前言
最近王子自己搭建了个项目，项目本身很简单，但是里面有使用WebSocket进行消息提醒的功能，大体情况是这样的。
发布消息者在系统中发送消息，实时的把消息推送给对应的一个部门下的所有人。
这里面如果是单机应用的情况时，我们可以通过部门的id和用户的id组成一个唯一的key，与应用服务器建立WebSocket长连接，然后就可以接收到发布消息者发送的消息了。
但是真正把项目应用于生产环境中时，我们是不可能就部署一个单机应用的，而是要部署一个集群。
所以王子通过Nginx+两台Tomcat搭建了一个简单的负载均衡集群，作为测试使用，搭建步骤可以看一下这篇文章：Windows下使用Nginx+Tomcat做负载均衡
但是问题出现了，我们的客户端浏览器只会与一台服务器建立WebSocket长连接，所以发布消息者在发送消息时，就没法保证所有目标部门的人都能接收到消息（因为这些人连接的可能不是一个服务器）。
本篇文章就是针对于这么一个问题展开讨论，提出一种解决方案，当然解决方案不止一种，那我们开始吧。
WebSocket单体应用介绍
在介绍分布式集群之前，我们先来看一下王子的WebSocket代码实现，先来看java后端代码如下：
import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.PathParam;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint; import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;import java.io.IOException;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; @ServerEndpoint("/webSocket/{key}")
public class WebSocket {
private static int onlineCount = 0;
/**
* 存储连接的客户端
*/
private static Map<String, WebSocket> clients = new ConcurrentHashMap<String, WebSocket>();
private Session session;
/**
* 发送的目标科室code
*/
private String key; @OnOpen
public void onOpen(@PathParam("key") String key, Session session) throws IOException {
this.key = key;
this.session = session;
if (!clients.containsKey(key)) {
addOnlineCount();
}
clients.put(key, this);
Log.info(key+"已连接消息服务！");
} @OnClose
public void onClose() throws IOException {
clients.remove(key);
subOnlineCount();
} @OnMessage
public void onMessage(String message) throws IOException {
if(message.equals("ping")){
return ;
}
JSONObject jsonTo = JSON.parseObject(message);
String mes = (String) jsonTo.get("message");
if (!jsonTo.get("to").equals("All")){
sendMessageTo(mes, jsonTo.get("to").toString());
}else{
sendMessageAll(mes);
}
} @OnError
public void onError(Session session, Throwable error) {
error.printStackTrace();
} private void sendMessageTo(String message, String To) throws IOException {
for (WebSocket item : clients.values()) {
if (item.key.contains(To) )
item.session.getAsyncRemote().sendText(message);
}
} private void sendMessageAll(String message) throws IOException {
for (WebSocket item : clients.values()) {
item.session.getAsyncRemote().sendText(message);
}
} public static synchronized int getOnlineCount() {
return onlineCount;
} public static synchronized void addOnlineCount() {
WebSocket.onlineCount++;
} public static synchronized void subOnlineCount() {
WebSocket.onlineCount--;
} public static synchronized Map<String, WebSocket> getClients() {
return clients;
}
}
示例代码中并没有使用Spring，用的是原生的java web编写的，简单和大家介绍一下里面的方法。
onOpen：在客户端与WebSocket服务连接时触发方法执行
onClose：在客户端与WebSocket连接断开的时候触发执行
onMessage：在接收到客户端发送的消息时触发执行
onError：在发生错误时触发执行
可以看到，在onMessage方法中，我们直接根据客户端发送的消息，进行消息的转发功能，这样在单体消息服务中是没有问题的。
再来看一下js代码
var host = document.location.host;
// 获得当前登录科室
var deptCodes='${sessionScope.$UserContext.departmentID}';
deptCodes=deptCodes.replace(/[\[|\]|\s]+/g, "");
var key = '${sessionScope.$UserContext.userID}'+deptCodes;
var lockReconnect = false; //避免ws重复连接
var ws = null; // 判断当前浏览器是否支持WebSocket
var wsUrl = 'ws://' + host + '/webSocket/'+ key;
createWebSocket(wsUrl); //连接ws
function createWebSocket(url) {
try{
if('WebSocket' in window){
ws = new WebSocket(url);
}else if('MozWebSocket' in window){
ws = new MozWebSocket(url);
}else{
layer.alert("您的浏览器不支持websocket协议,建议使用新版谷歌、火狐等浏览器，请勿使用IE10以下浏览器，360浏览器请使用极速模式，不要使用兼容模式！");
}
initEventHandle();
}catch(e){
reconnect(url);
console.log(e);
}
}
function initEventHandle() {
ws.onclose = function () {
reconnect(wsUrl);
console.log("llws连接关闭!"+new Date().toUTCString());
};
ws.onerror = function () {
reconnect(wsUrl);
console.log("llws连接错误!");
};
ws.onopen = function () {
heartCheck.reset().start(); //心跳检测重置
console.log("llws连接成功!"+new Date().toUTCString());
};
ws.onmessage = function (event) { //如果获取到消息，心跳检测重置
heartCheck.reset().start(); //拿到任何消息都说明当前连接是正常的//接收到消息实际业务处理
...
