使用Netty快速實現(xiàn)一個群聊功能的示例詳解

更新時間：2023年11月22日 08:20:53 作者：王二蛋呀

這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用?Netty?框架開發(fā)一個?WebSocket?服務端,從而實現(xiàn)一個簡單的在線聊天功能,感興趣的小伙伴可以了解下

前言

通過之前的文章介紹，我們可以深刻認識到Netty在網絡編程領域的卓越表現(xiàn)和強大實力。這篇文章將介紹如何利用 Netty 框架開發(fā)一個 WebSocket 服務端，從而實現(xiàn)一個簡單的在線聊天功能。

聲明

文章中所提供的代碼僅供參考，旨在幫助無 Netty 經驗的開發(fā)人員快速上手。請注意，這些代碼并不適用于實際應用中。

功能說明

聊天頁面：

用戶進入頁面后，會看到一個簡單的文本框，可以用來發(fā)送消息。
頁面下方會顯示聊天的消息內容。

服務端主要有以下三個功能：

響應聊天頁面：用來接收和響應聊天頁面的請求。
處理消息：對接收到的消息進行處理。
實現(xiàn)群聊功能：提供群聊的功能，使多個用戶能夠在同一個聊天室中進行交流。

功能很簡單，但是可以通過這個示例實現(xiàn)更多復雜的場景。

實現(xiàn)步驟

創(chuàng)建一個簡單的 Maven 項目，直接引入 netty-all 包即可編碼。

<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.28.Final</version>
</dependency>

實現(xiàn)該功能共有五個類，如下：

├── MakeIndexPage.java
├── ProcessWsIndexPageHandler.java
├── ProcesssWsFrameHandler.java
├── WebSocketServer.java
└── WebSocketServerInitializer.java

下面對實現(xiàn)該功能所涉及的五個類的代碼進行詳細說明

WebSocket 服務啟動

這個類是一個基于 Netty 啟動的常規(guī)服務端。它包含了一些配置項，包括 Reactor 模式、IO 類型以及消息處理配置，大部分都是這樣。代碼如下：

/**
 * 類說明：
 */
public final class WebSocketServer {

    /*創(chuàng)建 DefaultChannelGroup，用來保存所
    有已經連接的 WebSocket Channel，群發(fā)和一對一功能可以用上*/
    private final static ChannelGroup channelGroup =
            new DefaultChannelGroup(ImmediateEventExecutor.INSTANCE);

    static final boolean SSL = false;//是否啟用ssl
    /*通過ssl訪問端口為8443，否則為8080*/
    static final int PORT
            = Integer.parseInt(
                    System.getProperty("port", SSL? "8443" : "80"));

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        /*SSL配置*/
        final SslContext sslCtx;
        if (SSL) {
            SelfSignedCertificate ssc = new SelfSignedCertificate();
            sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(),
                    ssc.privateKey()).build();
        } else {
            sslCtx = null;
        }

        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
             .channel(NioServerSocketChannel.class)
             .childHandler(new WebSocketServerInitializer(sslCtx,channelGroup));

            Channel ch = b.bind(PORT).sync().channel();

            System.out.println("打開瀏覽器訪問： " +
                    (SSL? "https" : "http") + "://127.0.0.1:" + PORT + '/');

            ch.closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

Channel 初始化

這個類的主要功能是創(chuàng)建了一個 ChannelInitializer，用于初始化 ChannelPipeline，并添加了一些通道處理器。這些處理器包括由Netty提供的處理SSL協(xié)議、處理HTTP協(xié)議和支持WebSocket協(xié)議的功能，還有一些由業(yè)務自定義的處理器，用于處理頁面展示和處理WebSocket數據。代碼如下：

/**
 * 類說明：增加handler
 */
public class WebSocketServerInitializer
        extends ChannelInitializer<SocketChannel> {

    private final ChannelGroup group;

    /*websocket訪問路徑*/
    private static final String WEBSOCKET_PATH = "/chat";

    private final SslContext sslCtx;

    public WebSocketServerInitializer(SslContext sslCtx,ChannelGroup group) {
        this.sslCtx = sslCtx;
        this.group = group;
    }

    @Override
    public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        if (sslCtx != null) {
            pipeline.addLast(sslCtx.newHandler(ch.alloc()));
        }
        /*增加對http的支持*/
        pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
        pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(65536));

        /*Netty提供，支持WebSocket應答數據壓縮傳輸*/
        pipeline.addLast(new WebSocketServerCompressionHandler());
        /*Netty提供，對整個websocket的通信進行了初始化(發(fā)現(xiàn)http報文中有升級為websocket的請求)
        ，包括握手，以及以后的一些通信控制*/
        pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler(WEBSOCKET_PATH,
                null, true));

        /*瀏覽器訪問時展示index頁面*/
        pipeline.addLast(new ProcessWsIndexPageHandler(WEBSOCKET_PATH));

