基于Tomcat7、Java、WebSocket的服务器推送聊天室

前言

        HTML5 WebSocket实现了服务器与浏览器的双向通讯，双向通讯使服务器消息推送开发更加简单，最常见的就是即时通讯和对信息实时性要求比较高的应用。以前的服务器消息推送大部分采用的都是“轮询”和“长连接”技术，这两中技术都会对服务器产生相当大的开销，而且实时性不是特别高。WebSocket技术对只会产生很小的开销，并且实时性特别高。下面就开始讲解如何利用WebSocket技术开发聊天室。在这个实例中，采用的是Tomcat7服务器，每个服务器对于WebSocket的实现都是不一样的，所以这个实例只能在Tomcat服务器中运行，不过目前Spring已经推出了WebSocket的API，能够兼容各个服务器的实现，大家可以查阅相关的资料进行了解，在这里就不介绍了，下图是聊天室的效果图：

        在这里实例中，实现了消息的实时推送，还实现了聊天用户的上下线通知。下面就开始具体讲解如何实现。

后台处理

        Tomcat实现WebSocket的主要是依靠org.apache.catalina.websocket.MessageInbound这个类，这个类的在{TOMCAT_HOME}/lib/catalina.jar中，所以你开发的时候需要将catalina.jar和tomcat-coyote.jar引入进来，下面这段代码就是暴露给客户端连接地址的Servlet：

package com.ibcio;

import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.apache.catalina.websocket.StreamInbound;

@WebServlet(urlPatterns = { "/message"})
//如果要接收浏览器的ws://协议的请求就必须实现WebSocketServlet这个类
public class WebSocketMessageServlet extends org.apache.catalina.websocket.WebSocketServlet {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    public static int ONLINE_USER_COUNT = 1;

    public String getUser(HttpServletRequest request){
        return (String) request.getSession().getAttribute("user");
    }

    //跟平常Servlet不同的是，需要实现createWebSocketInbound，在这里初始化自定义的WebSocket连接对象
    @Override
    protected StreamInbound createWebSocketInbound(String subProtocol,HttpServletRequest request) {
        return new WebSocketMessageInbound(this.getUser(request));
    }
}

        这个Servlet跟普通的Servlet有些不同，继承的WebSocketServlet类，并且要重写createWebSocketInbound方法。这个类中Session中的user属性是用户进入index.jsp的时候设置的，记录当前用户的昵称。下面就是自己实现的WebSocket连接对象类WebSocketMessageInbound类的代码：

package com.ibcio;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;

import net.sf.json.JSONObject;

import org.apache.catalina.websocket.MessageInbound;
import org.apache.catalina.websocket.WsOutbound;

public class WebSocketMessageInbound extends MessageInbound {

    //当前连接的用户名称
    private final String user;

    public WebSocketMessageInbound(String user) {
        this.user = user;
    }

    public String getUser() {
        return this.user;
    }

    //建立连接的触发的事件
    @Override
    protected void onOpen(WsOutbound outbound) {
        // 触发连接事件，在连接池中添加连接
        JSONObject result = new JSONObject();
        result.element("type", "user_join");
        result.element("user", this.user);
        //向所有在线用户推送当前用户上线的消息
        WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());

        result = new JSONObject();
        result.element("type", "get_online_user");
        result.element("list", WebSocketMessageInboundPool.getOnlineUser());
        //向连接池添加当前的连接对象
        WebSocketMessageInboundPool.addMessageInbound(this);
        //向当前连接发送当前在线用户的列表
        WebSocketMessageInboundPool.sendMessageToUser(this.user, result.toString());
    }

    @Override
    protected void onClose(int status) {
        // 触发关闭事件，在连接池中移除连接
        WebSocketMessageInboundPool.removeMessageInbound(this);
        JSONObject result = new JSONObject();
        result.element("type", "user_leave");
        result.element("user", this.user);
        //向在线用户发送当前用户退出的消息
        WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());
    }

    @Override
    protected void onBinaryMessage(ByteBuffer message) throws IOException {
        throw new UnsupportedOperationException("Binary message not supported.");
    }

    //客户端发送消息到服务器时触发事件
    @Override
    protected void onTextMessage(CharBuffer message) throws IOException {
        //向所有在线用户发送消息
        WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(message.toString());
    }
}

     代码中的主要实现了onOpen、onClose、onTextMessage方法，分别处理用户上线、下线、发送消息。在这个类中有个WebSocketMessageInboundPool连接池类，这个类是用来管理目前在线的用户的连接，下面是这个类的代码：

package com.ibcio;

import java.io.IOException;
import java.nio.CharBuffer;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class WebSocketMessageInboundPool {

    //保存连接的MAP容器
    private static final Map<String,WebSocketMessageInbound > connections = new HashMap<String,WebSocketMessageInbound>();

    //向连接池中添加连接
    public static void addMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){
        //添加连接
        System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " join..");
        connections.put(inbound.getUser(), inbound);
    }