};
}
// 监听窗口关闭事件，当窗口关闭时，主动去关闭websocket连接，防止连接还没断开就关闭窗口，server端会抛异常。
window.onbeforeunload = function() {
ws.close();
}
function reconnect(url) {
if(lockReconnect) return;
lockReconnect = true;
setTimeout(function () { //没连接上会一直重连，设置延迟避免请求过多
createWebSocket(url);
lockReconnect = false;
}, 2000);
}
//心跳检测
var heartCheck = {
timeout: 300000, //5分钟发一次心跳
timeoutObj: null,
serverTimeoutObj: null,
reset: function(){
clearTimeout(this.timeoutObj);
clearTimeout(this.serverTimeoutObj);
return this;
},
start: function(){
var self = this;
this.timeoutObj = setTimeout(function(){
//这里发送一个心跳，后端收到后，返回一个心跳消息，
//onmessage拿到返回的心跳就说明连接正常
ws.send("ping");
console.log("ping!")
self.serverTimeoutObj = setTimeout(function(){//如果超过一定时间还没重置，说明后端主动断开了
ws.close(); //如果onclose会执行reconnect，我们执行ws.close()就行了.如果直接执行reconnect 会触发onclose导致重连两次
}, self.timeout)
}, this.timeout)
}
}
js部分使用的是原生H5编写的，如果为了更好的兼容浏览器，也可以使用SockJS，有兴趣小伙伴们可以自行百度。
接下来我们就手动的优化代码，实现WebSocket对分布式架构的支持。
解决方案的思考
现在我们已经了解单体应用下的代码结构，也清楚了WebSocket在分布式环境下面临的问题，那么是时候思考一下如何能够解决这个问题了。
我们先来看一看发生这个问题的根本原因是什么。
简单思考一下就能明白，单体应用下只有一台服务器，所有的客户端连接的都是这一台消息服务器，所以当发布消息者发送消息时，所有的客户端其实已经全部与这台服务器建立了连接，直接群发消息就可以了。
换成分布式系统后，假如我们有两台消息服务器，那么客户端通过Nginx负载均衡后，就会有一部分连接到其中一台服务器，另一部分连接到另一台服务器，所以发布消息者发送消息时，只会发送到其中的一台服务器上，而这台消息服务器就可以执行群发操作，但问题是，另一台服务器并不知道这件事，也就无法发送消息了。
现在我们知道了根本原因是生产消息时，只有一台消息服务器能够感知到，所以我们只要让另一台消息服务器也能感知到就可以了，这样感知到之后，它就可以群发消息给连接到它上边的客户端了。
那么什么方法可以实现这种功能呢，王子很快想到了引入消息中间件，并使用它的发布订阅模式来通知所有消息服务器就可以了。
引入RabbitMQ解决分布式下的WebSocket问题
在消息中间件的选择上，王子选择了RabbitMQ，原因是它的搭建比较简单，功能也很强大，而且我们只是用到它群发消息的功能。
RabbitMQ有一个广播模式（fanout），我们使用的就是这种模式。
首先我们写一个RabbitMQ的连接类：
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory; import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException; public class RabbitMQUtil {
private static Connection connection; /**
* 与rabbitmq建立连接
* @return
*/
public static Connection getConnection() {
if (connection != null&&connection.isOpen()) {
return connection;
} ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setVirtualHost("/");
factory.setHost("192.168.220.110"); // 用的是虚拟IP地址
factory.setPort(5672);
factory.setUsername("guest");
factory.setPassword("guest"); try {
connection = factory.newConnection();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} return connection;
}
}
这个类没什么说的，就是获取MQ连接的一个工厂类。
然后按照我们的思路，就是每次服务器启动的时候，都会创建一个MQ的消费者监听MQ的消息，王子这里测试使用的是Servlet的监听器，如下：
import javax.servlet.ServletContextEvent;