        /*對websocket的數據進行處理*/
        pipeline.addLast(new ProcesssWsFrameHandler(group));
    }
}

HTTP 請求處理

這個類的主要功能是在收到 HTTP 請求時，當 URI 為“/”或“/index.html”時，會返回一個聊天界面作為響應。代碼如下：

/**
 * 類說明：對http請求，將index的頁面返回給前端
 */
public class ProcessWsIndexPageHandler
        extends SimpleChannelInboundHandler<FullHttpRequest> {

    private final String websocketPath;

    public ProcessWsIndexPageHandler(String websocketPath) {
        this.websocketPath = websocketPath;
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx,
                                FullHttpRequest req) throws Exception {
        // 處理錯誤或者無法解析的http請求
        if (!req.decoderResult().isSuccess()) {
            sendHttpResponse(ctx, req,
                    new DefaultFullHttpResponse(HTTP_1_1, BAD_REQUEST));
            return;
        }

        //只允許Get請求
        if (req.method() != GET) {
            sendHttpResponse(ctx, req,
                    new DefaultFullHttpResponse(HTTP_1_1, FORBIDDEN));
            return;
        }

        // 發(fā)送index頁面的內容
        if ("/".equals(req.uri()) || "/index.html".equals(req.uri())) {
            //生成WebSocket的訪問地址，寫入index頁面中
            String webSocketLocation
                    = getWebSocketLocation(ctx.pipeline(), req,
                    websocketPath);
            System.out.println("WebSocketLocation:["+webSocketLocation+"]");
            //生成index頁面的具體內容,并送往瀏覽器
            ByteBuf content
                    = MakeIndexPage.getContent(
                            webSocketLocation);
            FullHttpResponse res = new DefaultFullHttpResponse(
                    HTTP_1_1, OK, content);

            res.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE,
                    "text/html; charset=UTF-8");
            HttpUtil.setContentLength(res, content.readableBytes());

            sendHttpResponse(ctx, req, res);
        } else {
            sendHttpResponse(ctx, req,
                    new DefaultFullHttpResponse(HTTP_1_1, NOT_FOUND));
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    /*發(fā)送應答*/
    private static void sendHttpResponse(ChannelHandlerContext ctx,
                                         FullHttpRequest req,
                                         FullHttpResponse res) {
        // 錯誤的請求進行處理 （code<>200).
        if (res.status().code() != 200) {
            ByteBuf buf = Unpooled.copiedBuffer(res.status().toString(),
                    CharsetUtil.UTF_8);
            res.content().writeBytes(buf);
            buf.release();
            HttpUtil.setContentLength(res, res.content().readableBytes());
        }

        // 發(fā)送應答.
        ChannelFuture f = ctx.channel().writeAndFlush(res);
        //對于不是長連接或者錯誤的請求直接關閉連接
        if (!HttpUtil.isKeepAlive(req) || res.status().code() != 200) {
            f.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        }
    }

    /*根據用戶的訪問，告訴用戶的瀏覽器，WebSocket的訪問地址*/
    private static String getWebSocketLocation(ChannelPipeline cp,
                                               HttpRequest req,
                                               String path) {
        String protocol = "ws";
        if (cp.get(SslHandler.class) != null) {
            protocol = "wss";
        }
        return protocol + "://" + req.headers().get(HttpHeaderNames.HOST)
                + path;
    }
}

HTTP 頁面內容

這個類的主要目的是生成一個包含消息發(fā)送框和內容展示功能的HTML頁面，并實現(xiàn)WebSocket的相關功能，包括建立連接、向服務端發(fā)送消息以及接收服務端的響應。當然，也可以單獨寫一個HTML文件。代碼如下：

/**
 * 類說明：生成index頁面的內容
 */
public final class MakeIndexPage {

    private static final String NEWLINE = "\r\n";

