web Socket与netty框架支持高并发

ONE、分析HTTP与WEB SOCKET的优缺点：

一、HTTP协议的弊端
将HTTP协议的主要弊端总结如下：

(1)半双工协议：可以在客户端和服务端2个方向上传输，但是不能同时传输。同一时刻，只能在一个方向上传输。
(2) HTTP消息冗长：相比于其他二进制协议，有点繁琐。
(3) 针对服务器推送的黑客攻击，例如长时间轮询。

现在很多网站的消息推送都是使用轮询，即客户端每隔1S或者其他时间给服务器发送请求，然后服务器返回最新的数据给客户端。HTTP协议中的Header非常冗长，因此会占用很多的带宽和服务器资源。
比较新的技术是Comet，使用了AJAX轮询。虽然可以双向通信，但是依然需要发送请求，而且在Comet中，普遍采用了长连接，也会大量消耗服务器的带宽和资源。

但是为了解决这个问题，HTML5定义的WebSocket协议。

TWO、WebSocket协议介绍：

在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道，两者就可以直接互相传送数据了。
WebSocket基于TCP双向全双工协议，即在同一时刻，即可以发送消息，也可以接收消息，相比于HTTP协议，是一个性能上的提升。
特点：

单一的TCP连接，全双工；
对代理、防火墙和路由器透明；
无安全开销；
通过”ping/pong”帧保持链路激活;
服务器可以主动传递消息给客户端，不再需要客户端轮询；
无头部信息、Cookie和身份验证；

拥有以上特点的WebSocket就是为了取代轮询和Comet技术，使得客户端浏览器具备像C/S架构下桌面系统一样的实时能力。
浏览器通过js建立一个WebSocket的请求，连接建立后，客户端和服务器端可以通过TCP直接交换数据。
因为WebSocket本质上是一个TCP连接，稳定，所以在Comet和轮询比拥有性能优势。

THREE、WebSocket连接

1、client连接建立：
client端发送握手请求，这个请求和普通的HTTP请求不同，包含了一些附加头信息，其中附加头信息”Upgrade: Websocket”表明这是一个申请协议升级的HTTP请求。服务器尝试解析这个信息，然后返回应答信息给客户端，因此客户端和服务器端的WebSocket连接就建立起来了，双方可以通过这个连接通道自由的传递信息。这个连接会持续到某一方主动断开连接。
2、服务端的应答请求：
client消息中的”Sec-WebSocket-Key”是随机的，服务器端会用这些数据来构造一个”SHA-1”的信息摘要，把”Sec-WebSocket-Key”加上一个魔幻字符串。使用”SHA-1”加密，然后进行BASE64编码，将结果作为”Sec-Webscoket-Accept”头的值。
3、生命周期：
握手成功，连接建立后，以”Messages”的方式通信。一个消息由一个或者多个”帧”组成。帧都有自己的类型，同一消息的多个帧类型相同。广义上，类型可以是文本、二进制、控制帧如信号。
4、连接关闭：
安全方法是关闭底层TCP连接以及TLS会话。底层的TCP连接，正常情况下，应该由服务器先关闭。异常时(比如合理的时间内没有接收到服务器的TCP Close)，可以由客户端发起TCP Close。因此，在client发起TCP Close时，服务器应该立即发起一个TCP Close操作；客户端则等待服务器的TCP Close；关闭消息带有一个状态码和可选的关闭原因，它必须按照协议要求发送一个Close控制帧。

FOUR、协议开发

官方demo:

http://netty.io/4.1/xref/io/netty/example/http/websocketx/server/package-summary.html

服务端：

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;

public class WebSocketServer {
    public void run(int port) throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {

                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch)
                                throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast("http-codec",
                                    new HttpServerCodec());
                            pipeline.addLast("aggregator",
                                    new HttpObjectAggregator(65536));
                            ch.pipeline().addLast("http-chunked",
                                    new ChunkedWriteHandler());
                            pipeline.addLast("handler",
                                    new WebSocketServerHandler());
                        }
                    });

            Channel ch = b.bind(port).sync().channel();
            System.out.println("Web socket server started at port " + port
                    + '.');
            System.out
                    .println("Open your browser and navigate to http://localhost:"
                            + port + '/');

            ch.closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int port = 8080;
        if (args.length > 0) {
            try {
                port = Integer.parseInt(args[0]);
            } catch (NumberFormatException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        new WebSocketServer().run(port);
    }
}

HttpServerCodec：将请求和应答消息解码为HTTP消息
HttpObjectAggregator：将HTTP消息的多个部分合成一条完整的HTTP消息
ChunkedWriteHandler：向客户端发送HTML5文件

netty框架应用：

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelFutureListener;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.DefaultFullHttpResponse;
import io.netty.handler.codec.http.FullHttpRequest;
import io.netty.handler.codec.http.FullHttpResponse;
import io.netty.handler.codec.http.HttpUtil;
import io.netty.handler.codec.http.websocketx.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

import static io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus.BAD_REQUEST;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpVersion.HTTP_1_1;

public class WebSocketServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler