物联网架构成长之路(58)-用户与应用服务器之WebSocket通信

2020-12-26 17:30

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标签：start 设备管理遍历成长 action xtend shm session 消息

一、前言

　　之前的物联网篇，有介绍过用户手机APP或在H5端，可以作为mqtt的客户端，通过tcp:1883或者Websocket:8083，连接到EMQ Broker上，订阅设备的主题，从而收到设备上报的数据。但是，在处理工业物联网的时候，会出现，物联网平台会对接客户自己的应用。设备上报与下发都是通过物联网平台与客户的应用服务器进行通信。客户应用服务器转发物联网平台，设备上报的数据到客户应用下自己的用户终端（手机）。这个时候，就需要建立起客户应用服务器与用户的通道了。传统上，可以使用http轮询。也可以使用mqtt类似的进行通信。但是这里就介绍通过SpringBoot 简单搭建一个WebSocket服务。建立起客户应用服务器与用户的通信。

二、简单流程

技术图片

　　物联网平台只做设备接入、设备管理、客户接入、客户管理。客户自己的应用与终端客户，则又客户自行开发。从而进行解耦，这个流程方式与功能划分，与阿里的物联网平台类似。后续我们也会基于物联网平台开发一些标准化的应用。

三、后端代码

　　3.1 pom.xml

1 dependency>
2     groupId>org.springframework.bootgroupId>
3     artifactId>spring-boot-starter-websocketartifactId>
4 dependency>

　　3.2 config配置

　　WebSocketConfig.java

 1 package com.wunaozai.demo.websocket.config;
 2 
 3 import org.springframework.context.annotation.Bean;
 4 import org.springframework.context.annotation.Configuration;
 5 import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;
 6 
 7 @Configuration
 8 public class WebSocketConfig {
 9 
10     /**
11      * 自动注入Websocket Bean
12      * @return
13      */
14     @Bean
15     public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
16         return new ServerEndpointExporter();
17     }
18 }

　　GetHttpHeaderConfig.java

 1 package com.wunaozai.demo.websocket.config;
 2 
 3 import java.util.List;
 4 import java.util.Map;
 5 
 6 import javax.websocket.HandshakeResponse;
 7 import javax.websocket.server.HandshakeRequest;
 8 import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
 9 import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig.Configurator;
10 
11 import org.springframework.context.annotation.Bean;
12 import org.springframework.web.socket.server.standard.ServerEndpointExporter;
13 
14 /**
15  * 将请求中的Header设置到属性中
16  * @author wunaozai
17  * @Date 2020-10-27
18  */
19 public class GetHttpHeaderConfigurator extends Configurator {
20 
21     @Override
22     public void modifyHandshake(ServerEndpointConfig config, HandshakeRequest request, HandshakeResponse response) {
23         System.out.println("modifyHandshake 协议升级101");
24         Map> headers = request.getHeaders();
25         config.getUserProperties().put("headers", headers);
26         super.modifyHandshake(config, request, response);
27     }
28     @Bean
29     public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() {
30         return new ServerEndpointExporter();
31     }
32 }

