CN103139051A - 一种基于Websocket协议的即时通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Websocket协议的即时通讯方法，在网络通讯层和业务逻辑层之间加入Websocket协议和消息队列服务HornetQ进行消息传输；使用基于开源的网络处理框架netty的webbit框架提供websocket协议的基本服务，在websocket握手协议成功后，客户端与服务建立网络链接，发送认证登录信息，认证通过后，服务端启动消息队列服务HornetQ，将客户端登录用户加入到等待会话队列中等待消息的激活，收到激活消息后，通过websocket协议将消息返回给客户端。

Description

一种基于Websocket协议的即时通讯方法

技术领域

本发明涉及一种计算机网络处理技术，特别是教育信息化行业的基于Websocket协议的即时通讯方法。

背景技术

随着教育信息化的推广以及最近几年移动互联网的飞速发展，依靠校讯通的短信、彩信等通道建立的家长、教师沟通桥梁已经越来越不能满足家长的需要，家长需要的是能在线跟老师实时交流，能传输图片、语音的沟通工具。在保障用户师隐私的同时，他们希望能在网站或者手机上能即时的跟好友沟通交流。目前网站注册用户已有几百万，日活跃用户有一万左右，传统的基于servlet的阻塞技术是一个连接启用一个线程，这样就无法满足这么多的活跃用户长连接。而作为传统实现comet的技术的定时刷新，由于需要在很短的间隔内不停发送请求用来获取服务状态，导致服务负载增大，而且考虑到在手机终端上，频繁的定时刷新请求会导致手机电量很快消耗 。在聊天消息的处理上，传统方式是将消息插入到数据库中，然后判断用户是否在线，如果在线侧投递给用户，同时将消息状态设置为已投递，如果没有侧保留，等用户下次登录时候发送离线消息给用户。由于网站活跃用户人数过多，这次对数据库的频繁访问会增加数据库压力导致系统故障的增加，而且这种方式也不能很好处理群组消息。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于Websocket协议的即时通讯方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于Websocket协议的即时通讯方法，在网络通讯层和业务逻辑层之间加入Websocket协议和消息队列服务HornetQ进行消息传输；

使用基于开源的网络处理框架netty的webbit框架提供websocket协议的基本服务，在websocket握手协议成功后，客户端与服务建立网络链接，发送认证登录信息，认证通过后，服务端启动消息队列服务HornetQ，将客户端登录用户加入到等待会话队列中等待消息的激活，收到激活消息后，通过websocket协议将消息返回给客户端。

本发明中，基于websocket的im技术， nio的高并发长连接，以及基于hornetq消息队列的高性能消息处理。通过websocket协议穿透防火墙发送即时消息数据，在消息队列服务HornetQ上注消息监听，快速处理用户消息。

本发明中，将多个队列同时绑定一个地址，用于实现群聊功能。

本发明中，设置有效时间，在有效时间内未能被处理的消息都会自动转到过期队列中，后台服务将这些过期的消息保存进数据库，在终端上线时进行提醒服务。

WebSocket是Html5一种新的协议，它实现了浏览器与服务器的全双工通信，HornetQ是一个支持集群和多种协议的可嵌入、高性能的异步消息系统，具有持久化的消息引擎性能和灵活的集群功能。

本发明采用了html5中的websocket来作为实时通讯的技术，目前支持websocket的浏览器有ie9，safari、firefox、chrome已经涵盖了所有的主流浏览器，在不支持websocket的浏览器上，本发明采用了flash作为替换方案。为了解决大量的长连接，底层采用了基于netty实现的nio框架，减少长连接所带来的传统线程池消耗，为了减轻数据库处理消息的压力，采用了hornetq作为高性能的队列服务，利用hornetq的多queue可以绑定同一个address的特性，将班级的address与用户个人queue绑定，轻松实现了群聊功能。为了使系统的负载能力大幅提供，本发明对每个消息都设置了有效时间，在有效时间内未能被处理的消息都会自动转到过期队列中，后台服务会自动将这些过期的消息保存进数据库，以备以后查询检索。

有益效果：本发明基于websocket、Hornetq的im方法，只需要使用一种通讯协议，就可以实现无缝接入手机、web、pc等多种不同形式的客户端，实现客户端和服务器的实时通信。基于hornetq的消息队列提供了高性能、高实时的消息处理机制。

本发明尤其是基于Websocket、Hornetq技术的web、手机、pc的实时聊天技术，在大量长连接情况下，聊天服务的性能平滑扩展问题，涉及到聊天服务器处理性能和扩展能力的提升。