import javax.servlet.ServletContextListener; public class InitListener implements ServletContextListener {
@Override
public void contextInitialized(ServletContextEvent servletContextEvent) {
WebSocket.init();
} @Override
public void contextDestroyed(ServletContextEvent servletContextEvent) { }
}
记得要在Web.xml中配置监听器信息
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
version="4.0">
<listener>
<listener-class>InitListener</listener-class>
</listener>
</web-app>
WebSocket中增加init方法，作为MQ消费者部分
public static void init() {
try {
Connection connection = RabbitMQUtil.getConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//交换机声明（参数为：交换机名称；交换机类型）
channel.exchangeDeclare("fanoutLogs",BuiltinExchangeType.FANOUT);
//获取一个临时队列
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
//队列与交换机绑定（参数为：队列名称；交换机名称；routingKey忽略）
channel.queueBind(queueName,"fanoutLogs","");
//这里重写了DefaultConsumer的handleDelivery方法，因为发送的时候对消息进行了getByte()，在这里要重新组装成String
Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
@Override
public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
super.handleDelivery(consumerTag, envelope, properties, body);
String message = new String(body,"UTF-8");
System.out.println(message);
//这里可以使用WebSocket通过消息内容发送消息给对应的客户端
}
};
//声明队列中被消费掉的消息（参数为：队列名称；消息是否自动确认;consumer主体）
channel.basicConsume(queueName,true,consumer);
//这里不能关闭连接，调用了消费方法后，消费者会一直连接着rabbitMQ等待消费
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
同时在接收到消息时，不是直接通过WebSocket发送消息给对应客户端，而是发送消息给MQ，这样如果消息服务器有多个，就都会从MQ中获得消息，之后通过获取的消息内容再使用WebSocket推送给对应的客户端就可以了。
WebSocket的onMessage方法增加内容如下：
try {
//尝试获取一个连接
Connection connection = RabbitMQUtil.getConnection();
//尝试创建一个channel
Channel channel = connection.createChannel();
//声明交换机（参数为：交换机名称; 交换机类型，广播模式）
channel.exchangeDeclare("fanoutLogs", BuiltinExchangeType.FANOUT);
//消息发布（参数为：交换机名称; routingKey，忽略。在广播模式中，生产者声明交换机的名称和类型即可）
channel.basicPublish("fanoutLogs","", null,msg.getBytes("UTF-8"));
System.out.println("发布消息");
channel.close();
} catch (IOException |TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
}
增加后删除掉原来的Websocket推送部分代码。
这样一整套的解决方案就完成了。
总结
到这里，我们就解决了分布式下WebSocket的推送消息问题。
我们主要是引入了RabbitMQ，通过RabbitMQ的发布订阅模式，让每个消息服务器启动的时候都去订阅消息，而无论哪台消息服务器在发送消息的时候都会发送给MQ，这样每台消息服务器就都会感知到发送消息的事件，从而再通过Websocket发送给客户端。
大体流程就是这样，那么小伙伴们有没有想过，如果RabbitMQ挂掉了几分钟，之后重启了，消费者是否可以重新连接到RabbitMQ？是否还能正常接收消息呢？
生产环境下，这个问题是必须考虑的。
这里王子已经测试过，消费者是支持自动重连的，所以我们可以放心的使用这套架构来解决此问题。
本文到这里就结束了，欢迎各位小伙伴留言讨论，一起学习，一起进步。
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