一、概述
HTML5 WebSockets是HTML5中最强大的通信功能，它定义了一个全双工通信信道，仅通过Web上的一个Socket即可进行通信。
目前实时Web应用的实现方式，大部分是围绕轮询和其他服务器端推送技术展开的，Comet、轮询、长轮询、流（streaming）解决方案，所有这些提供实时数据的方式包含有大量额外的、不必要的报头数据，会造成传输延迟。最重要的是为了在半双工HTTP的基础上模拟全双工通信，目前的许多解决方案都是使用了两个连接：一个用于下行数据流，另一个用于上行数据流。这两个连接的保持和协作也会造成大量的资源消耗，并增加了复杂度。
WebSockets就是解决以上问题的方案。为了建立WebSocket通信，客户端和服务器在初始握手时，将HTTP协议升级到WebSocket协议。
现在WebSocket服务器有很多，还在开发中的更多。有一下几种：
- Kaazing WebSocket Gateway：一种基于Java的WebSocket网关。
- mod_pywebsocket：一种基于Python的Apache HTTP服务器扩展。
- Netty：一种包含WebSocket的Java框架。
- node.js：一种驱动多个WebSocket服务器的服务器端JavaScript框架。
对于非原生支持WebSocket的浏览器来说，Kazzing的WebSocket网关包含了完整的客户端浏览器WebSocket模拟支持。
二、HTML5 WebSockets API
1、浏览器支持情况检测
function loadDemo() {
if (window.WebSocket) {
//supported
} else {
// not supported
}
}
2、WebSocket对象的创建和服务器连接
要连接通信端点，只需要创建一个新的WebSocket实例，并提供希望连接的对端URL。ws://和wss://前缀分别表示WebSocket连接和安全的WebSocket连接。
url = "ws://localhost:8080/echo";
w = new WebSocket(url);
建立WebSocket连接时，可以列出Web应用能够使用的协议。WebSocket构造函数的第二个参数既可以是字符串，也可以是字符串组。
w = new WebSocket(url, ["proto1", "proto2"]);
假设proto1和proto2是定义明确、可能已注册且标准化的协议名称，它们能够同时为客户端和服务器端所理解。服务器会从列表中选择首选协议。
onopen = function(e) {
//确定服务器选择的协议
log(e.target.protocol);
}
3、添加事件监听器
WebSocket编程遵循异步编程模型；打开socket后，只需等待事件发生，而不需要主动向服务器轮询，所以需要在WebSocket对象中添加回调函数来监听事件。
WebSocket对象有三个事件：open、close和message。
w.onopen = function() {
log("open");
w.send("send message");
}
w.onmessage = function(e) {
log(e.data);
}
w.onclose = function(e) {
log("closed");
}
w.onerror = function(e) {
log("error");
}
4、发送消息
当socket处于打开状态（即onopen之后，onclose之前），可以用send方法来发送消息。消息发送完，可以调用close方法来终止连接，也可以不这么做，让其保持打开状态。
w.send();
你可能想测算在调用Send()函数之前，有多少数据备份在发送缓冲区中。bufferAmount属性表示已在WebSocket上发送但尚未写入网络的字节数。它对于调节发送速率很有用。
document.getElementById("sendButton").onclick = function() {
if (w.bufferedAmount < bufferThreshold) {
w.send(document.getElementById("inputMessage").value);
}
}
WebSocket API支持以二进制数据的形式发送Blob和ArrayBuffer实例
var a = new Uint8Array([8, 6, 7, 5, 3, 0, 9]);
w.send(a.buffer);
三、例子
书中介绍了一个用Python写的Echo服务，书中的代码可以在http://www.apress.com/9781430238645 的“Source Code/Downloads”中下载下载。
对于JAVA开发人员Tomcat是最熟悉的，在Tomcat8中已经实现了WebSocket API 1.0。Tomcat7也会在不久实现（现在的实现不是WebSocket API 1.0）。
在这里写一下在Tomcat8下执行的例子。
例子由客户端页面和WebSocket服务程序组成，功能在Echo基础上增加一个服务端定时发送信息的功能。
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Test WebSocket</title>
<script type="text/javascript">
//显示信息
var log = function(s) {
if (document.readyState !== "complete") {
log.buffer.push(s);
} else {
document.getElementById("output").textContent += (s + "\n");
document.getElementById("outputdiv").scrollTop = document.getElementById("outputdiv").scrollHeight;
}
}
log.buffer = [];
//显示连接状态
function setConnected(status) {
document.getElementById("socketstatus").innerHTML = status;
}
var ws = null;
//连接
function connect() {
if (ws != null) {
log("现已连接");
return ;
}
url = "ws://localhost:8080/websocket/mywebsocket";
if ('WebSocket' in window) {
ws = new WebSocket(url);
} else if ('MozWebSocket' in window) {
ws = new MozWebSocket(url);
} else {
alert("您的浏览器不支持WebSocket。");
return ;
}
ws.onopen = function() {
log("open");
setConnected("已连接");
//设置发信息送类型为：ArrayBuffer
ws.binaryType = "arraybuffer";
//发送一个字符串和一个二进制信息
ws.send("thank you for accepting this WebSocket request");
var a = new Uint8Array([8, 6, 7, 5, 3, 0, 9]);
ws.send(a.buffer);
}
ws.onmessage = function(e) {
log(e.data.toString());
}
ws.onclose = function(e) {
log("closed");
}
ws.onerror = function(e) {
log("error");
}
}
//断开连接
function disconnect() {
if (ws != null) {
ws.close();
ws = null;
setConnected("已断开");
}
}
window.onload = function() {
connect();
log(log.buffer.join("\n"));
//发送页面上输入框的信息
document.getElementById("sendButton").onclick = function() {
if (ws != null) {
ws.send(document.getElementById("inputMessage").value);
