Tomcat 如何實現WebSocket
WebSocket協議屬於HTML5標準，越來越多瀏覽器已經原生支持WebSocket，它能讓客戶端和服務端實現雙向通信。在客戶端和服務器端建立一條WebSocket連接後，服務器端消息可直接發送到客戶端，從而打破傳統的請求響應模式，避免了無意義的請求。比如傳統的方式可能會使用AJAX不斷請求服務器端，而WebSocket則可以直接發送數據到客戶端且客戶端不必請求。同時，由於有了瀏覽器的原生支持，編寫客戶端應用程序也變得更加便捷且不必依賴第三方插件。另外，WebSocket協議摒棄了HTTP協議繁瑣的請求頭，而是以數據幀的方式進行傳輸，效率更高。
圖為WebSocket協議通信的過程，首先客戶端會發送一個握手包告訴服務器端我想升級成WebSocket，不知道你服務器端是否同意，這時如果服務器端支持WebSocket協議則會返回一個握手包告訴客戶端沒問題，升級已確認。然後就成功建立起了一條WebSocket連接，該連接支持雙向通信，並且使用WebSocket協議的數據幀格式發送消息。
握手過程需要說明下，為了讓WebSocket協議能和現有HTTP協議Web架構互相兼容，所以WebSocket協議的握手要基於HTTP協議，比如客戶端會發送類似如下的HTTP報文到服務器端請求升級為WebSocket協議，其中包含的Upgrade: websocket就是告訴服務器端我想升級協議：
GET ws://localhost:8080/hello HTTP/1.1 Origin: http://localhost:8080 Connection: Upgrade Host: localhost:8080 Sec-WebSocket-Key: uRovscZjNol/umbTt5uKmw== Upgrade: websocket Sec-WebSocket-Version: 13
此時如果服務器端支持WebSocket協議，則它會發送一個同意客戶端升級協議的報文，具體報文類似如下，其中Upgrade: websocket就是告訴客戶端我同意你升級協議：
HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake Date: Fri, 10 Feb 2016 17:38:18 GMT Connection: Upgrade Server: Kaazing Gateway Upgrade: WebSocket Sec-WebSocket-Accept: rLHCkw/SKsO9GAH/ZSFhBATDKrU=
完成如上握手後，HTTP協議連接就被打破，接下去則是開始使用WebSocket協議進行雙方通信，這條連接還是原來的那條TCP/IP連接，端口也還是原來的80或443。
下面舉一個Tomcat中編寫WebSocket的簡單例子：
public class HelloWebSocketServlet extends WebSocketServlet { private static List<MessageInbound> socketList = new ArrayList<MessageInbound>(); protected StreamInbound createWebSocketInbound(String subProtocol,HttpServletRequest request){ return new WebSocketMessageInbound(); } public class WebSocketMessageInbound extends MessageInbound{ protected void onClose(int status){ super.onClose(status); socketList.remove(this); } protected void onOpen(WsOutbound outbound){ super.onOpen(outbound); socketList.add(this); } @Override protected void onBinaryMessage(ByteBuffer message) throws IOException { } @Override protected void onTextMessage(CharBuffer message) throws IOException { for(MessageInbound messageInbound : socketList){ CharBuffer buffer = CharBuffer.wrap(message); WsOutbound outbound = messageInbound.getWsOutbound(); outbound.writeTextMessage(buffer); outbound.flush(); } } }}這個Servlet必須要繼承WebSocketServlet，接著創建一個繼承MessageInbound的WebSocketMessageInbound類，在該類中填充onClose、onOpen、onBinaryMessage和onTextMessage等方法即可完成各個事件的邏輯，其中onOpen會在一個WebSocket連接建立時被調用，onClose會在一個WebSocket關閉時被調用，onBinaryMessage則是Binary方式下接收到客戶端數據時被調用，onTextMessage則是Text方式下接收到客戶端數據時被調用。上面一段代碼實現了一個廣播的效果。
按照上面的處理邏輯，Tomcat對WebSocket的集成就不會太難了，就是在處理請求時如果遇到WebSocket協議請求則做特殊處理，保持住連接並在適當的時機調用WebSocketServlet的MessageInbound的onClose、onOpen、onBinaryMessage和onTextMessage等方法。由於WebSocket一般建議在NIO模式下使用，所以看看NIO模式集成WebSocket協議。
如圖，對於WebSocket的客戶端連接被接收器接收後註冊到NioChannel隊列中，Poller組件不斷輪休是否有NioChannel需要處理，如果有則經過處理管道後進到繼承了WebSocketServlet的Servlet上，WebSocketServlet的doGet方法會處理WebSocket握手，告訴返回客戶端同意升級協議。往後Poller繼續不斷輪休相關NioChannel，一旦發現是使用WebSocket協議的管道則會調用MessageInbound的相關方法，完成不同事件的處理，從而實現對WebSocket協議的支持。
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