使用SpringBoot開發群聊應用

来源:https://www.cnblogs.com/viljw/archive/2020/03/02/12397221.html
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通過本文你將學習如何使用Spring Boot和WebSocket API開發一個簡單的群聊天應用。 WebSocket是HTML5開始提供的一種在單個TCP連接上進行全雙工通訊的協議。WebSocket使得客戶端和伺服器之間的數據交換變得更加簡單，允許伺服器主動向客戶端推送數據。在WebSocke ...


通過本文你將學習如何使用Spring Boot和WebSocket API開發一個簡單的群聊天應用。

WebSocket是HTML5開始提供的一種在單個TCP連接上進行全雙工通訊的協議。WebSocket使得客戶端和伺服器之間的數據交換變得更加簡單，允許伺服器主動向客戶端推送數據。在WebSocket API中，瀏覽器和伺服器只需要完成一次握手，兩者之間就直接可以創建持久性的連接，併進行雙向數據傳輸。

很多網站為實現推送技術，所用技術都是Ajax輪詢。輪詢指的是在特定的時間間隔（如每1秒），由瀏覽器對伺服器發出HTTP請求，然後伺服器返回最新的數據給瀏覽器。這種傳統的模式有很明顯的缺點，即瀏覽器需要不斷的向伺服器發出請求，而HTTP請求可能包含較長的頭部，其中真正有效的數據可能只是很小的一部分，這樣就會浪費很多資源。HTML5定義的WebSocket協議能更好的節省伺服器帶寬等資源，並能夠實時地進行你通訊。

詳情請看HTML5 WebSocket。

新建項目

打開IDEA，選擇Spring Initializer

填寫好相關信息：

依賴選擇Spring Web和WebSocket

之後選擇Finish即可。創建完畢後，項目目錄結構如下：

WebSocket配置

首先我們配置一下WebSocket端點和消息代理。在com.andy.chat包下創建一個名為config的包，然後在config包新增一個帶有以下內容的類WebSocketConfig：

package com.andy.chat.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.messaging.simp.config.MessageBrokerRegistry;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocketMessageBroker;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.StompEndpointRegistry;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketMessageBrokerConfigurer;

@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {
    @Override
    public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
        registry.addEndpoint("/ws").withSockJS();
    }

    @Override
    public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
        registry.setApplicationDestinationPrefixes("/app");
        registry.enableSimpleBroker("/topic");
    }
}

@EnableWebSocketMessageBroker註解用於啟用WebSocket服務。 我們實現了WebSocketMessageBrokerConfigurer介面，並覆蓋了用於配置WebSocket連接的一些方法。

在第一個方法中，我們註冊了一個WebSocket端點，客戶端將使用該端點連接到我們的WebSocket伺服器。端點配置中使用withSockJS()方法，用於為不支持WebSocket的瀏覽器啟用備用選項。

你可能註意到方法名中帶有STOMP。STOMP（Simple Text Orientated Messaging Protocol，簡單文本定向消息協議）允許STOMP客戶端與任意STOMP消息代理進行交互。

為什麼需要STOMP？因為WebSocket只是一種通信協議。 它沒有定義如何僅向訂閱了特定主題的用戶發送消息，或者如何向特定用戶發送消息，所以需要STOMP來實現這些功能。舉個例子，在課堂上舉手就好比WebSocket代表的通信協議，因為它定義了在講堂上如何和老師建立通信（舉手）。而具體你想問老師的內容：“李老師，為什麼這個函數不是連續的呢？”就相當於STOMP協議，因為它定義如何向特定用戶發送消息（李老師）。

在第二個方法中，我們配置了一個消息代理，用於將消息從一個客戶端路由到另一個客戶端。第一行定義了以/app開頭為目標的消息應應路由到消息處理方法。第二行定義了以/topic開頭為目標的消息應路由到消息代理。消息代理廣播消息到所有訂閱了特定主題的所有連接的客戶端。