    //获取所有的在线用户
    public static Set<String> getOnlineUser(){
        return connections.keySet();
    }

    public static void removeMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){
        //移除连接
        System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " exit..");
        connections.remove(inbound.getUser());
    }

    public static void sendMessageToUser(String user,String message){
        try {
            //向特定的用户发送数据
            System.out.println("send message to user : " + user + " ,message content : " + message);
            WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(user);
            if(inbound != null){
                inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //向所有的用户发送消息
    public static void sendMessage(String message){
        try {
            Set<String> keySet = connections.keySet();
            for (String key : keySet) {
                WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(key);
                if(inbound != null){
                    System.out.println("send message to user : " + key + " ,message content : " + message);
                    inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

前台展示

    上面的代码就是聊天室后台的代码，主要是由3个对象组成，Servlet、连接对象、连接池，下面就是前台的代码，前台的代码主要是实现与服务器进行连接，展示用户列表及信息列表，前台的展示使用了Ext框架，不熟悉Ext的同学可以初步的了解下Ext，下面的是index.jsp的代码：

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" import="com.ibcio.WebSocketMessageServlet"%>
<%
    String user = (String)session.getAttribute("user");
    if(user == null){
        //为用户生成昵称
        user = "游客" + WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT;
        WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT ++;
        session.setAttribute("user", user);
    }
    pageContext.setAttribute("user", user);
%>
<html>
<head>
    <title>WebSocket 聊天室</title>
    <!-- 引入CSS文件 -->
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/resources/css/ext-all.css">
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/shared/example.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/websocket.css" />

    <!-- 映入Ext的JS开发包，及自己实现的webscoket. -->
    <script type="text/javascript" src="ext4/ext-all-debug.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="websocket.js"></script>
    <script type="text/javascript">
        var user = "${user}";
    </script>
</head>

<body>
    <h1>WebSocket聊天室</h1>
    <p>通过HTML5标准提供的API与Ext富客户端框架相结合起来，实现聊天室，有以下特点：</p>
    <ul class="feature-list" style="padding-left: 10px;">
        <li>实时获取数据，由服务器推送，实现即时通讯</li>
        <li>利用WebSocket完成数据通讯，区别于轮询，长连接等技术，节省服务器资源</li>
        <li>结合Ext进行页面展示</li>
        <li>用户上线下线通知</li>
    </ul>
    <div id="websocket_button"></div>
</body>
</html>

       页面的展示主要是在websocket.js中进行控制，下面是websocket.jsd的代码：

//用于展示用户的聊天信息
Ext.define('MessageContainer', {

    extend : 'Ext.view.View',

    trackOver : true,

    multiSelect : false,

    itemCls : 'l-im-message',

    itemSelector : 'div.l-im-message',

    overItemCls : 'l-im-message-over',

    selectedItemCls : 'l-im-message-selected',

    style : {
        overflow : 'auto',
        backgroundColor : '#fff'
    },

    tpl : [
            '<div class="l-im-message-warn">​交谈中请勿轻信汇款、中奖信息、陌生电话。 请遵守相关法律法规。</div>',
            '<tpl for=".">',
            '<div class="l-im-message">',
            '<div class="l-im-message-header l-im-message-header-{source}">{from}  {timestamp}</div>',
            '<div class="l-im-message-body">{content}</div>', '</div>',
            '</tpl>'],

    messages : [],

    initComponent : function() {
        var me = this;
        me.messageModel = Ext.define('Leetop.im.MessageModel', {
                    extend : 'Ext.data.Model',
                    fields : ['from', 'timestamp', 'content', 'source']
                });
        me.store = Ext.create('Ext.data.Store', {
                    model : 'Leetop.im.MessageModel',
                    data : me.messages
                });
        me.callParent();
    },

    //将服务器推送的信息展示到页面中
    receive : function(message) {
        var me = this;
        message['timestamp'] = Ext.Date.format(new Date(message['timestamp']),
                'H:i:s');
        if(message.from == user){
            message.source = 'self';
        }else{
            message.source = 'remote';
        }
        me.store.add(message);
        if (me.el.dom) {
            me.el.dom.scrollTop = me.el.dom.scrollHeight;
        }
    }
});

      这段代码主要是实现了展示消息的容器，下面就是页面加载完成后开始执行的代码：

Ext.onReady(function() {
            //创建用户输入框
            var input = Ext.create('Ext.form.field.HtmlEditor', {
                        region : 'south',
                        height : 120,
                        enableFont : false,
                        enableSourceEdit : false,
                        enableAlignments : false,
                        listeners : {
                            initialize : function() {
                                Ext.EventManager.on(me.input.getDoc(), {
                                            keyup : function(e) {
                                                if (e.ctrlKey === true
                                                        && e.keyCode == 13) {
                                                    e.preventDefault();
                                                    e.stopPropagation();
                                                    send();
                                                }
                                            }
                                        });
                            }
                        }
                    });
            //创建消息展示容器
            var output = Ext.create('MessageContainer', {
                        region : 'center'
                    });

            var dialog = Ext.create('Ext.panel.Panel', {
                        region : 'center',
                        layout : 'border',
                        items : [input, output],
                        buttons : [{
                                    text : '发送',
                                    handler : send
                                }]
                    });
            var websocket;

