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在SpringBoot中实现WebSocket会话管理的方案

 更新时间：2023年11月24日 08:39:46   作者：一只爱撸猫的程序猿  
在构建实时通信应用时,WebSocket 无疑是一个强大的工具,SpringBoot提供了对WebSocket的支持,本文旨在探讨如何在 Spring Boot 应用中实现 WebSocket 会话管理,我们将通过一个模拟的场景一步步展开讨论,需要的朋友可以参考下

场景设定

假设我们正在开发一个在线聊天应用，该应用需要实现以下功能：

  • 用户可以通过 WebSocket 实时发送和接收消息。
  • 系统需要跟踪用户的会话状态，以便在用户重新连接时恢复状态。
  • 为了提高效率和安全性，我们需要监控空闲连接并及时关闭它们。

基于这个场景，我们将探讨四种实现 WebSocket 会话管理的策略：

1. 使用现有的会话标识符

一种常见的做法是利用 HTTP 会话（例如，通过 cookies）来管理 WebSocket 会话。

实现方法：

  • 在 WebSocket 握手阶段，从 HTTP 请求中提取会话标识符。
  • 将 WebSocket 会话与提取的会话标识符关联。
import org.springframework.http.server.ServerHttpRequest;
import org.springframework.http.server.ServerHttpResponse;
import org.springframework.http.server.ServletServerHttpRequest;
import org.springframework.web.socket.WebSocketHandler;
import org.springframework.web.socket.server.support.HttpSessionHandshakeInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.Map;

public class MyHandshakeInterceptor extends HttpSessionHandshakeInterceptor {
    
    @Override
    public boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Map<String, Object> attributes) throws Exception {
        if (request instanceof ServletServerHttpRequest) {
            ServletServerHttpRequest servletRequest = (ServletServerHttpRequest) request;
            HttpSession session = servletRequest.getServletRequest().getSession();
            attributes.put("HTTP_SESSION_ID", session.getId());
        }
        return super.beforeHandshake(request, response, wsHandler, attributes);
    }
}

这个拦截器需要在 WebSocket 的配置类中注册。例如，在 WebSocketConfig 类中，你可以这样注册拦截器：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.EnableWebSocket;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketConfigurer;
import org.springframework.web.socket.config.annotation.WebSocketHandlerRegistry;

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {

    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        registry.addHandler(new MyWebSocketHandler(), "/ws")
                .addInterceptors(new MyHandshakeInterceptor())
                .setAllowedOrigins("*");
        // 你也可以添加 .withSockJS() 如果你需要SockJS支持
    }

    // ...其他配置...
}

2. 自定义协议消息

另一种方法是在 WebSocket 连接中定义自己的消息格式，包含会话管理信息。

实现方法：

  • 定义消息格式（如 JSON），包含会话信息。
  • 在连接建立后，通过 WebSocket 发送和接收这些自定义消息。
@Controller
public class WebSocketController {
    
    @Autowired
    private WebSocketSessionManager sessionManager;

    @MessageMapping("/sendMessage")
    public void handleSendMessage(ChatMessage message, SimpMessageHeaderAccessor headerAccessor) {
        String sessionId = (String) headerAccessor.getSessionAttributes().get("HTTP_SESSION_ID");
        // 使用 sessionId 处理消息
        // 可以通过 sessionManager 获取用户信息
    }

    // ...其他消息处理方法...
}

3. 连接映射

将每个 WebSocket 连接映射到特定的用户会话。

实现方法：

  • 在连接建立时，从 WebSocket 握手信息中获取用户身份。
  • 维护一个映射，关联 WebSocket 会话 ID 和用户会话。
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; 
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler; 
import java.util.Iterator; 
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.Map;

