WebSocket 技术详解：从 HTTP 到实时通信的技术革命 🚀

引言：为什么需要 WebSocket？

想象一下，你正在玩一个在线游戏，或者使用在线聊天应用。如果每次想要获取最新消息都需要刷新页面，这种体验该有多糟糕！传统的 HTTP 请求-响应模式就像是"一问一答"的对话，而现代 Web 应用需要的是"实时对话"。

IMPORTANT

WebSocket 技术的核心价值在于：它将传统的"请求-响应"模式转变为"双向实时通信"模式，为现代 Web 应用提供了真正的实时交互能力。

WebSocket 的本质：一次握手，终身通信

什么是 WebSocket？

WebSocket 是一种基于 TCP 的通信协议，它允许客户端和服务器之间建立全双工的通信连接。简单来说，就是一旦连接建立，双方都可以随时向对方发送数据，而不需要等待对方的请求。

WebSocket 握手过程详解

WebSocket 的建立过程非常巧妙，它利用 HTTP 协议作为"敲门砖"，然后升级为 WebSocket 协议：

客户端握手请求服务器握手响应

http

GET /spring-websocket-portfolio/portfolio HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Upgrade: websocket                    // [!code highlight]
Connection: Upgrade                   // [!code highlight]
Sec-WebSocket-Key: Uc9l9TMkWGbHFD2qnFHltg==
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp, v11.stomp
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://localhost:8080

http

HTTP/1.1 101 Switching Protocols      // [!code highlight]
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: 1qVdfYHU9hPOl4JYYNXF623Gzn0=
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp

TIP

注意状态码 101 Switching Protocols，这表示服务器同意切换协议。从这一刻起，HTTP 连接就变成了 WebSocket 连接！

HTTP vs WebSocket：两种截然不同的通信哲学

架构模式对比

让我们通过一个生动的比喻来理解两者的区别：

HTTP 模式：邮局通信

特点：一问一答，每次通信都需要完整的地址信息
场景：客户端发送请求 → 服务器处理 → 返回响应 → 连接关闭
优势：简单、可靠、易于缓存和负载均衡
劣势：无法主动推送、连接开销大、不适合实时场景

WebSocket 模式：电话通信

特点：一次拨号，持续对话，双方都可以随时说话
场景：建立连接 → 双向实时通信 → 主动关闭连接
优势：实时性好、连接开销小、支持双向通信
劣势：连接状态管理复杂、不易扩展、穿透代理困难

技术特性对比

特性	HTTP	WebSocket
通信模式	请求-响应	双向实时
连接状态	无状态	有状态
协议开销	每次请求都有 HTTP 头	握手后开销极小
实时性	需要轮询或长连接	原生支持
服务器推送	困难（需要特殊技术）	原生支持

在 Spring Boot 中实现 WebSocket

基础配置

首先，让我们创建一个简单的 WebSocket 配置：

kotlin

@Configuration
@EnableWebSocket
class WebSocketConfig : WebSocketConfigurer {
    
    override fun registerWebSocketHandlers(registry: WebSocketHandlerRegistry) {
        registry.addHandler(ChatWebSocketHandler(), "/chat")
            .setAllowedOrigins("*") // 生产环境中应该限制具体域名
    }
}

WebSocket 处理器实现

kotlin

@Component
class ChatWebSocketHandler : TextWebSocketHandler() {
    
    // 存储所有活跃的 WebSocket 会话
    private val sessions = mutableSetOf<WebSocketSession>()
    
    override fun afterConnectionEstablished(session: WebSocketSession) {
        sessions.add(session)
        println("新用户连接：${session.id}") 
        
        // 向新用户发送欢迎消息
        session.sendMessage(TextMessage("欢迎加入聊天室！"))
    }
    
    override fun handleTextMessage(session: WebSocketSession, message: TextMessage) {
        val payload = message.payload
        println("收到消息：$payload")
        
        // 广播消息给所有连接的用户
        broadcastMessage(payload) 
    }
    
    override fun afterConnectionClosed(session: WebSocketSession, status: CloseStatus) {
        sessions.remove(session)
        println("用户断开连接：${session.id}")
    }
    
    private fun broadcastMessage(message: String) {
        sessions.forEach { session ->
            try {
                if (session.isOpen) {
                    session.sendMessage(TextMessage(message))
                }
            } catch (e: Exception) {
                println("发送消息失败：${e.message}") 
            }
        }
    }
}

实际业务场景：实时股票价格推送

让我们看一个更实际的例子 - 股票价格实时推送系统：

完整的股票价格推送示例

kotlin

@Component
class StockPriceWebSocketHandler : TextWebSocketHandler() {
    
    private val stockSubscriptions = mutableMapOf<WebSocketSession, MutableSet<String>>()
    
