STOMP实践：点对点和广播通信（系统推送公告和用户聊天功能）

前言

        正如上文：WebSocket实践：建立一个Web QQ应用 所言，并不是所有的浏览器都能够支持WebSocket协议，为了使得WebSocket的应用能够兼容那些不支持的浏览器，我们可以使用STOMP协议进行处理。

关于WebSocket协议的一点补充：

       http协议是无状态协议，即每次请求时都不知道前面发生了什么。而且请求只能由浏览器发起，服务器只能响应该请求，不能主动发送消息给浏览器。这种单向的协议显然在很多场景下是不适用的，比如消息推送，股票实时行情。在websocket之前，我们通常使用Ajax轮询服务器或者使用长轮询，这两种方式都极大消耗了服务端和客户端的资源。而使用websocket，我们只需要借用http协议进行握手，然后保持着一个websocket连接，直到客户端主动断开。相对于另外两种方式，websocket只发送了一次http请求，当服务器有数据时再向浏览器推送数据，减少了带宽的使用以及服务器CPU使用率。

       HTTP、WebSocket 等应用层协议，都是基于 TCP 协议来传输数据的。 对于 WebSocket 来说，它必须依赖 HTTP 协议进行一次握手 ，握手成功后，数据就直接从 TCP 通道传输，与 HTTP 无关了。

STOMP协议

        STOMP即Simple (or Streaming) Text Orientated Messaging Protocol，简单(流)文本定向消息协议，它提供了一个可互操作的连接格式，允许STOMP客户端与任意STOMP消息代理（Broker）进行交互。而就像HTTP在TCP套接字之上添加了请求-响应模型层一样，STOMP在WebSocket之上提供了一个基于帧的线路格式（frame-based wire format）层，用来定义消息的语义。STOMP帧由命令、一个或多个头信息以及负载所组成。例如，如下就是发送数据的一个STOMP帧：

SEND
destination:/request/sendUser
content-length:8

user2,hi

       在这个例子中，STOMP命令是send，表明会发送一些内容。紧接着是两个头信息：一个用来表示消息要发送到哪个目的地，另外一个则包含了负载的大小。然后，紧接着是一个空行。最后就是负载内容。而STOMP命令分为CONNECT、SEND、SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE、BEGIN、COMMIT、ABORT、ACK、NACK、DISCONNECT这几种。 

在了解了STOMP的基本内容后，下面让我们看看在Spring中如何使用它吧。

STOMP项目

1、pom.xml依赖

    4.0.0
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        2.1.1.RELEASE
         
    
    com.scb
    websocketdemo
    0.0.1-SNAPSHOT
    websocketdemo
    Demo project for Spring Boot

    
        1.8
    

    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-websocket
        

        
            org.projectlombok
            lombok
            true
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-test
            test
        

        
        
            javax.servlet
            jstl
            1.2
        
        
            org.apache.tomcat.embed
            tomcat-embed-jasper
        

        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-security
            2.0.6.RELEASE
        
    

    
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin
            
        
    

其中加入了Spring Security的依赖，这是用来进行点对点通讯时使用的，后续将会看到。

2、配置STOMP的服务端点和请求订阅前缀

package com.scb.websocketdemo.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;

@EnableWebSocketMessageBroker   //使用STOMP协议
@Configuration
public class StompConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {
    /**
     * 注册服务器端点
     * @param registry
     */
    @Override
    public void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {
        // 增加一个聊天服务端点
        registry.addEndpoint("/socket").withSockJS();
        // 增加一个用户服务端点
        registry.addEndpoint("/wsuser").withSockJS();
    }

    /**
     * 定义服务器端点请求和订阅前缀
     * @param registry
     */
    @Override
    public void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry registry) {
        // 客户端订阅路径前缀
        registry.enableSimpleBroker("/sub","/queue");
        // 服务端点请求前缀
        registry.setApplicationDestinationPrefixes("/request");
    }
}

        这里使用了@EnableWebSocketMessageBroker注解，这个注解将会启动WebSocket下的子协议STOMP。为了配置这个协议，我们实现了Spring提供的WebSocketMessageBrokerConfigurer接口。其中registerStompEndpoints方法是用来注册服务器端点，这里定义了“/socket”和“/wsuser”两个服务端点，并且在定义端点时加入了withSockJS方法，这个方法代表这可以支持SockJS（SockJS是一个第三方关于支持WebSocket请求的JavaScript框架）。而configureMessageBroker方法可以注册请求的前缀和客户端订阅的前缀。

3、STOMP控制器

       有了步骤二中的配置类后，Spring Boot就会自动创建SimpMessagingTemplate对象，它是一个可以进行转发消息的模板，通过这个模板可以发送消息到特定的地址，甚至是限定给特定的用户发送消息。

package com.scb.websocketdemo.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.MessageMapping;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.SendTo;
import org.springframework.messaging.simp.SimpMessagingTemplate;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

import java.security.Principal;

@Controller
@RequestMapping("/stomp")
public class StompController {
    @Autowired
    private SimpMessagingTemplate simpMessagingTemplate;

    // 发送页面
    @GetMapping("/send")
    public String send(){
        return "send";
    }

    // 接收界面
    @GetMapping("/receive")
    public String receive(){
        return "receive";
    }

    // 对特定用户发送消息界面
    @GetMapping("/sendUser")
    public String sendUser(){
        return "sendUser";
    }

    // 接收用户消息页面
    @GetMapping("/receiveUser")
    public String receiveUser(){
        return "receiveUser";
    }