　　3.3 service 服务层

　　WebSocketService.java

 1 package com.wunaozai.demo.websocket.service;
 2 
 3 import java.io.IOException;
 4 import java.util.List;
 5 import java.util.Map;
 6 import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
 7 
 8 import javax.websocket.EndpointConfig;
 9 import javax.websocket.OnClose;
10 import javax.websocket.OnMessage;
11 import javax.websocket.OnOpen;
12 import javax.websocket.Session;
13 import javax.websocket.server.PathParam;
14 import javax.websocket.server.ServerEndpoint;
15 
16 import org.springframework.stereotype.Component;
17 
18 import com.google.gson.Gson;
19 import com.wunaozai.demo.websocket.config.GetHttpHeaderConfigurator;
20 
21 /**
22  * 服务层
23  * 注意: 这里的ServerEndpoint不会进入拦截器
24  * @author wunaozai
25  * @Date 2020-10-27
26  */
27 @ServerEndpoint(value="/websocket/{token}", configurator=GetHttpHeaderConfigurator.class)
28 @Component
29 public class WebSocketService {
30 
31     //用来存放每个客户端对应的WebSocketServer对象
32     private static ConcurrentHashMap sessionPools = new ConcurrentHashMap();
33 
34     /**
35      * 成功建立连接
36      * @param session
37      * @param token
38      */
39     @OnOpen
40     public void onOpen(Session session, @PathParam(value="token") String token, EndpointConfig config) {
41         try {
42             Map> headers = 
43                     (Map>) config.getUserProperties().get("headers");
44             System.out.println(new Gson().toJson(headers)); //这里可以通过Headers或者token进行认证
45             if(!checkToken(token)) {
46                 //校验失败，禁止建立连接
47                 session.close();    
48             }
49             System.out.println("建立连接: " + token);
50             sessionPools.put(token, session);
51         } catch (Exception e) {
52             e.printStackTrace();
53         }
54     }
55     
56     @OnClose
57     public void onClose(@PathParam(value="token") String token) {
58         sessionPools.remove(token);
59         System.out.println("断开连接: " + token);
60     }
61     
62     @OnMessage
63     public void onMessage(@PathParam(value="token")String token, String message) throws IOException {
64         System.out.println("收到客户端发来信息: " + message);
65     }
66     
67     //发送广播信息
68     public void sendBroadCast(String message) throws IOException {
69         //这里从第三方服务或调用该接口向所有客户端进行广播信息
70         for(Session session: sessionPools.values()) {
71             sendMessage(session, "{\"msg\":\""+message+"\"}");
72         }
73     }
74     //指定单个发送数据
75     public void sendMessage(Session session, String message) throws IOException {
76         if(session != null && session.isOpen()) {
77             synchronized (session) {
78                 session.getBasicRemote().sendText(message);
79             }
80         }
81     }
82     
83     public String getToken() {
84         //这里随机生成Token，并缓存到Redis，设置10分钟过期策略
85         return "access_token_random_qcb0a6S";
86     }
87     public boolean checkToken(String token) {
88         if("access_token_random_qcb0a6S".equals(token)) {
89             return true;
90         }
91         return false;
92     }
93 }

　　3.4 controller 控制器

　　WebSocketController.java

 1 package com.wunaozai.demo.websocket.controller;
 2 
 3 import java.io.IOException;
 4 
 5 import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
 6 import org.springframework.stereotype.Controller;
 7 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
 8 import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
 9 
10 import com.wunaozai.demo.websocket.service.WebSocketService;
11 
12 @Controller
13 @RequestMapping(value="/websocket")
14 public class WebSocketController {
15 
16     @Autowired
17     private WebSocketService websocketService;
18     
19     @RequestMapping(value="index")
20     public String index() {
21         return "websocket/index";
22     }
23     
24     @ResponseBody
25     @RequestMapping(value="send")
26     public String sendBroadCast(String msg) throws IOException {
27         websocketService.sendBroadCast(msg);
28         return "ok.";
29     }
30     @ResponseBody
31     @RequestMapping(value="token")
32     public String getToken() {
33         //这里可以判断请求是否合法，查询数据库
34         //如果在拦截器已经做处理的，就不需要进行判断
35         return websocketService.getToken();
36     }
37     
38 }

