[Go WebSocket] 单房间的聊天室

我是HullQin,公众号线下聚会游戏的作者(欢迎关注公众号,发送加微信,交个朋友),转发本文前需获得作者HullQin授权。我独立开发了《联机桌游合集》,是个网页,可以很方便的跟朋友联机玩斗地主、五子棋等游戏,不收费没广告。还开发了《Dice Crush》参加Game Jam 2022。喜欢可以关注我 HullQin 噢~我有空了会分享做游戏的相关技术。

背景

第一篇文章:《为什么我选用Go重构Python版本的WebSocket服务?》,介绍了我的目标。

上篇文章讲了《你的第一个Go WebSocket服务: echo server》,今天我们实现一个聊天室。

如果你没阅读上一篇文章,一定要先看一下,因为这篇文章更复杂,如果你不弄懂上一篇,这篇可能看不懂哦。

新建项目并安装依赖

可参考《你的第一个Go WebSocket服务: echo server》。

新建个项目文件夹,命令行执行以下,安装Go Websocket依赖:

go get github.com/gorilla/websocket

拷贝chat代码

gorilla/websocket的官方demo拷贝过来即可,我们慢慢分析:

你需要这4个文件:

  • main.go
  • hub.go
  • client.go
  • index.html

第一步,看主函数

func main() {
   flag.Parse()
   hub := newHub()
   go hub.run()
   http.HandleFunc("/", serveHome)
   http.HandleFunc("/ws", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
      serveWs(hub, w, r)
   })
   err := http.ListenAndServe(*addr, nil)
   if err != nil {
      log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
   }
}

上篇已经介绍了flaghttp.HandleFunc,这里跟上篇是一模一样的。

这里还开启了一个goroutine,注意它是写在main函数里的,不是写在http.HandleFunc里的。所以不管有多少客户端连接,这个服务只开启了一个goroutine。newHub().run()。我们下一步看newHub(),在hub.go文件中。

再看下注册的2个请求处理函数:

  • serveHome是一个HTTP服务,把html文件返回给请求方(浏览器)。
  • 针对/ws路由,则会调用serveWs,我们下下一步看serveWs做了什么,在clent.go文件中。

第二步,看hub.go

Hub定义和newHub函数定义

type Hub struct {
   clients map[*Client]bool
   broadcast chan []byte
   register chan *Client
   unregister chan *Client
}

func newHub() *Hub {
   return &Hub{
      clients:    make(map[*Client]bool),
      register:   make(chan *Client),
      unregister: make(chan *Client),
      broadcast:  make(chan []byte),
   }
}

可以看到newHub只是新建了一个空白的Hub。而1个Hub包含4个东西:

  • clients,保存了每个客户端的引用的Map(其实这个Map的value没有用到,key是客户端的引用,可以当作是其它语言的set)。
  • register,用于注册客户端的channel。每当有客户端建立websocket连接时,通过register,把客户端保存到clients引用中。
  • unregister,用于注销客户端的channel。每当有客户端断开websocket连接时,通过unregister,把客户端引用从clients中删除。
  • broadcast,用于发送广播的channel。把消息存到这个channel后,之后会有其它goroutine遍历clients,把消息发送给所有客户端。

服务开启时启动的goroutine: hub.run()

func (h *Hub) run() {
   for {
      select {
      case client := <-h.register:
         h.clients[client] = true
      case client := <-h.unregister:
         if _, ok := h.clients[client]; ok {
            delete(h.clients, client)
            close(client.send)
         }
      case message := <-h.broadcast:
         for client := range h.clients {
            select {
            case client.send <- message:
            default:
               close(client.send)
               delete(h.clients, client)
            }
         }
      }
   }
}

一个死循环:不断从channel读取数据。读取到register,就注册客户端。读取到unregister,就断开客户端连接,删除引用。读取到broadcast,就遍历clients,广播消息(通过把消息写入每个客户端的client.sendchannel中,实现广播),正是下一步要看的逻辑。

