用 Java 编写 WebSocket 服务器

这个示例展示了如何用甲骨文的 Java 语言来创建 WebSocket API 服务器。

虽然其他的服务端语言也能创建 WebSocket 服务，但是通过这个示例代码你可以看到使用 Java 来做这件事会更简单。

该服务器符合 RFC 6455，所以它只处理来自 Chrome 16 版本、Firefox 11、IE 10 及更高版本的连接。

第一步

WebSocket 通过TCP（传输控制协议）通信。Java 的ServerSocket 类位于java.net 包中。

ServerSocket

ServerSocket 构造函数接受一个名为port 的int 参数。

当你实例化 ServerSocket 类时，它将绑定到由port 参数指定的端口号。

以下是分段实现：

java

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("服务器已在 127.0.0.1:80 启动。\r\n等待连接...");      Socket client = server.accept();      System.out.println("客户端已连接。");

Socket 方法

java.net.Socket.getInputStream(): 返回该 Socket 的输入流。
java.net.Socket.getOutputStream(): 返回该 Socket 的输出流。

OutputStream 方法

java

write(byte[] b, int off, int len)

将指定字节数组从偏移量off 开始的len 字节写入此输出流。

InputStream 方法

java

read(byte[] b, int off, int len)

从输入流中读取最多len 字节的数据到一个字节数组中。

让我们扩展一下示例。

java

InputStream in = client.getInputStream();OutputStream out = client.getOutputStream();Scanner s = new Scanner(in, "UTF-8");

握手

当客户端连接到服务器时，它会发送 GET 请求以从简单的 HTTP 请求升级到 WebSocket 的连接。这被称为握手。

java

try {  String data = s.useDelimiter("\\r\\n\\r\\n").next();  Matcher get = Pattern.compile("^GET").matcher(data);

创建响应比理解为什么必须以这种方式做要容易得多。

你必须：

获取Sec-WebSocket-Key 请求标头的值，去除头部和尾部的所有空格
追加字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”
计算 SHA-1 值及其 Base64 编码
将其作为 HTTP 响应的一部分写回Sec-WebSocket-Accept 响应标头的值

java

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);

解码消息

握手成功后，客户端可以向服务器发送消息，但现在这些已经过编码的消息需要解码。

如果客户端发送“abcdef”，我们会拿到这些字节数据：

129 134 167 225 225 210 198 131 130 182 194 135

129：
FIN（消息是完整的吗？） RSV1 RSV2 RSV3 操作码
1 0 0 0 0x1=0001
FIN：你可以分多次发送一个完整的消息。但现在为了简单，操作码0x1 表示这是文本消息。完整的操作码列表。
134：如果第二个字节减去 128 在 0 到 125 之间，则这是消息的长度。如果是 126，则为后面的 2 个字节（16 位无符号整数）；如果是 127，则为后面的 8 个字节（64 位无符号整数，最高有效位必须为 0）是长度。
备注：由于第一位始终为 1，因此可以取 128。
解码密钥的字节是 167、225、225 和 210。每次都会改变。
剩余的编码字节是消息数据部分。

FIN（消息是完整的吗？）	RSV1	RSV2	RSV3	操作码
1	0	0	0	0x1=0001

解码算法

解码字节 = 编码字节 XOR 密钥的第（编码字节位置 AND 0x3）个字节

在 Java 示例中：

java

          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();    }  }}