上例中，我們使用了一個簡單的記憶體消息代理。 也可以使用任何其他功能齊全的消息代理，例如RabbitMQ或ActiveMQ。

Message模型

Message模型用來表示客戶端與伺服器之間的消息。在com.andy.chat新建一個包model，在model包中新建Message類：

package com.andy.chat.model;

public class Message {
    private MessageType messageType;
    private String content;

    public MessageType getMessageType() {
        return messageType;
    }

    public void setMessageType(MessageType messageType) {
        this.messageType = messageType;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getSender() {
        return sender;
    }

    public void setSender(String sender) {
        this.sender = sender;
    }

    private String sender;
    
    public enum MessageType {
        JOIN,CHAT, LEAVE
    }
    
    
}

收發消息的控制器

我們將在控制器中定義消息處理方法。在com.andy.chat包下新建一個包controller併在其中創建類ChatController：

package com.andy.chat.controller;

import com.andy.chat.model.Message;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.MessageMapping;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.Payload;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.SendTo;
import org.springframework.messaging.simp.SimpMessageHeaderAccessor;
import org.springframework.stereotype.Controller;

@Controller
public class ChatController {
    @MessageMapping("/sendMessage")
    @SendTo("/topic/public")
    public Message sendMessage(@Payload Message message) {
        return message;
    }

    @MessageMapping("addUser")
    @SendTo("/topic/public")
    public Message addUser(@Payload Message message, SimpMessageHeaderAccessor headerAccessor) {
        headerAccessor.getSessionAttributes().put("username", message.getSender());
        return message;
    }
}

正如在WebSocket配置一節所配置的，從客戶端發送的所有以/app開頭的消息將被路由到這些消息處理方法，這些方法使用@MessageMapping註解。

例如，以/app/sendMessage為目標的消息被路由到sendMessage()方法，以/app/addUser為目標的消息被路由到addUser方法。

添加WebSocket事件監聽器

我們將使用事件監聽器來監聽Socket連接和斷開事件，以便記錄這些事件，併在用戶加入或離開群聊時廣播它們。

package com.andy.chat.controller;

import com.andy.chat.model.Message;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.event.EventListener;
import org.springframework.messaging.simp.SimpMessageSendingOperations;
import org.springframework.messaging.simp.stomp.StompHeaderAccessor;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.socket.messaging.SessionConnectedEvent;
import org.springframework.web.socket.messaging.SessionDisconnectEvent;

@Component
public class WebSocketEventListener {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(WebSocketEventListener.class);

    @Autowired
    private SimpMessageSendingOperations messageSendingOperations;

    @EventListener
    public void handleWebSocketConnectListener(SessionConnectedEvent event) {
        logger.info("新連接");
    }

    @EventListener
    public void handleWebSocketDisconnectListener(SessionDisconnectEvent event) {
        StompHeaderAccessor headerAccessor = StompHeaderAccessor.wrap(event.getMessage());
        String username = (String) headerAccessor.getSessionAttributes().get("username");
        if (username != null) {
            logger.info("用戶{}取消連接", username);
            Message message = new Message();
            message.setMessageType(Message.MessageType.LEAVE);
            message.setSender(username);
            messageSendingOperations.convertAndSend("/topic/public", message);
        }
    }
}

在SessionDisconnect事件中，從WebSocket會話中提取用戶名，並將用戶離開事件廣播到所有連接的客戶端。

前端開發

在項目的static下創建如下目錄結構：

HTML文件用來顯示用戶群聊信息。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>群聊</title>
    <link rel="stylesheet" href="css/main.css">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1">
</head>
<body>

<div id="username-page">
    <div class="username-page-container">
        <h1 class="title">請輸入您的用戶名</h1>
        <form id="username-form">
            <div class="form-group">
                <input type="text" class="form-control" id="name" placeholder="用戶名" autocomplete="off">
            </div>
            <div class="form-group">
                <button type="submit" class="username-submit accent">開始聊天</button>
            </div>
        </form>
    </div>
</div>

<div id="chat-page" class="hidden">
    <div class="chat-container">
        <div class="chat-header">
            <h2>我的群聊</h2>
        </div>
        <div class="connecting">
            連接中.....
        </div>
        <ul id="message-area">
        </ul>
        <form  id="message-form">
            <div class="form-group">
                <div class="input-group clearfix">
                    <input type="text" class="form-control" id="message" placeholder="輸入消息" autocomplete="off">
                    <button type="submit" class="primary">發送</button>
                </div>
            </div>
        </form>
    </div>
</div>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/sockjs-client/1.1.4/sockjs.min.js"></script>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/stomp.js/2.3.3/stomp.min.js"></script>
<script src="js/main.js"></script>
</body>
</html>

