Java で WebSocket サーバーを書く
この例では、Oracle Java を使用して WebSocket API サーバーを作成する方法を示します。
他のサーバーサイドの言語を使用して WebSocket サーバーを作成することもできますが、この例では Oracle Java を使用してサンプルコードを簡略化しています。
このサーバーはRFC 6455 に準拠しているため、 Chrome バージョン 16、Firefox 11、IE 10 以降の接続のみを処理します。
最初のステップ
WebSocket はTCP (伝送制御プロトコル) 接続を介して通信します。 Java のServerSocket クラスは java.net パッケージにあります。
ServerSocket
ServerSocket コンストラクターは、単一の引数port をint 型で取ります。
ServerSocket クラスをインスタンス化すると、port 引数で指定したポート番号にバインドされます。
こちらが実装を部品に分割したものです。
import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.security.MessageDigest;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.util.Base64;import java.util.Scanner;import java.util.regex.Matcher;import java.util.regex.Pattern;public class WebSocket { public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchAlgorithmException { ServerSocket server = new ServerSocket(80); try { System.out.println("Server has started on 127.0.0.1:80.\r\nWaiting for a connection…"); Socket client = server.accept(); System.out.println("A client connected.");Socket のメソッド
java.net.Socket.getInputStream()このソケットの入力ストリームを返します。java.net.Socket.getOutputStream()このソケットの出力ストリームを返します。
OutputStream のメソッド
write(byte[] b, int off, int len)指定された byte 配列からオフセットoff で始まるlen バイトをこの出力ストリームに書き込みます。
InputStream のメソッド
read(byte[] b, int off, int len)最大 len バイトのデータを入力ストリームからバイト配列に読み込みます。
例を拡張してみましょう。
InputStream in = client.getInputStream();OutputStream out = client.getOutputStream();Scanner s = new Scanner(in, "UTF-8");ハンドシェイク
クライアントがサーバーに接続すると、単純な HTTP リクエストから WebSocket への接続をアップグレードするための GET リクエストが送信されます。 これはハンドシェイクと呼ばれます。
try { String data = s.useDelimiter("\\r\\n\\r\\n").next(); Matcher get = Pattern.compile("^GET").matcher(data);このようにしなければならない理由を理解するよりも、レスポンスを作成する方が簡単です。
次のことをやらなければなりません。
- 先頭と末尾の空白なしで Sec-WebSocket-Key リクエストヘッダーの値を取得します
- "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" とリンクします
- SHA-1 と Base64 のコードを計算します
- Sec-WebSocket-Accept レスポンスヘッダーの値を HTTP レスポンスの一部として書き戻します
if (get.find()) { Matcher match = Pattern.compile("Sec-WebSocket-Key: (.*)").matcher(data); match.find(); byte[] response = ("HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" + "Connection: Upgrade\r\n" + "Upgrade: websocket\r\n" + "Sec-WebSocket-Accept: " + Base64.getEncoder().encodeToString(MessageDigest.getInstance("SHA-1").digest((match.group(1) + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11").getBytes("UTF-8"))) + "\r\n\r\n").getBytes("UTF-8"); out.write(response, 0, response.length);メッセージのデコード
ハンドシェイクが成功した後、クライアントはサーバーにメッセージを送信できますが、これはエンコードされています。
"abcdef" を送信すると、次のバイトが得られます。
129 134 167 225 225 210 198 131 130 182 194 135
129:
FIN (これがメッセージ全体であるかどうか) RSV1 RSV2 RSV3 Opcode 1 0 0 0 0x1=0001 FIN: メッセージをフレームで送ることができますが、単純化します。Opcode0x1 はテキストであることを意味します。Opcode の完全なリスト
- 134:
2 番目のバイトから 128 を引いた値が 0 〜 125 の場合、これはメッセージの長さです。 126 の場合は、次の 2 バイト (16 ビット符号なし整数)、127 の場合、次の 8 バイト (64 ビット符号なし整数、最上位ビットは 0 でなければならない) が長さです。
メモ:最初のビットは常に 1 なので、 128 を取ることができます。
167、225、225、および 210 はデコードするキーのバイトです。それは毎回変わります。
残りの符号化されたバイトはメッセージです。
デコードアルゴリズム
デコードされたバイト = エンコードされたバイト XOR (エンコードされたバイトの位置 BITWISE および 0x3) バイト目のキー
Java の例です。
byte[] decoded = new byte[6]; byte[] encoded = new byte[] { (byte) 198, (byte) 131, (byte) 130, (byte) 182, (byte) 194, (byte) 135 }; byte[] key = new byte[] { (byte) 167, (byte) 225, (byte) 225, (byte) 210 }; for (int i = 0; i < encoded.length; i++) { decoded[i] = (byte) (encoded[i] ^ key[i & 0x3]); } } } finally { s.close(); } } finally { server.close(); } }}