中，也是在入口處判斷，只有WebSocket的請求才處理，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，是在應用啟動的時候執行的，調用棧如下：

 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)

請求連接建立

在數據發送之前，需要先建立連接。而WebSocket本質上仍然是TCP連接，雖然看起來是通過HTTP，只是因為其初次的握手是需要通過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內部的實現形式。

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，對于connect和echo message的實現如下：

 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websocket對象會處理三個事件：

• connect

• message

• close

而信息的發送，是直接使用websocket的send方法。

在初次連接握手時，通過開發者工具，我們可以觀察到：

是通過Upgrade來進行協議的切換，同時連接到WebSocket 的Server上去的。

而此時的Upgrade就是通過我們前面提到的Filter來進行的。

在Filter中，通過UgradeUtil的doUpgrade方法進行后續關于WebSocket規范的調用實現。

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

例如下面的代碼就是通過注解的形式，聲明了一個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) {
        }
    }

根據注解，Tomcat內部會生成一個PojoServer，并使用反射調用當前標注有@OnMessage的方法。

而請求的分發，我們在前面介紹Connector的時候，曾簡單說過是經過

Endpoint  -> Handler -> Protocol

（Tomcat的Connector組件）

對于不同的請求，Protocol中進行不同的轉發，

} 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，后續再進行的數據發送，通過開發者工具已經觀察不到任何的請求了，這也是WebSocket之所以可以實現服務器推送的主要原因。其本質上在建立連接后，已經不再是一個HTTP請求了，而是一個TCP連接。

而且因于WebSocket在HTML5中的規范實現，各個主流瀏覽器的支持，現在多數的應用服務器也都已經根據規范進行了支持。許多要實現服務器推的場景也可以考慮使用WebSocket來實現。

打開Tomcat的webSocket樣例，來體驗一下吧！

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