}
}
//停止心跳信息
document.getElementById("stopButton").onclick = function() {
if (ws != null) {
var a = new Uint8Array([1, 9, 2, 0, 1, 5, 1, 6]);
ws.send(a.buffer);
}
}
}
</script>
</head>
<body onunload="disconnect();">
<div>连接状态：<span id="socketstatus"></span></div>
<div>
<input type="text" id="inputMessage" value="Hello, WebSocket!">
<button id="sendButton">发送</button><button id="stopButton" style="margin-left:15px">停止心跳信息</button>
</div>
<div>
<button id="connect" onclick="connect();">连接</button>
<button id="disconnect" onclick="disconnect();">断开</button>
</div>
<div style="height:300px; overflow:auto;" id="outputdiv">
<pre id="output"></pre>
</div>
</body>
</html>
服务端程序用注解方式驱动
package com.test.wsocket;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.Random;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import javax.websocket.OnClose;
import javax.websocket.OnMessage;
import javax.websocket.OnOpen;
import javax.websocket.PongMessage;
import javax.websocket.Session;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
@ServerEndpoint("/mywebsocket")
public class MyWebSocket {
private Session session;
private static final Random random = new Random();
private Timer timer = null;
//停止信息信息指令
private static final ByteBuffer stopbuffer = ByteBuffer.wrap(new byte[]{1, 9, 2, 0, 1, 5, 1, 6});
/**
* 打开连接时执行
* @param session
*/
@OnOpen
public void start(Session session) {
this.session = session;
try {
System.out.println("open");
if (session.isOpen()) {
//设置心跳发送信息。每2秒发送一次信息。
timer = new Timer(true);
timer.schedule(task, 1000, 2000);
}
} catch (Exception e) {
try {
session.close();
} catch (IOException e1) {}
}
}
/**
* 接收信息时执行
* @param session
* @param msg 字符串信息
* @param last
*/
@OnMessage
public void echoTextMessage(Session session, String msg, boolean last) {
try {
if (session.isOpen()) {
System.out.println("string:" + msg);
session.getBasicRemote().sendText(msg, last);
}
} catch (IOException e) {
try {
session.close();
} catch (IOException e1) {
// Ignore
}
}
}
/**
* 接收信息时执行
* @param session
* @param bb 二进制数组
* @param last
*/
@OnMessage
public void echoBinaryMessage(Session session, ByteBuffer bb, boolean last) {
try {
if (session.isOpen()) {
//如果是停止心跳指令，则停止心跳信息
if (bb.compareTo(stopbuffer) == 0) {
if (timer != null) {
timer.cancel();
}
} else {
session.getBasicRemote().sendBinary(bb, last);
}
}
} catch (IOException e) {
try {
session.close();
} catch (IOException e1) {
// Ignore
}
}
}
/**
* 接收pong指令时执行。
*
* @param pm Ignored.
*/
@OnMessage
public void echoPongMessage(PongMessage pm) {
// 无处理
}
@OnClose
public void end(Session session) {
try {
System.out.println("close");
if (timer != null) {
timer.cancel();
}
} catch(Exception e) {
}
}
/*
* 发送心跳信息
*/
public void sendLong(long param) {
try {
if (session.isOpen()) {
this.session.getBasicRemote().sendText(String.valueOf(param));
}
} catch (IOException e) {
try {
this.session.close();
} catch (IOException e1) {}
}
}
/**
* 心跳任务。发送随机数。
*/
TimerTask task = new TimerTask() {
public void run() {
long param = random.nextInt(100);
sendLong(param);
}
};
}
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<welcome-file>index.html</welcome-file>
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<filter-name>Set Character Encoding</filter-name>
<filter-class>org.apache.catalina.filters.SetCharacterEncodingFilter</filter-class>
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<param-name>encoding</param-name>
<param-value>UTF-8</param-value>
</init-param>
<init-param>
<param-name>ignore</param-name>
<param-value>true</param-value>
</init-param>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>Set Character Encoding</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
</web-app>
将以上程序部署到Tomcat8下，启动服务。