            //初始话WebSocket
            function initWebSocket() {
                if (window.WebSocket) {
                    websocket = new WebSocket(encodeURI('ws://localhost:8080/WebSocket/message'));
                    websocket.onopen = function() {
                        //连接成功
                        win.setTitle(title + '  (已连接)');
                    }
                    websocket.onerror = function() {
                        //连接失败
                        win.setTitle(title + '  (连接发生错误)');
                    }
                    websocket.onclose = function() {
                        //连接断开
                        win.setTitle(title + '  (已经断开连接)');
                    }
                    //消息接收
                    websocket.onmessage = function(message) {
                        var message = JSON.parse(message.data);
                        //接收用户发送的消息
                        if (message.type == 'message') {
                            output.receive(message);
                        } else if (message.type == 'get_online_user') {
                            //获取在线用户列表
                            var root = onlineUser.getRootNode();
                            Ext.each(message.list,function(user){
                                var node = root.createNode({
                                    id : user,
                                    text : user,
                                    iconCls : 'user',
                                    leaf : true
                                });
                                root.appendChild(node);
                            });
                        } else if (message.type == 'user_join') {
                            //用户上线
                                var root = onlineUser.getRootNode();
                                var user = message.user;
                                var node = root.createNode({
                                    id : user,
                                    text : user,
                                    iconCls : 'user',
                                    leaf : true
                                });
                                root.appendChild(node);
                        } else if (message.type == 'user_leave') {
                                //用户下线
                                var root = onlineUser.getRootNode();
                                var user = message.user;
                                var node = root.findChild('id',user);
                                root.removeChild(node);
                        }
                    }
                }
            };

            //在线用户树
            var onlineUser = Ext.create('Ext.tree.Panel', {
                        title : '在线用户',
                        rootVisible : false,
                        region : 'east',
                        width : 150,
                        lines : false,
                        useArrows : true,
                        autoScroll : true,
                        split : true,
                        iconCls : 'user-online',
                        store : Ext.create('Ext.data.TreeStore', {
                                    root : {
                                        text : '在线用户',
                                        expanded : true,
                                        children : []
                                    }
                                })
                    });
            var title = '欢迎您：' + user;
            //展示窗口
            var win = Ext.create('Ext.window.Window', {
                        title : title + '  (未连接)',
                        layout : 'border',
                        iconCls : 'user-win',
                        minWidth : 650,
                        minHeight : 460,
                        width : 650,
                        animateTarget : 'websocket_button',
                        height : 460,
                        items : [dialog,onlineUser],
                        border : false,
                        listeners : {
                            render : function() {
                                initWebSocket();
                            }
                        }
                    });

            win.show();

            //发送消息
            function send() {
                var message = {};
                if (websocket != null) {
                    if (input.getValue()) {
                        Ext.apply(message, {
                                    from : user,
                                    content : input.getValue(),
                                    timestamp : new Date().getTime(),
                                    type : 'message'
                                });
                        websocket.send(JSON.stringify(message));
                        //output.receive(message);
                        input.setValue('');
                    }
                } else {
                    Ext.Msg.alert('提示', '您已经掉线，无法发送消息!');
                }
            }
        });

      上面的代码就是页面完成加载后自动连接服务器，并创建展示界面的代码。

注意

        需要注意的两点，在部署完成之后需要将在tomcat应用目录中的lib目录下的catalina.jar和tomcat-coyote.jar删掉，比如项目的lib目录在D:workspaceWebSocketWebRootWEB-INFlib，而部署的应用lib目录是在D: oolsapache-tomcat-7.0.32webappsWebSocketWEB-INFlib，删掉部署目录的lib目录中连两个jar就可以了，否则会包Could not initialize class com.ibcio.WebSocketMessageServlet错误，切记。

    如果还是无法建立连接，请下载最新的tomcat，忘了是那个版本的tomcatcreateWebSocketInbound是没有request参数的，现在的这个代码是有这个参数了，7.0.3XX版本都是带这个参数的，切记。

总结

       使用WebSocket开发服务器推送非常方便，这个是个简单的应用，其实还可以结合WebRTC实现视频聊天和语音聊天。在我的Leetop项目中已经实现了浏览器端视频聊天的功能，大家可以去看看 www.ibcio.com，在我的另外一篇文章中有详细的介绍：http://blog.csdn.net/leecho571/article/details/8207102，下图就是Leetop项目的效果图：

实例下载

下载地址：http://download.csdn.net/detail/leecho571/5854569

本文转自：http://blog.csdn.net/leecho571/article/details/9707497