在多负载环境下使用websocket。

一、原因

在某些业务场景，我们需要页面对于后台的操作进行实时的刷新，这时候就需要使用websocket。

通常在后台单机的情况下没有任何的问题，如果后台经过nginx等进行负载的话，则会导致前台不能准备的接收到后台给与的响应。socket属于长连接，其session只会保存在一台服务器上，其他负载及其不会持有这个session，此时，我们需要使用redis的发布订阅来实现，session的共享。

二、环境准备

在https://mvnrepository.com/里，查找websocket的依赖。使用springboot的starter依赖，注意对应自己springboot的版本。

image.png

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-websocket -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
    <version>2.2.10.RELEASE</version>
</dependency>

除此之外添加redis的依赖，也使用starter版本：

        <!-- redis -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>

三、代码

redis监听配置：

/**
 * @description： redis监听配置类
 * @author：weirx
 * @date：2021/3/22 14:08
 * @version：3.0
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    /**
     * description: 手动注册Redis监听到IOC
     *
     * @param redisConnectionFactory
     * @return: org.springframework.data.redis.listener.RedisMessageListenerContainer
     * @author: weirx
     * @time: 2021/3/22 14:11
     */
    @Bean
    public RedisMessageListenerContainer redisMessageListenerContainer(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
        container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return container;
    }
}

webSocket配置：

/**
 * @description： websocket配置类
 * @author：weirx
 * @date：2021/3/22 14:11
 * @version：3.0
 */
@Configuration
public class WebSocketConfig {

    /**
     * description: 这个配置类的作用是要注入ServerEndpointExporter，
     * 这个bean会自动注册使用了@ServerEndpoint注解声明的Websocket endpoint。
     * 如果是使用独立的servlet容器，而不是直接使用springboot的内置容器，
     * 就不要注入ServerEndpointExporter，因为它将由容器自己提供和管理。
     *
     * @return: org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter
     * @author: weirx
     * @time: 2021/3/22 14:12
     */
    @Bean
    public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter(){
        return new ServerEndpointExporter();
    }
}

redis工具类：

@Component
public class RedisUtil {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


    /**
     * 发布
     *
     * @param key
     */
    public void publish(String key, String value) {
        stringRedisTemplate.convertAndSend(key, value);
    }
}

封装一个redis的监听

/**
 * @description： redis监听
 * @author：weirx
 * @date：2021/3/22 14:16
 * @version：3.0
 */
@Slf4j
public class SubscribeListener implements MessageListener {

    /**
     * 当前websocket的session
     */
    private Session session;

    public Session getSession() {
        return session;
    }

    public void setSession(Session session) {
        this.session = session;
    }

    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] bytes) {
        String msg = new String(message.getBody());
        if (ObjectUtil.isNotEmpty(session) && session.isOpen()) {
            try {
                session.getBasicRemote().sendText(msg);
            } catch (IOException e) {
                log.info("发送消息异常，msg = {} , e = {}", msg, e);
            }
        }
    }
}

封装一个ApplicationContextProvider，获取bean实例的工具类

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * description: 动态获取bean
 *
 * @author: weirx
 * @time: 2021/3/18 14:00
 */
@Component
public class ApplicationContextProvider implements ApplicationContextAware {

    /**
     * 上下文对象实例
     */
    private static ApplicationContext applicationContext;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        ApplicationContextProvider.applicationContext = applicationContext;
    }

    /**
     * 获取Spring上下文
     *
     * @return
     */
    public static ApplicationContext getApplicationContext() {
        return applicationContext;
    }

    /**
     * 通过name获取Bean
     *
     * @param name
     * @return
     */
    public static Object getBean(String name) {
        return getApplicationContext().getBean(name);
    }

    /**
     * 通过class获取Bean
     *
     * @param clazz
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T getBean(Class<T> clazz) {
        return getApplicationContext().getBean(clazz);
    }

    /**
     * 通过name,以及Clazz返回指定的Bean
     *
     * @param name
     * @param clazz
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T getBean(String name, Class<T> clazz) {
        return getApplicationContext().getBean(name, clazz);
    }

}

WebSocket服务提供类：

/**
 * description: @ServerEndpoint 注解是一个类层次的注解，
 * 它的功能主要是将目前的类定义成一个websocket服务器端,注解的值将被用于监听用户连接的终端访问URL地址,
 * 客户端可以通过这个URL来连接到WebSocket服务器端使用springboot的唯一区别是要@Component声明下，
 * 而使用独立容器是由容器自己管理websocket的，但在springboot中连容器都是spring管理的。
 *
 * @author: weirx
 * @time: 2021/3/22 14:31
 */
@Slf4j
@Component
@ServerEndpoint("/websocket/server/{loginName}")
public class WebSocketServer {

    /**
     * 因为@ServerEndpoint不支持注入，所以使用SpringUtils获取IOC实例
     */
    private RedisMessageListenerContainer redisMessageListenerContainer =
            ApplicationContextProvider.getBean(RedisMessageListenerContainer.class);

    /**
     * 静态变量，用来记录当前在线连接数。应该把它设计成线程安全的。
     */
    private static AtomicInteger onlineCount = new AtomicInteger(0);