下一步,我们看client

第三步,看client.go

Client定义

type Client struct {
   hub *Hub
   conn *websocket.Conn
   send chan []byte
}
  • hub: 每个Client客户端保存了Hub的引用。(虽然目前全局只有1个hub,但是为了可扩展性,还是保存一份吧,因为将来会有多hub,下篇文章我们就介绍!)
  • conn: 即跟客户端的websocket连接,通过这个conn可以跟客户端交互(即收发消息)。
  • send: 一个channel,在第二步已经见识到了,broadcast时,就是把消息写入了每个Client的send channel中。通过从这个channel读取消息,发送消息给客户端。

main函数用到的serveWs函数

func serveWs(hub *Hub, w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
   conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
   if err != nil {
      log.Println(err)
      return
   }
   client := &Client{hub: hub, conn: conn, send: make(chan []byte, 256)}
   client.hub.register <- client

   // Allow collection of memory referenced by the caller by doing all work in
   // new goroutines.
   go client.writePump()
   go client.readPump()
}

在hub中,注册了一下。

随后启动了2个goroutine: client.writePump()client.readPump(),然后这个函数逻辑就结束了。

这2个goroutine,分别用于处理写入消息和读取消息。

client.writePump

func (c *Client) writePump() {
   ticker := time.NewTicker(pingPeriod)
   defer func() {
      ticker.Stop()
      c.conn.Close()
   }()
   for {
      select {
      case message, ok := <-c.send:
         c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
         if !ok {
            c.conn.WriteMessage(websocket.CloseMessage, []byte{})
            return
         }
         w, err := c.conn.NextWriter(websocket.TextMessage)
         if err != nil {
            return
         }
         w.Write(message)
         if err := w.Close(); err != nil {
            return
         }
      case <-ticker.C:
         c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
         if err := c.conn.WriteMessage(websocket.PingMessage, nil); err != nil {
            return
         }
      }
   }
}

首先开启了一个ping计时器。会固定周期发送Ping消息给客户端。这是WebSocket协议要求的,参考《RFC6455》。你在浏览器上抓包看不到这个Ping消息。这种方式,可以将没响应的连接清理掉。

然后,这个goroutine,声明了defer执行的逻辑:关闭计时器,关闭连接。

最重要的部分,这个goroutine有个死循环:不断读取client.send这个channel中的数据。只要hub.broadcast给它传了消息,那么就由这个goroutine来处理。c.conn.NextWriterw.Write(message)是真正的发消息的逻辑。

此外,每隔一段时间(定时器设置的时间间隔),服务器都会发送一个Ping给浏览器。浏览器会自动回复一个Pong(不需要客户端开发者关注,客户端开发者通常是JS开发者)。

client.readPump

func (c *Client) readPump() {
   defer func() {
      c.hub.unregister <- c
      c.conn.Close()
   }()
   c.conn.SetReadLimit(maxMessageSize)
   c.conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(pongWait))
   c.conn.SetPongHandler(func(string) error { c.conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(pongWait)); return nil })
   for {
      _, message, err := c.conn.ReadMessage()
      if err != nil {
         if websocket.IsUnexpectedCloseError(err, websocket.CloseGoingAway, websocket.CloseAbnormalClosure) {
            log.Printf("error: %v", err)
         }
         break
      }
      message = bytes.TrimSpace(bytes.Replace(message, newline, space, -1))
      c.hub.broadcast <- message
   }
}

readPump就是读取消息,收到客户端消息后,就借助hub.broadcast广播出去。

此外,这个goroutine有个重要的任务:关闭连接后,负责hub.unregisterconn.Close

总结!最重要的一个图!

为了帮助大家理解,我绘制了这个图:

1.png

其中,彩色矩形表示goroutine,彩色线条是各个channel(从A指向B表示,由goroutine A写入数据,由goroutine B读取数据)。

User和Client图中只画了2个,是可以继续增加的。

写在最后

我是HullQin,公众号线下聚会游戏的作者(欢迎关注公众号,发送加微信,交个朋友),转发本文前需获得作者HullQin授权。我独立开发了《联机桌游合集》,是个网页,可以很方便的跟朋友联机玩斗地主、五子棋等游戏,不收费没广告。还开发了《Dice Crush》参加Game Jam 2022。喜欢可以关注我 HullQin 噢~我有空了会分享做游戏的相关技术。

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