    @Scheduled(fixedRate = 1000) // 每秒推送一次
    fun pushStockPrices() {
        val stockPrices = generateRandomStockPrices()
        
        stockSubscriptions.forEach { (session, stocks) ->
            if (session.isOpen) {
                val relevantPrices = stockPrices.filter { it.symbol in stocks }
                if (relevantPrices.isNotEmpty()) {
                    val message = objectMapper.writeValueAsString(relevantPrices)
                    session.sendMessage(TextMessage(message))
                }
            }
        }
    }
    
    override fun handleTextMessage(session: WebSocketSession, message: TextMessage) {
        try {
            val request = objectMapper.readValue(message.payload, SubscriptionRequest::class.java)
            
            when (request.action) {
                "subscribe" -> {
                    stockSubscriptions.computeIfAbsent(session) { mutableSetOf() }
                        .addAll(request.symbols)
                    session.sendMessage(TextMessage("订阅成功：${request.symbols}"))
                }
                "unsubscribe" -> {
                    stockSubscriptions[session]?.removeAll(request.symbols.toSet())
                    session.sendMessage(TextMessage("取消订阅：${request.symbols}"))
                }
            }
        } catch (e: Exception) {
            session.sendMessage(TextMessage("请求格式错误")) 
        }
    }
    
    private fun generateRandomStockPrices(): List<StockPrice> {
        return listOf("AAPL", "GOOGL", "MSFT", "TSLA").map { symbol ->
            StockPrice(
                symbol = symbol,
                price = (100..200).random().toDouble(),
                timestamp = System.currentTimeMillis()
            )
        }
    }
}

data class SubscriptionRequest(
    val action: String,
    val symbols: List<String>
)

data class StockPrice(
    val symbol: String,
    val price: Double,
    val timestamp: Long
)

何时使用 WebSocket？决策指南

适合使用 WebSocket 的场景 ✅

高频实时场景

在线游戏：需要毫秒级响应的多人游戏
金融交易：股票价格、外汇汇率实时更新
协作工具：在线文档编辑、白板协作
即时通讯：聊天应用、视频会议

不适合使用 WebSocket 的场景 ❌

以下场景建议使用传统 HTTP

低频更新：新闻推送、邮件通知（几分钟更新一次）
一次性请求：文件上传、表单提交
RESTful API：标准的 CRUD 操作
静态内容：图片、CSS、JS 文件

决策矩阵

部署注意事项

代理服务器配置

生产环境部署注意事项

在生产环境中，WebSocket 连接可能会被代理服务器（如 Nginx）阻断。需要特殊配置：

nginx

# Nginx 配置示例
location /websocket/ {
    proxy_pass http://backend;
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;        
    proxy_set_header Connection "upgrade";         
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_cache_bypass $http_upgrade;
}

云环境考虑

云部署检查清单

检查云服务商的 WebSocket 支持策略
配置负载均衡器的会话粘性
考虑使用 Redis 等外部存储管理会话状态
设置合适的连接超时和心跳机制

总结：WebSocket 的价值与思考

WebSocket 技术的出现，标志着 Web 应用从"文档浏览"时代向"实时交互"时代的转变。它不仅仅是一个技术协议，更是一种全新的应用架构思维。

核心价值总结

实时性：毫秒级的双向通信能力
效率性：减少了 HTTP 请求的开销
灵活性：支持自定义消息格式和协议
用户体验：提供了接近原生应用的交互体验

选择 WebSocket 不仅仅是技术决策，更是对用户体验的投资。在合适的场景下，它能够为应用带来质的飞跃。但同时，我们也要认识到它的复杂性，在简单场景下，传统的 HTTP 方式可能更加合适。

技术的选择没有绝对的对错，只有是否合适。WebSocket 为我们打开了实时 Web 应用的大门，但如何用好它，还需要我们在实践中不断探索和优化。 🎯

依赖注入

注解配置

Java

语言参考

ataspectj

declarative

mvc-servlet

mvc-controller

ann-methods

mvc-config

stomp

controller

ann-methods

ctx-management

hamcrest

assertj

htmlunit

integration-spring

WebSocket 技术详解：从 HTTP 到实时通信的技术革命 🚀

引言：为什么需要 WebSocket？

WebSocket 的本质：一次握手，终身通信

什么是 WebSocket？

WebSocket 握手过程详解

HTTP vs WebSocket：两种截然不同的通信哲学

架构模式对比

技术特性对比

在 Spring Boot 中实现 WebSocket

基础配置

WebSocket 处理器实现

实际业务场景：实时股票价格推送

何时使用 WebSocket？决策指南

适合使用 WebSocket 的场景 ✅

不适合使用 WebSocket 的场景 ❌

决策矩阵

部署注意事项

代理服务器配置

云环境考虑

总结：WebSocket 的价值与思考

ann-methods

ann-methods

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引言：为什么需要 WebSocket？ ​

WebSocket 的本质：一次握手，终身通信 ​

什么是 WebSocket？ ​

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架构模式对比 ​

技术特性对比 ​

在 Spring Boot 中实现 WebSocket ​

基础配置 ​

WebSocket 处理器实现 ​

实际业务场景：实时股票价格推送 ​

何时使用 WebSocket？决策指南 ​

适合使用 WebSocket 的场景 ✅ ​

不适合使用 WebSocket 的场景 ❌ ​

决策矩阵 ​

部署注意事项 ​

代理服务器配置 ​

云环境考虑 ​

总结：WebSocket 的价值与思考 ​

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什么是 WebSocket？

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架构模式对比

技术特性对比

在 Spring Boot 中实现 WebSocket

基础配置

WebSocket 处理器实现

实际业务场景：实时股票价格推送

何时使用 WebSocket？决策指南

适合使用 WebSocket 的场景 ✅

不适合使用 WebSocket 的场景 ❌

决策矩阵

部署注意事项

代理服务器配置

云环境考虑

总结：WebSocket 的价值与思考