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基于Tomcat7、Java、WebSocket的服务器推送聊天室

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：

[java] 
  1. package com.ibcio;  
  2.   
  3. import javax.servlet.annotation.WebServlet;  
  4. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;  
  5.   
  6. import org.apache.catalina.websocket.StreamInbound;  
  7.   
  8. @WebServlet(urlPatterns = { "/message"})  
  9. //如果要接收浏览器的ws://协议的请求就必须实现WebSocketServlet这个类  
  10. public class WebSocketMessageServlet extends org.apache.catalina.websocket.WebSocketServlet {  
  11.   
  12.     private static final long serialVersionUID = 1L;  
  13.       
  14.     public static int ONLINE_USER_COUNT = 1;  
  15.       
  16.     public String getUser(HttpServletRequest request){  
  17.         return (String) request.getSession().getAttribute("user");  
  18.     }  
  19.   
  20.     //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  
  21.     @Override  
  22.     protected StreamInbound createWebSocketInbound(String subProtocol,HttpServletRequest request) {  
  23.         return new WebSocketMessageInbound(this.getUser(request));  
  24.     }  
  25. }  
        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：
[java] 
  1. package com.ibcio;  
  2.   
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.nio.ByteBuffer;  
  5. import java.nio.CharBuffer;  
  6.   
  7. import net.sf.json.JSONObject;  
  8.   
  9. import org.apache.catalina.websocket.MessageInbound;  
  10. import org.apache.catalina.websocket.WsOutbound;  
  11.   
  12. public class WebSocketMessageInbound extends MessageInbound {  
  13.   
  14.     //当前连接的用户名称  
  15.     private final String user;  
  16.   
  17.     public WebSocketMessageInbound(String user) {  
  18.         this.user = user;  
  19.     }  
  20.   
  21.     public String getUser() {  
  22.         return this.user;  
  23.     }  
  24.   
  25.     //建立连接的触发的事件  
  26.     @Override  
  27.     protected void onOpen(WsOutbound outbound) {  
  28.         // 触发连接事件，在连接池中添加连接  
  29.         JSONObject result = new JSONObject();  
  30.         result.element("type", "user_join");  
  31.         result.element("user", this.user);  
  32.         //向所有在线用户推送当前用户上线的消息  
  33.         WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());  
  34.           
  35.         result = new JSONObject();  
  36.         result.element("type", "get_online_user");  
  37.         result.element("list", WebSocketMessageInboundPool.getOnlineUser());  
  38.         //向连接池添加当前的连接对象  
  39.         WebSocketMessageInboundPool.addMessageInbound(this);  
  40.         //向当前连接发送当前在线用户的列表  
  41.         WebSocketMessageInboundPool.sendMessageToUser(this.user, result.toString());  
  42.     }  
  43.   
  44.     @Override  
  45.     protected void onClose(int status) {  
  46.         // 触发关闭事件，在连接池中移除连接  
  47.         WebSocketMessageInboundPool.removeMessageInbound(this);  
  48.         JSONObject result = new JSONObject();  
  49.         result.element("type", "user_leave");  
  50.         result.element("user", this.user);  
  51.         //向在线用户发送当前用户退出的消息  
  52.         WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(result.toString());  
  53.     }  
  54.   
  55.     @Override  
  56.     protected void onBinaryMessage(ByteBuffer message) throws IOException {  
  57.         throw new UnsupportedOperationException("Binary message not supported.");  
  58.     }  
  59.   
  60.     //客户端发送消息到服务器时触发事件  
  61.     @Override  
  62.     protected void onTextMessage(CharBuffer message) throws IOException {  
  63.         //向所有在线用户发送消息  
  64.         WebSocketMessageInboundPool.sendMessage(message.toString());  
  65.     }  
  66. }  

     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：
[java]
  1. package com.ibcio;  
  2.   
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.nio.CharBuffer;  
  5. import java.util.HashMap;  
  6. import java.util.Map;  
  7. import java.util.Set;  
  8.   