    /**
     * concurrent包的线程安全Set，用来存放每个客户端对应的webSocket对象。
     * 若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
     */
    private static CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer> webSocketSet = new CopyOnWriteArraySet<WebSocketServer>();

    /**
     * 与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    private Session session;

    /**
     * redis监听
     */
    private SubscribeListener subscribeListener;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     *
     * @param session 可选的参数。session为与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(@PathParam("loginName") String loginName, Session session) {
        this.session = session;
        //加入set中
        webSocketSet.add(this);
        //在线数加1
        addOnlineCount();
        log.info("有新连接[" + loginName + "]加入！当前在线人数为{}", getOnlineCount());
        subscribeListener = new SubscribeListener();
        subscribeListener.setSession(session);
        //设置订阅topic
        redisMessageListenerContainer.addMessageListener(
                subscribeListener, new ChannelTopic(Constants.TOPIC_PREFIX + loginName));

    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose() throws IOException {
        //从set中删除
        webSocketSet.remove(this);
        //在线数减1
        subOnlineCount();
        redisMessageListenerContainer.removeMessageListener(subscribeListener);
        log.info("有一连接关闭！当前在线人数为{}", getOnlineCount());
    }

    /**
     * 收到客户端消息后调用的方法
     *
     * @param message 客户端发送过来的消息
     * @param session 可选的参数
     */
    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        log.info("来自客户端的消息:{}", message);
        //群发消息
        for (WebSocketServer item : webSocketSet) {
            try {
                item.sendMessage(message);
            } catch (IOException e) {
                log.info("发送消息异常：msg = {}", e);
                continue;
            }
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     *
     * @param session
     * @param error
     */
    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable error) {
        log.info("发生错误，{}", error);
    }

    /**
     * 这个方法与上面几个方法不一样。没有用注解，是根据自己需要添加的方法。
     *
     * @param message
     * @throws IOException
     */
    public void sendMessage(String message) throws IOException {
        this.session.getBasicRemote().sendText(message);
    }

    public int getOnlineCount() {
        return onlineCount.get();
    }

    public void addOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount.getAndIncrement();
    }

    public void subOnlineCount() {
        WebSocketServer.onlineCount.getAndDecrement();
    }

}

redis消息发布：

    @Autowired
    private RedisUtil redisUtil;

    @Override
    public Result send(String loginName, String msg) {
        //推送站内信webSocket
        redisUtil.publish("TOPIC" + loginName, msg);
        return Result.success();
    }

前端vue代码：

<template>
  <div class="dashboard-container">
    <div class="dashboard-text">消息内容: {{ responseData }}</div>
  </div>
</template>

<script>
  import {mapGetters} from 'vuex'

  export default {
    data() {
      return {
        websocket: null,
        responseData: null
      }
    },
    created() {
      this.initWebSocket();
    },
    destroyed() {
      this.websock.close() //离开路由之后断开websocket连接
    },
    methods: {
      //初始化websocket
      initWebSocket() {
        const wsUri = "ws://127.0.0.1:21116/websocket/server/" + "admin";
        this.websock = new WebSocket(wsUri);
        this.websock.onmessage = this.websocketonmessage;
        this.websock.onopen = this.websocketonopen;
        this.websock.onerror = this.websocketonerror;
        this.websock.onclose = this.websocketclose;
      },
      websocketonopen() { //连接建立之后执行send方法发送数据
        let actions = {"用户账号": "admin"};
        this.websocketsend(JSON.stringify(actions));
      },
      websocketonerror() {//连接建立失败重连
        this.initWebSocket();
      },
      websocketonmessage(e) { //数据接收
        const redata = JSON.parse(e.data);
        this.responseData = redata;
      },
      websocketsend(Data) {//数据发送
        this.websock.send(Data);
      },
      websocketclose(e) {  //关闭
        console.log('断开连接', e);
      },

    },
    name: 'Dashboard',
    computed: {
      ...mapGetters([
        'name',
        'roles'
      ])
    }
  }
</script>

四、测试

发送前

发送后

五、代理配置

在实际的工作中，我们真正使用websocket是需要通过请求的代理转发才能从前端到达服务端，以下给出两种不同类型但是功能相同的配置：

5.1 gateway配置

springcloud gateway是目前在微服务当中使用较为广泛的网关，我们可以通过以下配置达到websocket的动态代理：
静态路由配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true # 开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
      routes:
        - id: websocket  # 路由 ID，保持唯一
          uri: lb:ws://inbox-model # uri指目标服务地址，lb代表从注册中心获取服务
          predicates:
            - Path=/websocket/server/**
          filters:
            - StripPrefix=0

动态路由配置：使用动态路由，需要网关支持且开放动态路由功能

[{
    "id": "websocket",
    "order": 2,
    "predicates": [{
        "args": {
            "pattern": "/websocket/server/**"
        },
        "name": "Path"
    }],
    "uri": "lb:ws://inbox-model"
}]

5.2 nginx配置

location /websocket {
    proxy_pass http://gateway;
    #以下三项是官方指定配置
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
    proxy_set_header Connection "upgrade";
    #超时时间的配置，如果不配置，在一段时间内会导致客户端接收不到消息，根据登录session的超时时间保持一致就行
    proxy_read_timeout 3600s;
}