本发明解决了高并发高链接情况下快速处理用户消息，提高系统的负载均衡能力，实现了长连接情况下聊天服务器的性能提升和能力的扩展，降低了频繁访问时数据库系统故障，有效的处理了群组消息。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明： 

图1为现有技术的传统示意图。

图2为基于Websocket协议的即时通讯技术示意图。

图3为基于Websocket协议的即时通讯架构图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明相对于现有技术，提供了一种基于Websocket协议的即时通讯方法，在网络通讯层和业务逻辑层之间加入Websocket协议和消息队列服务HornetQ进行消息传输；使用基于开源的网络处理框架netty的webbit框架提供websocket协议的基本服务，在websocket握手协议成功后，客户端与服务建立网络链接，发送认证登录信息，认证通过后，服务端启动消息队列服务HornetQ，将客户端登录用户加入到等待会话队列中等待消息的激活，收到激活消息后，通过websocket协议将消息返回给客户端。

本发明通过websocket协议穿透防火墙发送即时消息数据，在消息队列服务HornetQ上注消息监听，快速处理用户消息。本发明将多个队列同时绑定一个地址，用于实现群聊功能。本发明设置有效时间，在有效时间内未能被处理的消息都会自动转到过期队列中，后台服务将这些过期的消息保存进数据库，在终端上线时进行提醒服务。

本发明实现了web浏览器、手机终端、PC机相互访问时提高了访问速度，减少了数据库连接次数，实现了基于hornetq的多queue连接同一address的群组模式。并且在展现层中抽象出网络通讯层，更好的应用webscoket进行数据访问。

如图2所示，本发明在展现层中加入了网络通讯层，网络通讯层的作用是应用webscoket连接业务逻辑层，将前台资源例如图片、消息、语音等信息，传输到数据库或者其他终端设备。如果浏览器不支持webscoket，就使用flash作为替换方案，实现以上功能。同时，本发明利用hornetq技术，将多queue可以绑定同一个address，这就实现了群聊功能。在消息处理机制中，本发明采用了设置有效时间，在有效时间内未能被处理的消息都会自动转到过期队列中，后台服务会自动将这些过期的消息保存进数据库，在终端上线时进行提醒服务。

5.1 WebSocket介绍：

1、HTML5规范中定义，WebSocket在浏览器和服务器之间采用单socket全双工传输来“推送”和“拉取”信息。可以有效的避免Comet中存在的连接和移植问题。

2、在服务器和客户端之间，通过WebSocket协议在第一次“握手”时建立，同时它也是基于底层的TCP/IP协议。客户端和普通的浏览器一样通过80或443端口和服务器进行请求握手，服务器根据http header识别websocket请求，握手成功后就进入到数据的长连接传输阶段。

3、WebSocket的数据传输是基于帧的方式，数据以utf-8编码。Websocket使浏览器不需要安装插件，就可以实现web通信的高效性和稳定性。

4、websoclet数据帧能够以双通道模式发送和接受数据，成功链接后，客户端和服务器数据交互是通过浏览器里的websocket接口中onmessage和postmessage方法实现。

5.2 Html5 WebSocket在应用层的特点：

l 无缝穿过防火墙和路由器

l 支持跨域交流

l 兼容二进制数据

l 完美整合基于cookie的认证

l 支持http负载平衡

5.3 HornetQ 介绍：

HornetQ是一个支持集群和多种协议，可嵌入、高性能的异步消息系统，完全支持JMS，并能够定义属于自己的消息API，最大限度的提升了HornetQ的性能和灵活性。

5.4 HornetQ特点：

1、HornetQ在消息引擎方面具有持久化性能。

2、完全使用POJO设计，尽量不依赖第三方包，既可以独立运行也可以减少入侵性，同时可以与其他java应用程序服务器集成使用。

3、具有完善的错误处理机制，提供故障自动转移和服务器复制功能，可以减少消息丢失。

4、具有灵活的集群功能，提升性能的消息负载均衡，可以灵活的配置消息路由。

5、提供大量的管理API和监控服务器，可以无缝与应用程序服务器整合，共同工作再一个HA环境中。

如图3软件架构图所示，本实施案例采用了N层架构。层次之间采用松散耦合，即一个层次的修改，尽可能小的影响其他层次，最好是零更改。

N层架构包括：UI展现层、UI逻辑层、服务层、业务层、持久层。

UI展现层：提供给用户的web页面、手机终端页面、PC客户端界面。本层只提供交互的展现，例如web页面的布局、手机终端的屏幕分辨率、PC客户端的按钮。

UI逻辑层：基于UI展现层的UI逻辑，例如web页面具体下拉列表的实现类、手机终端的通信方式、PC客户端的按钮的实现类等。

服务层：也叫应用层，主要是将UI逻辑层的业务流进行粒度分析，制定出相应粒度方案，然后暴露服务、注册服务，最后根据具体的业务逻辑层的业务逻辑调用持久层，把最后结果返还给UI逻辑层。