    // 定义消息请求路径
    @MessageMapping("/send")
    // 定义结果发送到特定路径
    @SendTo("/sub/chat")
    public String sendMsg(String value){
        // 客户端发送消息到服务端
        System.out.println("receive message from client:"+value);
        // 这里返回消息到'/sub/chat'订阅路径
        return value;
    }

    // 将消息发送给特定用户
    @MessageMapping("/sendUser")
    public void sendToUser(Principal principal,String body){
        String srcUser=principal.getName();
        // 解析用户和消息
        String[] args=body.split(",");
        String desUser=args[0];
        String message="["+srcUser+"] send message to you:"+args[1];
        // 将消息发送到监听地址的特定用户
        simpMessagingTemplate.convertAndSendToUser(desUser,"/queue/customer",message);
    }
}

这里的send、receive、sendUser、receiveUser四个方法都是定义了返回Spring MVC的视图。而sendMsg和sendToUser方法都使用了@MessageMapping注解标注，这个注解与Spring MVC的@RequestMapping注解类似，是用来定义WebSocket请求的路径。当客户端访问时，需要加上“/request”前缀，因为我们在步骤二中配置了。而@SendTo注解可以把消息广播到指定路径上去，例如上面可以把消息广播到”/sub/chat”,如果客户端在这个路径订阅消息，则可以接收到消息。

在sendToUser方法中，包含了Principal参数。因此当你使用了Spring Security时，我们就可以通过Principal参数来获取当前用户的消息，然后通过SimpMessagingTemplate的convertAndSendToUser方法，设置发送给对应目的地并且限定指定的用户消息。下面我们配置下Spring Security。

4、Spring Security配置

package com.scb.websocketdemo.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    // 定义3个可以登录的内存用户
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        // 密码加密器
        PasswordEncoder passwordEncoder=new BCryptPasswordEncoder();
        auth.inMemoryAuthentication().passwordEncoder(passwordEncoder)
                .withUser("user1").password(passwordEncoder.encode("p1")).roles("USER").and()
                .withUser("user2").password(passwordEncoder.encode("p2")).roles("ADMIN").and()
                .withUser("user3").password(passwordEncoder.encode("p3")).roles("USER");
    }
}

5、发送STOMP请求的客户端页面（/WEB-INF/views/send.jsp）

这里我们使用的是JSP视图，所以在application.yml中配置下：

spring:
  mvc:
    view:
      prefix: /WEB-INF/views/
      suffix: .jsp

下面看看如何配置STOMP客户端

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8" %>



    
    
    
    
    




    

        连接
        断开连接
    
    

        
发送的内容
        

        Send
        

    

这里用到了三个JavaScript库，需要自行下载，下载后放入“/resources/static/js”目录下。代码注释中已经详细解释了它们的作用下面，我们来配置个接收广播信息的页面代码。

6、客户端订阅消息（/WEB-INF/views/receive.jsp）

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8" %>



    
    
    
    
    



等待接收消息

7、广播结果截图与分析

运行程序，访问http://localhost:8080/stomp/send和http://localhost:8080/stomp/receive路径（需要先使用配置的用户登陆）。

当发送数据时：

结果分析：

       send.jsp页面加载时通过connect()方法连接到服务端的“/socket”端点，然后发送数据时调用sendMsg()方法，并通过stomp客户端对象来将消息发送到服务器的“/request/send”请求处。此时StompController类的sendMsg将接收到消息，并控制台输出，最后将消息转发到"/sub/chat"订阅路径。而receive.jsp页面也连接到了服务端的“/socket”端点并订阅了该路径，所以当接收到消息时，会调用函数将id为receive的元素（这里是span标签）的html设置为消息内容。

以上就是广播的运行流程，下面我们看看点对点通讯。

8、发送用户消息页面（/WEB-INF/views/sendUser.jsp）

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8" %>



    
    
    
    
    




    

        连接
        断开连接
    
    

        
发送给用户
        

        
发送的内容
        

        Send
        

    

         上诉代码基本与send.jsp相同，唯一不同的是连接的服务器端点为“/wsuser”，而请求路径为“/request/sendUser”（这样就对应了StompController的sendToUser方法）。这里发送的消息由用户名和消息组成，将在StompController的sendToUser方法里分割成接收方用户名和要发送的消息。

9、订阅指定用户的消息（/WEB-INF/views/receiveUser.jsp）

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8" %>



    
    
    
    
    



等待接收消息

10、点对点通讯结果截图与分析

       运行程序，访问http://localhost:8080/stomp/sendUser和http://localhost:8080/stomp/receiveUser页面（发送页面使用user1登陆，接收页面打开两个，分别用user2和user3登陆）

从浏览器的控制台中，我们可以看到STOMP的帧信息。

当我们发送数据给user3时，user1和user2将不能接收到消息，仅user3接收到消息。

下面是user3登陆后的浏览器控制台输出：

可以看到user3订阅了“/user/queue/customer”，这里的“/user”前缀是不能缺少的，它代表订阅指定用户的消息。

结果分析：

       sendUser.jsp页面加载时通过connect()方法连接到服务端的“/wsuser”端点，然后发送数据时调用sendMsg()方法，并通过stomp客户端对象来将消息发送到服务器的“/request/sendUser”请求处。此时StompController类的sendToUser方法将接收到消息，通过principal.getName()来获取当前的用户名，并分割信息，最后将消息转发到"/queue/customer"订阅路径给desUser用户。而receiveUser.jsp页面也连接到了服务端的“/wsuser”端点并订阅了该路径，所以当接收到消息时，会调用函数将id为receive的元素（这里是span标签）的html设置为消息内容。