  9. public class WebSocketMessageInboundPool {  
  10.   
  11.     //保存连接的MAP容器  
  12.     private static final Map<String,WebSocketMessageInbound > connections = new HashMap<String,WebSocketMessageInbound>();  
  13.       
  14.     //向连接池中添加连接  
  15.     public static void addMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){  
  16.         //添加连接  
  17.         System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " join..");  
  18.         connections.put(inbound.getUser(), inbound);  
  19.     }  
  20.       
  21.     //获取所有的在线用户  
  22.     public static Set<String> getOnlineUser(){  
  23.         return connections.keySet();  
  24.     }  
  25.       
  26.     public static void removeMessageInbound(WebSocketMessageInbound inbound){  
  27.         //移除连接  
  28.         System.out.println("user : " + inbound.getUser() + " exit..");  
  29.         connections.remove(inbound.getUser());  
  30.     }  
  31.       
  32.     public static void sendMessageToUser(String user,String message){  
  33.         try {  
  34.             //向特定的用户发送数据  
  35.             System.out.println("send message to user : " + user + " ,message content : " + message);  
  36.             WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(user);  
  37.             if(inbound != null){  
  38.                 inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));  
  39.             }  
  40.         } catch (IOException e) {  
  41.             e.printStackTrace();  
  42.         }  
  43.     }  
  44.       
  45.     //向所有的用户发送消息  
  46.     public static void sendMessage(String message){  
  47.         try {  
  48.             Set<String> keySet = connections.keySet();  
  49.             for (String key : keySet) {  
  50.                 WebSocketMessageInbound inbound = connections.get(key);  
  51.                 if(inbound != null){  
  52.                     System.out.println("send message to user : " + key + " ,message content : " + message);  
  53.                     inbound.getWsOutbound().writeTextMessage(CharBuffer.wrap(message));  
  54.                 }  
  55.             }  
  56.         } catch (IOException e) {  
  57.             e.printStackTrace();  
  58.         }  
  59.     }  
  60. }  

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：
[html] 
  1. <%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8" import="com.ibcio.WebSocketMessageServlet"%>  
  2. <%  
  3.     String user = (String)session.getAttribute("user");  
  4.     if(user == null){  
  5.         //为用户生成昵称  
  6.         user = "游客" + WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT;  
  7.         WebSocketMessageServlet.ONLINE_USER_COUNT ++;  
  8.         session.setAttribute("user", user);  
  9.     }  
  10.     pageContext.setAttribute("user", user);  
  11. %>  
  12. <html>  
  13. <head>  
  14.     <title>WebSocket 聊天室</title>  
  15.     <!-- 引入CSS文件 -->  
  16.     <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/resources/css/ext-all.css">  
  17.     <link rel="stylesheet" type="text/css" href="ext4/shared/example.css" />  
  18.     <link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/websocket.css" />  
  19.       
  20.     <!-- 映入Ext的JS开发包，及自己实现的webscoket. -->  
  21.     <script type="text/javascript" src="ext4/ext-all-debug.js"></script>  
  22.     <script type="text/javascript" src="websocket.js"></script>  
  23.     <script type="text/javascript">  
  24.         var user = "${user}";  
  25.     </script>  
  26. </head>  
  27.   
  28. <body>  
  29.     <h1>WebSocket聊天室</h1>  
  30.     <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>  
  31.     <ul class="feature-list" style="padding-left: 10px;">  
  32.         <li>实时获取数据，由服务器推送，实现即时通讯</li>  
  33.         <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>  
  34.         <li>结合Ext进行页面展示</li>  
  35.         <li>用户上线下线通知</li>  
  36.     </ul>  
  37.     <div id="websocket_button"></div>  
  38. </body>  
  39. </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：

[javascript] 
  1. //用于展示用户的聊天信息  
  2. Ext.define('MessageContainer', {  
  3.   
  4.     extend : 'Ext.view.View',  
  5.   
  6.     trackOver : true,  
  7.   
  8.     multiSelect : false,  
  9.   