我們在其中引入了兩個javascript庫——sockjs和stomp。

SockJS是一個WebSocket客戶端，它嘗試使用WebSocket，併為不支持WebSocket的舊版瀏覽器提供備用選項。 stomp是javascript的STOMP客戶端。

現在，我們來編寫用於連接WebSocket端點和收發信息的javascript代碼。將下列代碼添加到main.js文件中：

'use strict';

let usernamePage = document.querySelector("#username-page");
let chatPage = document.querySelector("#chat-page");
let usernameForm = document.querySelector("#username-form");
let messageForm = document.querySelector("#message-form");
let messageInput = document.querySelector("#message");
let messageArea = document.querySelector("#message-area");
let connectingElement = document.querySelector(".connecting");

let username = null;
let stompClient = null;
let colors = [
    '#2196F3', '#32c787', '#00BCD4', '#ff5652',
    '#ffc107', '#ff85af', '#FF9800', '#39bbb0'
];

function connect(event) {
    username = document.querySelector("#name").value.trim();
    if (username) {
        usernamePage.classList.add("hidden");
        chatPage.classList.remove("hidden");
        let socket = new SockJS('/ws');
        stompClient = Stomp.over(socket);
        stompClient.connect({}, onConnected, onError);
    }
    event.preventDefault();
}

function onConnected() {
    // 訂閱Public主題
    stompClient.subscribe("/topic/public", onMessageReceived);
    stompClient.send("/app/addUser", {}, JSON.stringify({
        sender: username,
        messageType: 'JOIN'
    }));
    connectingElement.classList.add("hidden");
}

function onError(error) {
    connectingElement.textContent = "連接不上WebSocket伺服器，請刷新頁面！";
    connectingElement.style.color = "red";
}

function sendMessage(event) {
    let messageContent = messageInput.value.trim();
    if (messageContent && stompClient) {
        let message = {
            sender: username,
            content: messageContent,
            messageType: "CHAT"
        };
        stompClient.send("/app/sendMessage", {}, JSON.stringify(message));
        messageInput.value = "";
    }
    event.preventDefault();
}

function onMessageReceived(payload) {
    var message = JSON.parse(payload.body);

    var messageElement = document.createElement('li');

    if(message.messageType === 'JOIN') {
        messageElement.classList.add('event-message');
        message.content = message.sender + ' 加入!';
    } else if (message.messageType === 'LEAVE') {
        messageElement.classList.add('event-message');
        message.content = message.sender + ' 離開!';
    } else {
        messageElement.classList.add('chat-message');

        var avatarElement = document.createElement('i');
        var avatarText = document.createTextNode(message.sender[0]);
        avatarElement.appendChild(avatarText);
        avatarElement.style['background-color'] = getAvatarColor(message.sender);

        messageElement.appendChild(avatarElement);

        var usernameElement = document.createElement('span');
        var usernameText = document.createTextNode(message.sender);
        usernameElement.appendChild(usernameText);
        messageElement.appendChild(usernameElement);
    }

    var textElement = document.createElement('p');
    var messageText = document.createTextNode(message.content);
    textElement.appendChild(messageText);

    messageElement.appendChild(textElement);

    messageArea.appendChild(messageElement);
    messageArea.scrollTop = messageArea.scrollHeight;
}


function getAvatarColor(messageSender) {
    var hash = 0;
    for (var i = 0; i < messageSender.length; i++) {
        hash = 31 * hash + messageSender.charCodeAt(i);
    }
    var index = Math.abs(hash % colors.length);
    return colors[index];
}

usernameForm.addEventListener('submit', connect, true)
messageForm.addEventListener('submit', sendMessage, true)

connect方法用SockJS和stomp客戶端連接到Spring Boot配置的/ws端點。

添加如下代碼到main.css文件中：

* {
    -webkit-box-sizing: border-box;
    -moz-box-sizing: border-box;
    box-sizing: border-box;
}

html,body {
    height: 100%;
    overflow: hidden;
}

body {
    margin: 0;
    padding: 0;
    font-weight: 400;
    font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif;
    font-size: 1rem;
    line-height: 1.58;
    color: #333;
    background-color: #f4f4f4;
    height: 100%;
}

body:before {
    height: 50%;
    width: 100%;
    position: absolute;
    top: 0;
    left: 0;
    background: #128ff2;
    content: "";
    z-index: 0;
}

