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    用Go+WebSocket快速实现一个chat服务

    作者:kevwan 时间:2021-04-29 17:42

    前言

    在 go-zero 开源之后,非常多的用户询问是否可以支持以及什么时候支持 websocket,终于在 v1.1.6 里面我们从框架层面让websocket 的支持落地了,下面我们就以 chat 作为一个示例来讲解如何用 go-zero 来实现一个 websocket 服务。

    整体设计

    我们以 zero-example 中的 chat 聊天室为例来一步步一讲解 websocket 的实现,分为如下几个部分:

    • 多客户端接入
    • 消息广播
    • 客户端的及时上线下线
    • 全双工通信【客户端本身是发送端,也是接收端】

    先放一张图,大致的数据传输:

    中间有个 select loop 就是整个 chat 的 engine。首先要支撑双方通信:

    • 得有一个交流数据的管道。客户端只管从 管道 读取/输送数据;
    • 客户端在线情况。不能说你下线了,还往你那传输数据;

    数据流

    数据流是 engine 的主要功能,先不急着看代码,我们先想 client 怎么接入并被 engine 感知:

    • 首先是从前端发 websocket 请求;
    • 建立连接;准备接收/发送通道;
    • 注册到 engine;

    // HTML 操作 {js}
    if (window["WebSocket"]) {
     conn = new WebSocket("ws://" + document.location.host + "/ws");
     conn.onclose = function (evt) {
      var item = document.createElement("div");
      item.innerHTML = "<b>Connection closed.</b>";
      appendLog(item);
     };
     ...
    }
    
    // 路由
    engine.AddRoute(rest.Route{
     Method: http.MethodGet,
     Path:  "/ws",
     Handler: func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
      internal.ServeWs(hub, w, r)
     },
    })
    
    // 接入逻辑
    func ServeWs(hub *Hub, w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
     // 将http请求升级为websocket
     conn, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil)
     ...
     // 构建client:hub{engine}, con{websocker conn}, send{channel buff}
     client := &Client{
     hub: hub,
     conn: conn,
     send: make(chan []byte, bufSize),
     }
     client.hub.register <- client
     // 开始客户端双工的通信,接收和写入数据
     go client.writePump()
     go client.readPump()
    }
    
    

    这样,新接入的 client 就被加入到 注册 通道中。

    hub engine

    发出了 注册 的动作,engine 会怎么处理呢?

    type Hub struct {
     clients map[*Client]bool // 上线clients
     broadcast chan []byte  // 客户端发送的消息 ->广播给其他的客户端
     register chan *Client   // 注册channel,接收注册msg
     unregister chan *Client  // 下线channel
    }
    
    func (h *Hub) Run() {
     for {
     select {
      // 注册channel:存放到注册表中,数据流也就在这些client中发生
     case client := <-h.register:
      h.clients[client] = true
      // 下线channel:从注册表里面删除
     case client := <-h.unregister:
      if _, ok := h.clients[client]; ok {
      delete(h.clients, client)
      close(client.send)
      }
      // 广播消息:发送给注册表中的client中,send接收到并显示到client上
     case message := <-h.broadcast:
      for client := range h.clients {
      select {
      case client.send <- message:
      default:
       close(client.send)
       delete(h.clients, client)
      }
      }
     }
     }
    }
    
    

    接收注册消息 -> 加入全局注册表

    如果 engine.broadcast 接收到,会将 msg 传递给 注册表 的 client.sendChan
    这样从 HTML -> client -> hub -> other client 的整个数据流就清晰了。

    广播数据

    上面说到 engine.broadcast 接收到数据,那从页面开始,数据是怎么发送到这?

    func (c *Client) readPump() {
     ...
     for {
      // 1
     _, message, err := c.conn.ReadMessage()
     if err != nil {
      if websocket.IsUnexpectedCloseError(err, websocket.CloseGoingAway, websocket.CloseAbnormalClosure) {
      log.Printf("error: %v", err)
      }
      break
     }
     message = bytes.TrimSpace(bytes.Replace(message, newline, space, -1))
      // 2.
     c.hub.broadcast <- message
     }
    }
    
    • 从 conn 中不断读取 msg【页面点击后传递】
    • 将 msg 传入 engine.broadcast,从而广播到其他的 client
    • 当出现发送异常或者是超时,异常退出时,会触发下线 client

    同时要知道,此时发送消息的 client 不止有一个,可能会有很多个。那发送到其他client,client 从自己的 send channel 中读取消息即可:

    func (c *Client) writePump() {
     // 写超时控制
     ticker := time.NewTicker(pingPeriod)
     ...
     for {
     select {
     case message, ok := <-c.send:
       // 当接收消息写入时,延长写超时时间。
      c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
      ...
      w, err := c.conn.NextWriter(websocket.TextMessage)
      ...
      w.Write(message)
    
      // 依次读取 send 中消息,并write
      n := len(c.send)
      for i := 0; i < n; i++ {
      w.Write(newline)
      w.Write(<-c.send)
      }
       ...
     case <-ticker.C:
      c.conn.SetWriteDeadline(time.Now().Add(writeWait))
      ...
     }
     }
    }
    
    

    上面也说了,send 有来自各自客户端中发送的msg:所以当检测到 send 有数据,就不断接收消息并写入当前 client;同时当写超时,会检测websocket长连接是否还存活,存活则继续读 send chan,断开则直接返回。

    完整示例代码
    https://github.com/zeromicro/zero-examples/tree/main/chat

    总结

    本篇文章从使用上介绍如何结合 go-zero 开始你的 websocket 项目,开发者可以按照自己的需求改造。

    js
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