    public static ByteBuf getContent(String webSocketLocation) {
        return Unpooled.copiedBuffer(
                "<html><head><title>Web Socket Test</title><meta charset=\"utf-8\" /></head>"
                        + NEWLINE +
                "<body>" + NEWLINE +
                "<script type=\"text/javascript\">" + NEWLINE +
                "var socket;" + NEWLINE +
                "if (!window.WebSocket) {" + NEWLINE +
                "  window.WebSocket = window.MozWebSocket;" + NEWLINE +
                '}' + NEWLINE +
                "if (window.WebSocket) {" + NEWLINE +
                "  socket = new WebSocket(\"" + webSocketLocation + "\");"
                        + NEWLINE +
                "  socket.onmessage = function(event) {" + NEWLINE +
                "    var ta = document.getElementById('responseText');"
                        + NEWLINE +
                "    ta.value = ta.value + '\\n' + event.data" + NEWLINE +
                "  };" + NEWLINE +
                "  socket.onopen = function(event) {" + NEWLINE +
                "    var ta = document.getElementById('responseText');"
                        + NEWLINE +
                "    ta.value = \"Web Socket opened!\";" + NEWLINE +
                "  };" + NEWLINE +
                "  socket.onclose = function(event) {" + NEWLINE +
                "    var ta = document.getElementById('responseText');"
                        + NEWLINE +
                "    ta.value = ta.value + \"Web Socket closed\"; "
                        + NEWLINE +
                "  };" + NEWLINE +
                "} else {" + NEWLINE +
                "  alert(\"Your browser does not support Web Socket.\");"
                        + NEWLINE +
                '}' + NEWLINE +
                NEWLINE +
                "function send(message) {" + NEWLINE +
                "  if (!window.WebSocket) { return; }" + NEWLINE +
                "  if (socket.readyState == WebSocket.OPEN) {" + NEWLINE +
                "    socket.send(message);" + NEWLINE +
                "  } else {" + NEWLINE +
                "    alert(\"The socket is not open.\");" + NEWLINE +
                "  }" + NEWLINE +
                '}' + NEWLINE +
                "</script>" + NEWLINE +
                "<form onsubmit=\"return false;\">" + NEWLINE +
                "<input type=\"text\" name=\"message\" " +
                        "value=\"Hi, 你好啊\"/>" +
                "<input type=\"button\" value=\"發(fā)送\""
                        + NEWLINE +
                "       onclick=\"send(this.form.message.value)\" />"
                        + NEWLINE +
                "<h3>消息內容</h3>" + NEWLINE +
                "<textarea id=\"responseText\" " +
                        "style=\"width:500px;height:300px;\"></textarea>"
                        + NEWLINE +
                "</form>" + NEWLINE +
                "</body>" + NEWLINE +
                "</html>" + NEWLINE, CharsetUtil.UTF_8);
    }

}

WebSocket 請求處理

這個類的主要功能是處理與 Channel 相關的事件。例如，當一個 Channel 連接成功時，會將該 Channel 添加到一個 ChannelGroup 中。當接收到該 Channel 的數據時，可以通過向 ChannelGroup 寫入數據來實現(xiàn)群聊效果。代碼如下

/**
 * 類說明：對websocket的數據進行處理
 */
public class ProcesssWsFrameHandler
        extends SimpleChannelInboundHandler<WebSocketFrame> {

    private final ChannelGroup group;

    public ProcesssWsFrameHandler(ChannelGroup group) {
        this.group = group;
    }

    private static final Logger logger
            = LoggerFactory.getLogger(ProcesssWsFrameHandler.class);

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx,
                                WebSocketFrame frame) throws Exception {
        //判斷是否為文本幀，目前只處理文本幀
        if (frame instanceof TextWebSocketFrame) {
            // Send the uppercase string back.
            String request = ((TextWebSocketFrame) frame).text();
            logger.info("{} received {}", ctx.channel(), request);
//            ctx.channel().writeAndFlush(
//                    new TextWebSocketFrame(request.toUpperCase(Locale.CHINA)));
            /*群發(fā)實現(xiàn):一對一道理一樣*/
            group.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(
                    ctx.channel().remoteAddress() + " :" + request.toUpperCase(Locale.CHINA)));
        } else {
            String message = "unsupported frame type: "
                    + frame.getClass().getName();
            throw new UnsupportedOperationException(message);
        }
    }

    /*重寫 userEventTriggered()方法以處理自定義事件*/
    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx,
                                   Object evt) throws Exception {
        /*檢測事件，如果是握手成功事件，做點業(yè)務處理*/
        if (evt == WebSocketServerProtocolHandler
                .ServerHandshakeStateEvent.HANDSHAKE_COMPLETE) {

            //通知所有已經連接的 WebSocket 客戶端新的客戶端已經連接上了
            group.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(
                    "Client " + ctx.channel().remoteAddress() + " joined"));

            //將新的 WebSocket Channel 添加到 ChannelGroup 中，
            // 以便它可以接收到所有的消息
            group.add(ctx.channel());
        } else {
            super.userEventTriggered(ctx, evt);
        }
    }
}

效果展示

服務端啟動

聊天頁面1

聊天頁面2

總結

總的來說，基于 Netty 實現(xiàn)一個 WebSocket 功能是非常方便且高效的，但是我們需要知其所以然，要理解 Websocket 協(xié)議，也要懂的在 Netty 中，通過添加 ChannelHandler 來處理各種異常情況，例如握手失敗、連接關閉等，當然，還要考慮安全性問題，例如處理跨站腳本攻擊(XSS)、防止惡意數據傳輸等。

以上就是使用Netty快速實現(xiàn)一個群聊功能的示例詳解的詳細內容，更多關于Netty實現(xiàn)群聊的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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