.clearfix:after {
    display: block;
    content: "";
    clear: both;
}

.hidden {
    display: none;
}

.form-control {
    width: 100%;
    min-height: 38px;
    font-size: 15px;
    border: 1px solid #c8c8c8;
}

.form-group {
    margin-bottom: 15px;
}

input {
    padding-left: 10px;
    outline: none;
}

h1, h2, h3, h4, h5, h6 {
    margin-top: 20px;
    margin-bottom: 20px;
}

h1 {
    font-size: 1.7em;
}

a {
    color: #128ff2;
}

button {
    box-shadow: none;
    border: 1px solid transparent;
    font-size: 14px;
    outline: none;
    line-height: 100%;
    white-space: nowrap;
    vertical-align: middle;
    padding: 0.6rem 1rem;
    border-radius: 2px;
    transition: all 0.2s ease-in-out;
    cursor: pointer;
    min-height: 38px;
}

button.default {
    background-color: #e8e8e8;
    color: #333;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
}

button.primary {
    background-color: #128ff2;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
    color: #fff;
}

button.accent {
    background-color: #ff4743;
    box-shadow: 0 2px 2px 0 rgba(0, 0, 0, 0.12);
    color: #fff;
}

#username-page {
    text-align: center;
}

.username-page-container {
    background: #fff;
    box-shadow: 0 1px 11px rgba(0, 0, 0, 0.27);
    border-radius: 2px;
    width: 100%;
    max-width: 500px;
    display: inline-block;
    margin-top: 42px;
    vertical-align: middle;
    position: relative;
    padding: 35px 55px 35px;
    min-height: 250px;
    position: absolute;
    top: 50%;
    left: 0;
    right: 0;
    margin: 0 auto;
    margin-top: -160px;
}

.username-page-container .username-submit {
    margin-top: 10px;
}


#chat-page {
    position: relative;
    height: 100%;
}

.chat-container {
    max-width: 700px;
    margin-left: auto;
    margin-right: auto;
    background-color: #fff;
    box-shadow: 0 1px 11px rgba(0, 0, 0, 0.27);
    margin-top: 30px;
    height: calc(100% - 60px);
    max-height: 600px;
    position: relative;
}

#chat-page ul {
    list-style-type: none;
    background-color: #FFF;
    margin: 0;
    overflow: auto;
    overflow-y: scroll;
    padding: 0 20px 0px 20px;
    height: calc(100% - 150px);
}

#chat-page #message-form {
    padding: 20px;
}

#chat-page ul li {
    line-height: 1.5rem;
    padding: 10px 20px;
    margin: 0;
    border-bottom: 1px solid #f4f4f4;
}

#chat-page ul li p {
    margin: 0;
}

#chat-page .event-message {
    width: 100%;
    text-align: center;
    clear: both;
}

#chat-page .event-message p {
    color: #777;
    font-size: 14px;
    word-wrap: break-word;
}

#chat-page .chat-message {
    padding-left: 68px;
    position: relative;
}

#chat-page .chat-message i {
    position: absolute;
    width: 42px;
    height: 42px;
    overflow: hidden;
    left: 10px;
    display: inline-block;
    vertical-align: middle;
    font-size: 18px;
    line-height: 42px;
    color: #fff;
    text-align: center;
    border-radius: 50%;
    font-style: normal;
    text-transform: uppercase;
}

#chat-page .chat-message span {
    color: #333;
    font-weight: 600;
}

#chat-page .chat-message p {
    color: #43464b;
}

#message-form .input-group input {
    float: left;
    width: calc(100% - 85px);
}

#message-form .input-group button {
    float: left;
    width: 80px;
    height: 38px;
    margin-left: 5px;
}

.chat-header {
    text-align: center;
    padding: 15px;
    border-bottom: 1px solid #ececec;
}

.chat-header h2 {
    margin: 0;
    font-weight: 500;
}

.connecting {
    padding-top: 5px;
    text-align: center;
    color: #777;
    position: absolute;
    top: 65px;
    width: 100%;
}


@media screen and (max-width: 730px) {

    .chat-container {
        margin-left: 10px;
        margin-right: 10px;
        margin-top: 10px;
    }
}

@media screen and (max-width: 480px) {
    .chat-container {
        height: calc(100% - 30px);
    }