  10.     itemCls : 'l-im-message',  
  11.   
  12.     itemSelector : 'div.l-im-message',  
  13.   
  14.     overItemCls : 'l-im-message-over',  
  15.   
  16.     selectedItemCls : 'l-im-message-selected',  
  17.   
  18.     style : {  
  19.         overflow : 'auto',  
  20.         backgroundColor : '#fff'  
  21.     },  
  22.   
  23.     tpl : [  
  24.             '<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>',  
  25.             '<tpl for=".">',  
  26.             '<div class="l-im-message">',  
  27.             '<div class="l-im-message-header l-im-message-header-{source}">{from}  {timestamp}</div>',  
  28.             '<div class="l-im-message-body">{content}</div>', '</div>',  
  29.             '</tpl>'],  
  30.   
  31.     messages : [],  
  32.   
  33.     initComponent : function() {  
  34.         var me = this;  
  35.         me.messageModel = Ext.define('Leetop.im.MessageModel', {  
  36.                     extend : 'Ext.data.Model',  
  37.                     fields : ['from', 'timestamp', 'content', 'source']  
  38.                 });  
  39.         me.store = Ext.create('Ext.data.Store', {  
  40.                     model : 'Leetop.im.MessageModel',  
  41.                     data : me.messages  
  42.                 });  
  43.         me.callParent();  
  44.     },  
  45.   
  46.     //将服务器推送的信息展示到页面中  
  47.     receive : function(message) {  
  48.         var me = this;  
  49.         message['timestamp'] = Ext.Date.format(new Date(message['timestamp']),  
  50.                 'H:i:s');  
  51.         if(message.from == user){  
  52.             message.source = 'self';  
  53.         }else{  
  54.             message.source = 'remote';  
  55.         }  
  56.         me.store.add(message);  
  57.         if (me.el.dom) {  
  58.             me.el.dom.scrollTop = me.el.dom.scrollHeight;  
  59.         }  
  60.     }  
  61. });  
      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：

[javascript] 
  1. Ext.onReady(function() {  
  2.             //创建用户输入框  
  3.             var input = Ext.create('Ext.form.field.HtmlEditor', {  
  4.                         region : 'south',  
  5.                         height : 120,  
  6.                         enableFont : false,  
  7.                         enableSourceEdit : false,  
  8.                         enableAlignments : false,  
  9.                         listeners : {  
  10.                             initialize : function() {  
  11.                                 Ext.EventManager.on(me.input.getDoc(), {  
  12.                                             keyup : function(e) {  
  13.                                                 if (e.ctrlKey === true  
  14.                                                         && e.keyCode == 13) {  
  15.                                                     e.preventDefault();  
  16.                                                     e.stopPropagation();  
  17.                                                     send();  
  18.                                                 }  
  19.                                             }  
  20.                                         });  
  21.                             }  
  22.                         }  
  23.                     });  
  24.             //创建消息展示容器  
  25.             var output = Ext.create('MessageContainer', {  
  26.                         region : 'center'  
  27.                     });  
  28.   
  29.             var dialog = Ext.create('Ext.panel.Panel', {  
  30.                         region : 'center',  
  31.                         layout : 'border',  
  32.                         items : [input, output],  
  33.                         buttons : [{  
  34.                                     text : '发送',  
  35.                                     handler : send  
  36.                                 }]  
  37.                     });  
  38.             var websocket;  
  39.   
