TCP/UDP
通过《网络工程》的学习,我们知道TCP/UDP是传输层协议,是应用层协议的基础。
对于编程的语言的学习,我们通常需要掌握Socket编程,而真正理解Socket编程与TCP/UDP协议的关系,可以说是一个开发者从初级突破到中级的一个最好证明。
实际上Socket编程就是所谓的网络编程也就是基于TCP/UDP协议进行编程,就拿Java和TCP来说:
- 对于BIO,TCP编程就是ServerSocket/Socket
- 对于NIO,TCP编程就是ServerSocketChannel/SocketChannel
- 对于AIO,TCP编程就是AsynchronousServerSocketChannel/AsynchronousSocketChannel
通过对ServerSocket进行封装,我们可以实现自己的网络应用框架,例如:
名称 | IO | 可解析的协议 |
---|---|---|
≤tomcat7 | BIO | HTTP等 |
≥tomcat8 | NIO | HTTP、Websocket等 |
Netty | NIO | TCP、HTTP、FTP、SMTP、Websocket等 |
Dubbo | 基于Netty | dubbo |
通过对Socket进行封装,我们可以实现自己的客户端框架,例如:
名称 | IO | 可解析协议 |
---|---|---|
OkHttp | BIO | HTTP、HTTPS |
WebSocketClient | BIO/NIO | Websocket |
WebClient | NIO | HTTP、HTTPS |
Websocket
- 通常,应用层协议都是完全基于网络层协议TCP/UDP来实现,例如HTTP、SMTP、POP3,而Websocket是同时基于HTTP与TCP来实现:
- 先用带有
Upgrade:Websocket
头Header
的特殊HTTP request来实现与服务端握手HandShake
; - 握手成功后,协议升级成Websocket,进行长连接通讯;
- 整个过程可理解为:
小锤抠缝,大锤搞定
。
- 先用带有
- 为什么不使用HTTP长连接来实现即时通讯?事实上,在Websocket之前就是使用HTTP长连接这种方式,如Comet。但是它有如下弊端:
- HTTP 1.1 规范中规定,客户端不应该与服务器端建立超过两个的 HTTP 连接, 新的连接会被阻塞。
- 对于服务端来说,每个长连接都占有一个用户线程,在NIO或者异步编程之前,服务端开销太大。
- 为什么不直接使用Socket编程,基于TCP直接保持长连接,实现即时通讯?
- Socket编程针对C/S模式的,而浏览器是B/S模式,浏览器没法发起Socket请求,正因如此, W3C最后还是给出了浏览器的Socket----Websocket。
SockJS/Socket.IO
HTML5规范中给出了原生的Websocket API,但是并不是所有浏览器都完美支持,而当浏览器不支持Websocket时,应该自动切换成Ajax长轮询,SSE等备用解决方案。所以在实际开发中我们通常采用封装了Websocket及其备用方案的库----SockJS或Socket.IO。
如果你使用Java做服务端,同时又恰好使用Spring Framework作为框架,那么推荐使用SockJS,因为Spring Framework本身就是SockJS推荐的Java Server实现,同时也提供了Java 的client实现。
如果你使用Node.js做服务端,那么毫无疑问你该选择Socket.IO,它本省就是从Node.js开始的,当然服务端也提供了engine.io-server-java实现。甚至你可以使用 netty-socketio 注意:不管你使用哪一种,都必须保证客户端与服务端同时支持。
STOMP
STOMP(Simple (or Streaming) Text Orientated Messaging Protocol)一个简单的面向文本/流的消息协议。STOMP提供了能够协作的报文格式,以至于STOMP客户端可以与任何STOMP消息代理(Brokers)进行通信,从而为多语言,多平台和Brokers集群提供简单且普遍的消息协作。
STOMP可用于任何可靠的双向流网络协议之上,如TCP和WebSocket。 虽然STOMP是面向文本的协议,但消息有效负载可以是文本或二进制。
STOMP是一种基于帧的协议,帧的结构是效仿HTTP报文格式,简洁明了。如下:
COMMAND
header1:value1
header2:value2
Body^@
复制代码
STOMP over Websocket
STOMP over Websocket 是什么?
STOMP over Websocket 即,通过Websocket建立STOMP连接,也就是说在Websocket连接的基础上再建立 STOMP连接。
为什么要使用STOMP over Websocket?
WebSocket协议定义了两种类型的消息,文本和二进制,但它们的内容是未定义的。
如果说Socket是C/S的TCP编程,同理Websocket就是Web(B/S)的TCP编程,所以需要在客户端与服务端之间定义一个机制去协商一个子协议——更高级别的消息协议,将它使用在Websocket之上去定义每次发送消息的类别、格式和内容,等等。
子协议的使用是可选的,但无论哪种方式,客户端和服务器都需要就一些定义消息内容的协议达成一致。
于是,通常选择在Websocket协议上使用STOMP协议来定义内容格式。
实现架构
- 服务端:Spring Websocket/SockJS + Spring Messaging(STOMP)+RabbitMQ (也可以不使用外部Broker那么Spring application则作为Broker)
- JS客户端:STOMP.js
- JS客户端文档:STOMP over Websocket
- Java(Android)客户端:StompProtocolAndroidViaWebsocket
- Spring支持:Spring STOMP
- RabbitMQ支持:RabbitMQ STOMP plugin DEMO:《会飞的污熊---集成WebSocket实时通信》
- 如有疑问:《Spring Websocket+SockJS+STOMP实现即时通信——系列文章》