    .username-page-container {
        width: auto;
        margin-left: 15px;
        margin-right: 15px;
        padding: 25px;
    }

    #chat-page ul {
        height: calc(100% - 120px);
    }

    #message-form .input-group button {
        width: 65px;
    }

    #message-form .input-group input {
        width: calc(100% - 70px);
    }

    .chat-header {
        padding: 10px;
    }

    .connecting {
        top: 60px;
    }

    .chat-header h2 {
        font-size: 1.1em;
    }
}

啟動應用

若想啟動該應用，在命令行執行以下命令（或者在IDEA中啟動）：

mvn spring-boot:run

應用將會在預設的8080埠啟動，在瀏覽器訪問http://localhost:8080即可。

使用Rabbit MQ

如果要使用RabbitMQ之類的功能全面的消息代理而不是簡單的記憶體消息代理，我們需要先安裝RabbitMQ，具體步驟可以參考下文：

RabbitMQ安裝

然後配置STOMP插件：

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_stomp

STOMP Plugin

在pom.xml文件中添加以下依賴項：

<!-- RabbitMQ Starter Dependency -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

<!-- Following additional dependency is required for Full Featured STOMP Broker Relay -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-reactor-netty</artifactId>
</dependency>

添加好以上依賴後，可以在WebSocketConfig.java文件中啟用RabbitMQ消息代理：

public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
    registry.setApplicationDestinationPrefixes("/app");

    // Use this for enabling a Full featured broker like RabbitMQ
    registry.enableStompBrokerRelay("/topic")
            .setRelayHost("localhost")
            .setRelayPort(61613)
            .setClientLogin("guest")
            .setClientPasscode("guest");
}

最後，正常啟動應用即可。

參考

  • https://www.callicoder.com/spring-boot-websocket-chat-example/

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    理論知識 操作系統背景知識 顧名思義，進程即正在執行的一個過程。進程是對正在運行程式的一個抽象。 進程的概念起源於操作系統，是操作系統最核心的概念，也是操作系統提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系統的其他所有內容都是圍繞進程的概念展開的。 所以想要真正瞭解進程，必須事先瞭解操作系統，點擊進入 ...
  • Python_操作系統的發展史
    閱讀目錄 手工操作 —— 穿孔卡片 批處理 —— 磁帶存儲和批處理系統 多道程式系統 分時系統 實時系統 通用操作系統 操作系統的進一步發展 操作系統的作用 手工操作 —— 穿孔卡片 1946年第一臺電腦誕生 20世紀50年代中期，電腦工作還在採用手工操作方式。此時還沒有操作系統的概念。 程式員 ...
  • 量化投資學習筆記32——《Python機器學習應用》課程筆記06
    講有監督學習的線性回歸。 線性回歸是利用數理統計中的回歸分析，來確定兩種或兩種以上變數間相互依賴的定量關係的一種統計分析方法。 只有一個自變數的回歸稱簡單回歸，大於一個變數的情況稱多元回歸。 用途:預測、分析變數與因變數關係的強度。 實例:對房屋尺寸與房價進行線性回歸，預測房價。 分析:數據可視化， ...
  • 2020最新PHP面試題（附帶答案）
    1. 什麼事面向對象？主要特征是什麼？ 面向對象是程式的一種設計方式，它利於提高程式的重用性，使程式結構更加清晰。主要特征：封裝、繼承、多態。 更多學習內容請訪問： 怎麼從一名碼農成為架構師的必看知識點：目錄大全（不定期更新） 2. SESSION 與 COOKIE的區別是什麼，請從協議，產生的原因 ...
  • java入門
    1.代碼 2.定義類 3.註釋 4.定義變數 5.聲明方法 6.常用數據類型 7.運算符 1. 算數運算符 | 操作符 | 名稱 | 描述 | | | | | | + | 加法 | 相加運算符兩側的值 | | – | 減法 | 左操作數減去右操作數 | | | 乘法 | 相乘操作符兩側的值 | | ...
  • python面試1000題之7-8
    7 Python是如何進行記憶體管理的？ http://developer.51cto.com/art/201007/213585.htm Python引用了一個記憶體池(memory pool)機制，即Pymalloc機制(malloc:n.分配記憶體)，用於管理對小塊記憶體的申請和釋放 記憶體池（memo ...
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    前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫，用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫，它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
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