业务层：也叫业务逻辑层，主要是提供整个系统的业务逻辑，来源是项目前期的需求分析后形成的领域模型。根据领域模型，抽象出具体的实体类、控制类、边界类，再根据具体实现类，制定出不同的实现算法，以供服务层调用，在业务层中，可以应用当前比较流行的spring框架。因为Spring框架拥有IOC和AOP特点。

持久层：提供数据库访问的便捷，将以二维表形式的数据库，orm成面向对象的对象实体。以供服务层调用。

接下来我们了解一下基于websocket、hornetq技术实现的校讯通互联网聊天服务的代码样列，其中包括AppServerHandler，UserSession，HornetPubsubImpl。

l AppServerHandler 处理客户端的登录请求，负责维护连接的合法性。AppServerHandler提供了一些方法。以下有具体的代码说明及具体实现。

AppServerHandler提供了以下几个重要的方法：

1. AppServerHandler()；构造函数

2. onOpen(WebSocketConnection connection)；新的WebSocket连接

3. onClose(WebSocketConnection connection)；关闭WebSocket连接

4. onMessage(WebSocketConnection connection, String message)；将前台的jason消息传递到后台

5. User authenticate(String from, String token)；用户鉴定

l UserSession 负责处理用户的消息请求，负责与hornetq服务的接口。UserSession提供了一些方法。以下有具体的代码说明及具体实现。

1. load(User user)；读取用户信息

2. get(String uid)；UserSession的get方法

3. attachConnection(WebSocketConnection connection)；建立连接

4. detachConnection(WebSocketConnection connection)；分离连接

5. cleanUp()；没有连接

6. process(String action, JsonObject jsonObject)；进程说明

7. process(MessageRequest req)；对process进行了重载

8. send(ResponseData data)；发送消息

l HornetPubsubImpl 负责hornetq队列服务的启动、监听、投递。HornetPubsubImpl提供了一些方法。以下有具体的代码说明及具体实现。

1. HornetPubsubImpl(ClientSession session)；构造函数

2. subscribe(String topic,   String queue, final SubscribeHandler handler)；建立queue

3. unsubscribe(String queue)；关闭queue

4. publish(String topic,  Object message, boolean duarble,long expir)；启动hornetq队列服务

5. serialize(Object o)；序列化

6. deserialize(byte[] in)；发序列化

在浏览器前端上，本发明抽象出了网络通讯层，如果浏览器支持webscoket就使用浏览器的原生websocket能力，如果浏览器不支持，就使用flash作为替换方案，经过实验证明，webscoket的实时性得到了很好的体现。

本实施例中可能涉及的英文名词以及中文含义对应如下：

HTTP  超文本传输协议

ie9   微软公司出品的网络浏览器

safari 苹果公司出品的网络浏览器

firefox MOZZLIA开源组织出品的网络浏览器

chrome  google公司出品的网络浏览器

WebSocket 网页套接字

HornetQ redhat开源的消息队列服务

Netty redhat开源的网络处理框架

Nio多路(non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络I/O

servlet在JAVA服务器上运行的小程序

queue  队列

comet 基于HTTP长连接的服务器推送技术

address 地址

IM 即时通讯

flash由macromedia公司推出的交互式矢量图和 Web 动画的标准

本发明提供了一种基于Websocket协议的即时通讯方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种基于Websocket协议的即时通讯方法，其特征在于，在网络通讯层和业务逻辑层之间加入Websocket协议和消息队列服务HornetQ进行消息传输；

使用基于开源的网络处理框架netty的webbit框架提供websocket协议的基本服务，在websocket握手协议成功后，客户端与服务建立网络链接，发送认证登录信息，认证通过后，服务端启动消息队列服务HornetQ，将客户端登录用户加入到等待会话队列中等待消息的激活，收到激活消息后，通过websocket协议将消息返回给客户端。

2.根据权利要求1所述的一种基于Websocket协议的即时通讯方法，其特征在于，通过websocket协议穿透防火墙发送即时消息数据，在消息队列服务HornetQ上注消息监听，快速处理用户消息。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于Websocket协议的即时通讯方法，其特征在于，将多个队列同时绑定一个地址，用于实现群聊功能。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于Websocket协议的即时通讯方法，其特征在于，设置有效时间，在有效时间内未能被处理的消息都会自动转到过期队列中，后台服务将这些过期的消息保存进数据库，在终端上线时进行提醒服务。

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