  40.             //初始话WebSocket  
  41.             function initWebSocket() {  
  42.                 if (window.WebSocket) {  
  43.                     websocket = new WebSocket(encodeURI('ws://localhost:8080/WebSocket/message'));  
  44.                     websocket.onopen = function() {  
  45.                         //连接成功  
  46.                         win.setTitle(title + '  (已连接)');  
  47.                     }  
  48.                     websocket.onerror = function() {  
  49.                         //连接失败  
  50.                         win.setTitle(title + '  (连接发生错误)');  
  51.                     }  
  52.                     websocket.onclose = function() {  
  53.                         //连接断开  
  54.                         win.setTitle(title + '  (已经断开连接)');  
  55.                     }  
  56.                     //消息接收  
  57.                     websocket.onmessage = function(message) {  
  58.                         var message = JSON.parse(message.data);  
  59.                         //接收用户发送的消息  
  60.                         if (message.type == 'message') {  
  61.                             output.receive(message);  
  62.                         } else if (message.type == 'get_online_user') {  
  63.                             //获取在线用户列表  
  64.                             var root = onlineUser.getRootNode();  
  65.                             Ext.each(message.list,function(user){  
  66.                                 var node = root.createNode({  
  67.                                     id : user,  
  68.                                     text : user,  
  69.                                     iconCls : 'user',  
  70.                                     leaf : true  
  71.                                 });  
  72.                                 root.appendChild(node);  
  73.                             });  
  74.                         } else if (message.type == 'user_join') {  
  75.                             //用户上线  
  76.                                 var root = onlineUser.getRootNode();  
  77.                                 var user = message.user;  
  78.                                 var node = root.createNode({  
  79.                                     id : user,  
  80.                                     text : user,  
  81.                                     iconCls : 'user',  
  82.                                     leaf : true  
  83.                                 });  
  84.                                 root.appendChild(node);  
  85.                         } else if (message.type == 'user_leave') {  
  86.                                 //用户下线  
  87.                                 var root = onlineUser.getRootNode();  
  88.                                 var user = message.user;  
  89.                                 var node = root.findChild('id',user);  
  90.                                 root.removeChild(node);  
  91.                         }  
  92.                     }  
  93.                 }  
  94.             };  
  95.   
  96.             //在线用户树  
  97.             var onlineUser = Ext.create('Ext.tree.Panel', {  
  98.                         title : '在线用户',  
  99.                         rootVisible : false,  
  100.                         region : 'east',  
  101.                         width : 150,  
  102.                         lines : false,  
  103.                         useArrows : true,  
  104.                         autoScroll : true,  
  105.                         split : true,  
  106.                         iconCls : 'user-online',  
  107.                         store : Ext.create('Ext.data.TreeStore', {  
  108.                                     root : {  
  109.                                         text : '在线用户',  
  110.                                         expanded : true,  
  111.                                         children : []  
  112.                                     }  
  113.                                 })  
  114.                     });  
  115.             var title = '欢迎您：' + user;  
  116.             //展示窗口  
  117.             var win = Ext.create('Ext.window.Window', {  
  118.                         title : title + '  (未连接)',  
  119.                         layout : 'border',  
  120.                         iconCls : 'user-win',  
  121.                         minWidth : 650,  
  122.                         minHeight : 460,  
  123.                         width : 650,  
  124.                         animateTarget : 'websocket_button',  
  125.                         height : 460,  
  126.                         items : [dialog,onlineUser],  
  127.                         border : false,  
  128.                         listeners : {  
  129.                             render : function() {  
  130.                                 initWebSocket();  
  131.                             }  
  132.                         }  
  133.                     });  
  134.   
  135.             win.show();  
  136.   
  137.             //发送消息  
  138.             function send() {  
  139.                 var message = {};  
  140.                 if (websocket != null) {  
  141.                     if (input.getValue()) {  
  142.                         Ext.apply(message, {  
  143.                                     from : user,  
  144.                                     content : input.getValue(),  
  145.                                     timestamp : new Date().getTime(),  
  146.                                     type : 'message'  
  147.                                 });  
  148.                         websocket.send(JSON.stringify(message));  
  149.                         //output.receive(message);  
  150.                         input.setValue('');  
  151.                     }  
  152.                 } else {  
  153.                     Ext.Msg.alert('提示', '您已经掉线，无法发送消息!');  
  154.                 }  
  155.             }  
  156.         });  
      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:\workspace\WebSocket\WebRoot\WEB-INF\lib，而部署的应用lib目录是在D:\tools\apache-tomcat-7.0.32\webapps\WebSocket\WEB-INF\lib，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
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