websocket之旅

一次偶然的机会在群里有人提问到这样的问题，一台socket通信服务器，用其他客户端联接正常，用websocket就不行。

于是自己写了个程序验证一下，也就开始了websocket 的hello word之旅。

先了解下websocket的通信原理。

这里简单说明一下WebSocket握手的过程。

当Web应用程序调用new WebSocket(url)接口时，Browser就开始了与地址为url的WebServer建立握手连接的过程。

1. TCP握手阶段， Browser与WebSocket服务器通过TCP三次握手建立连接，如果这个建立连接失败，那么后面的过程就不会执行，Web应用程序将收到错误消息通知。

2. websocket 握手阶段，在TCP建立连接成功后，Browser/UA通过http协议传送WebSocket支持的版本号，协议的字版本号，原始地址，主机地址等等一些列字段给服务器端。

例如：

GET /chat HTTP/1.1

Host: server.example.com

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Key:dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==

Origin: http://example.com

Sec-WebSocket-Protocol: chat,superchat

Sec-WebSocket-Version: 13

3. WebSocket服务器收到Browser/UA发送来的握手请求后，如果数据包数据和格式正确，客户端和服务器端的协议版本号匹配等等，就接受本次握手连接，并给出相应的数据回复，同样回复的数据包也是采用http协议传输。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Accept:s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

Sec-WebSocket-Protocol: chat

4. Browser收到服务器回复的数据包后，如果数据包内容、格式都没有问题的话，就表示本次连接成功，触发onopen消息，此时Web开发者就可以在此时通过send接口想服务器发送数据。否则，握手连接失败，Web应用程序会收到 onerror消息，并且能知道连接失败的原因。

第一步是走TCP底层三次握手，第二步和第三步是http协议。

回到之前的问题：一台socket通信服务器，用其他客户端联接正常，用websocket就不行。

是因为其他客户端没有第二步和第三步的websocket握手，直接进入传输业务数据，用websocket传输需要websocket握手，socket服务端把握手的报文当做业务数据格式处理，服务端报错了，服务端没有响应websocket握手包给websocket客户端，websocket客户端当做连接失败处理。

要让socket服务端支持websocket的通讯，必须先支持第二步和第三步的websocket握手，接下来看netty是怎么支持的。

以netty 5.0版本为例

privateclassChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

@Override

protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {

ch.pipeline().addLast("http-codec",newHttpServerCodec());

ch.pipeline().addLast("aggregator",newHttpObjectAggregator(65536)) ;

ch.pipeline().addLast("http-chunked",newChunkedWriteHandler());

ch.pipeline().addLast("handler",newWebSocketServerHandler());

}

Websocket握手是基于http协议，先添加一些http编解码器。下面是WebSocketServerHandler的实现

public classWebSocketServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object>{

/**

* 日志

privatestaticfinalLogger logger=

Logger.getLogger(WebSocketServerHandler.class.getName());

/**

* 全局websocket

privateWebSocketServerHandshaker handshaker;

@Override

protectedvoidmessageReceived(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)

throws Exception {

//普通HTTP接入

if(msg instanceof FullHttpRequest){

handleHttpRequest(ctx,(FullHttpRequest) msg);

}else if(msg instanceofWebSocketFrame){ //websocket帧类型已连接

handleWebSocketFrame(ctx,(WebSocketFrame) msg);

}

@Override

publicvoidchannelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {

ctx.flush();

}

privatevoidhandleHttpRequest(ChannelHandlerContext ctx, FullHttpRequest request){

//如果http解码失败则返回http异常并且判断消息头有没有包含Upgrade字段(协议升级)

if(!request.decoderResult().isSuccess()

|| (!"websocket".equals(request.headers().get("Upgrade"))) ){

sendHttpResponse(ctx,request, newDefaultFullHttpResponse(

HttpVersion.HTTP_1_1,HttpResponseStatus.BAD_REQUEST));

return ;

}

//构造握手响应返回

WebSocketServerHandshakerFactory ws = newWebSocketServerHandshakerFactory("", null,false);

handshaker = ws.newHandshaker(request);

if(handshaker == null){

//版本不支持

WebSocketServerHandshakerFactory.sendUnsupportedVersionResponse(ctx.channel());

}else{

handshaker.handshake(ctx.channel(), request);

}

/**

* websocket帧

* @param ctx

* @param frame

privatevoidhandleWebSocketFrame(ChannelHandlerContext ctx, WebSocketFrame frame){

//判断是否关闭链路指令

if(frame instanceof CloseWebSocketFrame){

handshaker.close(ctx.channel(),(CloseWebSocketFrame) frame.retain());

return ;

}

//判断是否Ping消息 -- ping/pong心跳包

if(frame instanceof PingWebSocketFrame){

ctx.channel().write(newPongWebSocketFrame(frame.content().retain()));

return ;

}

//本程序仅支持文本消息，不支持二进制消息

if(!(frame instanceof TextWebSocketFrame)){

throw new UnsupportedOperationException(

String.format("%s frame types not supported", frame.getClass().getName()));

}

//返回应答消息 text文本帧

String request = ((TextWebSocketFrame)frame).text();

//打印日志

if(logger.isLoggable(Level.FINE)){

logger.fine(String.format("%s received %s",ctx.channel(), request));

}

//发送到客户端websocket

ctx.channel().write(newTextWebSocketFrame(request

+ ", 欢迎使用Netty WebSocket服务，现在时刻:"

+ new java.util.Date().toString()));

}

/**

* response

* @param ctx

* @param request

* @param response

privatestaticvoidsendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx,

FullHttpRequest request,FullHttpResponse response){

//返回给客户端

if(response.status().code() !=HttpResponseStatus.OK.code()){

ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(response.status().toString(),CharsetUtil.UTF_8);

response.content().writeBytes(buf);

buf.release();

HttpHeaderUtil.setContentLength(response,response.content().readableBytes());

}

//如果不是keepalive那么就关闭连接

ChannelFuture f =ctx.channel().writeAndFlush(response);

if(!HttpHeaderUtil.isKeepAlive(response)

|| response.status().code() !=HttpResponseStatus.OK.code()){

f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);

}

/**

* 异常出错

@Override

publicvoidexceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)

throws Exception {

cause.printStackTrace();

ctx.close();

}

重点讲述下messageReceived的实现

protectedvoidmessageReceived(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)

throws Exception {

//普通HTTP接入，websocket握手协议是http请求，返回websocket握手包

if(msg instanceof FullHttpRequest){

handleHttpRequest(ctx,(FullHttpRequest) msg);

}else if(msg instanceofWebSocketFrame){ //websocket连接已建立，websocket帧类型编解码

handleWebSocketFrame(ctx,(WebSocketFrame) msg);

}

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