　　3.5 目录结构

　　技术图片

四、前端代码

 1 DOCTYPE html>
 2 html lang="en">
 3   head>
 4     meta charset="utf-8">
 5     meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, shrink-to-fit=no">
 6     meta name="description" content="">
 7     meta name="author" content="">
 8     title>Websocket 例子title>
 9   head>
10   body>
11   button id="btn-token">获取Tokenbutton>
12   input id="token" placeholder="请填写Token"/>
13   br>
14   button id="btn-connect">连接WebSocketbutton>
15   input id="message" value="Hello" placeholder="请填写要发送的信息"  />
16   button id="btn-send">发送信息button>
17   body>
18   
19   script type="text/javascript" src="http://libs.baidu.com/jquery/2.0.0/jquery.min.js">script>
20   script type="text/javascript">
21     jQuery(function(){
22         initEvent();
23     });
24     
25     function initEvent(){
26         $("#btn-token").bind(‘click‘, function(){
27             $.post(‘/websocket/token‘, function(ret){
28                 console.log(ret);
29                 $("#token").val(ret);
30             });
31         });
32         $("#btn-connect").bind(‘click‘, function(){
33             openSocket();
34         });
35         $("#btn-send").bind(‘click‘, function(){
36             sendMessage();
37         });
38     }
39     var socket;
40     function openSocket() {
41         if(typeof(WebSocket) == "undefined") {
42             console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
43         }else{
44             console.log("您的浏览器支持WebSocket");
45             //实现化WebSocket对象，指定要连接的服务器地址与端口  建立连接
46             var token = $("#token").val();
47             var socketUrl="ws://127.0.0.1:8080/websocket/"+token;
48             console.log(socketUrl);
49             if(socket!=null){
50                 socket.close();
51                 socket=null;
52             }
53             socket = new WebSocket(socketUrl);
54             //打开事件
55             socket.onopen = function() {
56                 console.log("websocket已打开");
57                 //socket.send("这是来自客户端的消息" + location.href + new Date());
58             };
59             //获得消息事件
60             socket.onmessage = function(msg) {
61                 var serverMsg = "收到服务端信息：" + msg.data;
62                 console.log(serverMsg);
63                 //发现消息进入    开始处理前端触发逻辑
64             };
65             //关闭事件
66             socket.onclose = function() {
67                 console.log("websocket已关闭");
68             };
69             //发生了错误事件
70             socket.onerror = function() {
71                 console.log("websocket发生了错误");
72             }
73         }
74     }
75     function sendMessage() {
76         if(typeof(WebSocket) == "undefined") {
77             console.log("您的浏览器不支持WebSocket");
78         }else {
79             // console.log("您的浏览器支持WebSocket");
80             var message = $("#message").val();
81             var msg = ‘{"contentText":"‘+message+‘"}‘;
82             console.log(msg);
83             socket.send(msg);
84         }
85     }
86   script>
87 html>

五、运行效果

技术图片

1. 访问页面，然后请求获取Token，获取到【access_token_random_qcb0a6S】,然后拼接EndPoint，ws://127.0.0.1:8080/websocket/access_token_random_qcb0a6S

2. 服务器执行协议升级握手协议101，并将请求里面的Headers设置到当前请求的Session中

3. 完成协议升级。由Http协议转WebSocket协议。进入WebSocketService的OnOpen方法。

4. OnOpen方法，判断当前ws连接的token或者headers里面是否包含认证信息（比如jwt或oauth、自定义token等方式）

5. 完成连接建立，将ws连接session放到session池里面，以供下一步广播信息给ws客户端

6. ws客户发送Hello到服务器，服务器可以做数据处理应答等业务操作

7. 通过请求 http://127.0.0.1:8080/websocket/send?msg=Hi 模拟【物联网平台】通过rpc或者amqp等远程调用协议，调用发送设备上报的信息到ws客户端

8.1 假如广播设备上报信息给所有客户端，那么将从session池中遍历所有ws客户端，然后依次发送数据。

8.2 假如是单个发送数据。那么需要根据设备的ID信息，查询设备与用户的绑定信息，再转发数据给ws客户端（用户）

9. 客户端（手机APP、H5等）通过弹框等方式，提醒用户

技术图片

参考资料:

https://www.cnblogs.com/JohanChan/p/12522001.html

本文地址：https://www.cnblogs.com/wunaozai/p/13889216.html
本系列目录： https://www.cnblogs.com/wunaozai/p/8067577.html
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原文地址：https://www.cnblogs.com/wunaozai/p/13889216.html

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文章标题：物联网架构成长之路(58)-用户与应用服务器之WebSocket通信
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