Spring Boot中的WebSocket技术实现

WebSocket协议基础

WebSocket作为现代实时通信的核心技术，通过全双工TCP通道实现了接近实时的数据传输能力。该协议主要包含以下核心特性：

协议特点与通信机制

1. 全双工通信：与HTTP等传统协议不同，WebSocket允许客户端和服务端同时发送和接收数据，消除了请求-响应模式的限制
2. 消息类型支持：协议原生定义文本(text)和二进制(binary)两种消息格式，开发者可根据场景灵活选择
3. 子协议扩展：通常配合STOMP(Simple Text-Oriented Messaging Protocol)等高层协议使用，实现结构化消息传递

连接建立过程

WebSocket通过特殊的握手过程建立持久连接：

客户端请求示例：
GET /chat HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZSB3aGljaCBrZXk=服务端响应示例：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzh5fWusIqFw=

握手流程包含三个关键阶段：

1. 客户端发送包含Upgrade: websocket头的HTTP请求
2. 服务端返回101状态码确认协议切换
3. 通过Sec-WebSocket-Key和Sec-WebSocket-Accept完成安全验证

STOMP子协议架构

STOMP作为WebSocket的上层协议提供消息代理功能：

// Spring Boot中的STOMP配置示例
@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class WebSocketConfig implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {@Overridepublic void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry config) {config.enableSimpleBroker("/topic");config.setApplicationDestinationPrefixes("/app");}@Overridepublic void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {registry.addEndpoint("/ws").withSockJS();}
}

该配置实现了：

• 消息代理前缀设置(/topic)
• 应用目标前缀定义(/app)
• STOMP端点注册(/ws)

与传统方案的对比优势

特性	WebSocket	HTTP轮询
延迟	毫秒级	秒级
带宽消耗	低(持久连接)	高(重复头信息)
服务器压力	恒定连接数	高频新建连接
消息方向	双向	单向
协议开销	一次握手	每次请求握手

实际测试表明，在每秒1000条消息的场景下，WebSocket的CPU占用率比HTTP轮询降低约60%，网络流量减少75%以上。这种效率优势在实时聊天、金融行情推送等高频交互场景中尤为明显。

Spring Boot集成WebSocket

核心依赖配置

在Spring Boot项目中集成WebSocket只需添加spring-boot-starter-websocket依赖，该starter会自动配置必要的WebSocket基础设施。典型Gradle配置如下：

dependencies {implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-websocket'implementation 'org.webjars:sockjs-client:1.5.1'implementation 'org.webjars:stomp-websocket:2.3.4'implementation 'com.fasterxml.jackson.datatype:jackson-datatype-jsr310'
}

关键依赖说明：

• sockjs-client：提供浏览器兼容性支持
• stomp-websocket：实现STOMP协议客户端
• jackson-datatype-jsr310：处理Java 8时间类型序列化

消息代理配置

通过实现WebSocketMessageBrokerConfigurer接口进行消息代理配置：

@Configuration
@EnableWebSocketMessageBroker
public class UserSocketConfiguration implements WebSocketMessageBrokerConfigurer {@Overridepublic void configureMessageBroker(MessageBrokerRegistry config) {config.enableSimpleBroker("/topic");config.setApplicationDestinationPrefixes("/app");}@Overridepublic void registerStompEndpoints(StompEndpointRegistry registry) {registry.addEndpoint("/logs").withSockJS();}
}

配置要点：

1. enableSimpleBroker("/topic")：启用内存消息代理，处理/topic前缀的消息
2. setApplicationDestinationPrefixes("/app")：定义应用消息前缀
3. withSockJS()：启用SockJS回退选项

消息发送实现

使用MessageSendingOperations接口实现消息发送：

@Component
@AllArgsConstructor
public class UserSocket {private final MessageSendingOperations messageSendingOperations;public void sendUserEvent(Map event) {Map message = new HashMap<>(){{put("event", event);put("version", "1.0");put("time", LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));}};messageSendingOperations.convertAndSend("/topic/user-logs", message);}
}

消息处理流程：

1. 构造包含事件数据、版本和时间戳的消息体
2. 通过convertAndSend方法发送到指定主题
3. 所有订阅/topic/user-logs的客户端将实时接收消息

客户端实现示例

浏览器端使用SockJS+STOMP的典型实现：

let stompClient = null;function connect() {let socket = new SockJS('/logs');stompClient = Stomp.over(socket);stompClient.connect({}, function(frame) {stompClient.subscribe('/topic/user-logs', function(response) {showLogs(JSON.parse(response.body));});});
}function showLogs(message) {console.log('Received:', message);
}

跨应用通信实现

其他Spring Boot应用可通过WebSocketStompClient接入：

@Configuration
public class UserSocketConfiguration {@Beanpublic WebSocketStompClient