@Component
public class WebSocketSessionManager extends TextWebSocketHandler {

    @Autowired
    private WebSocketHandler webSocketHandler;
    
    private Map<String, String> sessionMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private Map<String, Long> lastActiveTimeMap = new ConcurrentHashMap<>();

    public void registerSession(String websocketSessionId, String userSessionId) {
        sessionMap.put(websocketSessionId, userSessionId);
        lastActiveTimeMap.put(websocketSessionId, System.currentTimeMillis());
    }

    public String getUserSessionId(String websocketSessionId) {
        return sessionMap.get(websocketSessionId);
    }

    public void updateLastActiveTime(String websocketSessionId) {
        lastActiveTimeMap.put(websocketSessionId, System.currentTimeMillis());
    }

    public Long getLastActiveTime(String websocketSessionId) {
        return lastActiveTimeMap.get(websocketSessionId);
    }

    public void checkAndCloseInactiveSessions(long timeout) {
        long currentTime = System.currentTimeMillis();
        lastActiveTimeMap.entrySet().removeIf(entry -> {
            String sessionId = entry.getKey();
            long lastActiveTime = entry.getValue();

            if (currentTime - lastActiveTime > timeout) {
                closeSession(sessionId);  // 关闭会话
                sessionMap.remove(sessionId);  // 从用户会话映射中移除
                return true;  // 从活跃时间映射中移除
            }
            return false;
        });
    }

    private void closeSession(String websocketSessionId) {
        // 逻辑来关闭 WebSocket 会话
        // 可能需要与 webSocketHandler 交互
    }
    
    public void unregisterSession(String websocketSessionId) {
        sessionMap.remove(websocketSessionId);
    }
    // 可以添加注销会话的方法等
}

4. 心跳和超时机制

实现心跳消息和超时机制，以管理会话的生命周期。

实现方法：

  • 客户端定时发送心跳消息。
  • 服务端监听这些消息，并实现超时逻辑。
function sendHeartbeat() {
    if (stompClient && stompClient.connected) {
        stompClient.send("/app/heartbeat", {}, JSON.stringify({ timestamp: new Date() }));
    }
}
setInterval(sendHeartbeat, 10000); // 每10秒发送一次心跳

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.messaging.handler.annotation.MessageMapping;
import org.springframework.stereotype.Controller;

@Controller
public class HeartbeatController {

    @Autowired
    private WebSocketSessionManager sessionManager;

    @MessageMapping("/heartbeat")
    public void handleHeartbeat(HeartbeatMessage message, SimpMessageHeaderAccessor headerAccessor) {
        String websocketSessionId = headerAccessor.getSessionId();
        sessionManager.updateLastActiveTime(websocketSessionId);
        // 根据需要处理其他逻辑
    }
}

使用 Spring 的定时任务功能来定期执行会话超时检查，ScheduledTasks 类中的 checkInactiveWebSocketSessions 方法每5秒执行一次，调用 WebSocketSessionManager 的 checkAndCloseInactiveSessions 方法来检查和关闭超时的会话。

import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

@EnableScheduling
@Component
public class ScheduledTasks {

    @Autowired
    private WebSocketSessionManager sessionManager;

    // 定义超时阈值，例如30分钟
    private static final long TIMEOUT_THRESHOLD = 30 * 60 * 1000;

    @Scheduled(fixedRate = 5000) // 每5秒执行一次
    public void checkInactiveWebSocketSessions() {
        sessionManager.checkAndCloseInactiveSessions(TIMEOUT_THRESHOLD);
    }
}

补充：在 WebSocket 连接关闭或用户注销时，可以调用 unregisterSession 方法来清理会话信息。当 WebSocket 连接关闭时，afterConnectionClosed 方法会被调用，这时我们可以通过 sessionManager 移除对应的会话信息。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.socket.CloseStatus;
import org.springframework.web.socket.WebSocketSession;
import org.springframework.web.socket.handler.TextWebSocketHandler;

public class MyWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler {

    @Autowired
    private WebSocketSessionManager sessionManager;

    @Override
    public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
        String websocketSessionId = session.getId();
        sessionManager.unregisterSession(websocketSessionId);
        // 进行其他清理工作
    }

    // 实现其他必要的方法
}

总结

实现 WebSocket 会话管理需要综合考虑应用的需求和架构特点。Spring Boot 提供了实现这些功能的强大支持，但正确地应用这些工具和策略是成功的关键。通过本文的讨论，我们看到了如何在一个实际场景中一步步地思考和实现有效的 WebSocket 会话管理。

以上就是在SpringBoot中实现WebSocket会话管理的方案的详细内容，更多关于SpringBoot实现WebSocket会话的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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