Java 上的 WebSocket：构建实时应用

引言：为什么 WebSocket 是 Java 实时应用的标准

现代 Web 应用要求客户端与服务器之间进行即时数据交换。传统的基于"请求-响应"模型的 HTTP 协议，对于需要极低延迟的场景（如在线聊天、股票行情、多人在线游戏或实时监控面板）并不理想。

WebSocket 协议通过建立客户端与服务器之间的持久双向连接解决了这一问题。在初始 HTTP 握手之后，连接"升级"为 WebSocket，数据以帧的形式传输，无需额外头部信息。Java 凭借其强大的标准库和框架，为使用 WebSocket 提供了出色的工具。

在本文中，我们将探讨如何使用 Jakarta WebSocket API（原 Java EE WebSocket）在 Java 中构建一个完整的实时应用。您将了解服务器配置、消息处理、会话管理以及典型的架构设计模式。

Java 中 WebSocket 的基础知识：Jakarta WebSocket API

从 Java EE 7（Jakarta EE）开始，标准平台中加入了 JSR 356——Java WebSocket API。这意味着创建 WebSocket 服务器无需引入第三方库，只需一个支持 Jakarta EE 的 Servlet 容器（例如 Apache Tomcat 9+、Jetty 10+、WildFly）即可。

创建 WebSocket 端点

核心元素是一个使用 @ServerEndpoint 注解的端点类。在该类中，我们定义在连接建立、收到消息、发生错误或连接关闭时调用的方法。

import jakarta.websocket.*;
import jakarta.websocket.server.ServerEndpoint;
import java.io.IOException;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

@ServerEndpoint("/chat")
public class ChatEndpoint {

    private static final Set<Session> sessions = new CopyOnWriteArraySet<>();

    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        sessions.add(session);
        broadcast("用户已连接。当前在线：" + sessions.size());
    }

    @OnMessage
    public void onMessage(String message, Session session) {
        broadcast("[" + session.getId() + "]: " + message);
    }

    @OnClose
    public void onClose(Session session) {
        sessions.remove(session);
        broadcast("用户已断开。剩余：" + sessions.size());
    }

    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable throwable) {
        System.err.println("会话 " + session.getId() + " 发生错误：" + throwable.getMessage());
    }

    private void broadcast(String message) {
        for (Session s : sessions) {
            if (s.isOpen()) {
                try {
                    s.getBasicRemote().sendText(message);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

在此示例中：

• @ServerEndpoint("/chat") — 指定端点可通过相对路径 /chat 访问。
• CopyOnWriteArraySet — 用于存储活动会话的线程安全集合。
• @OnOpen — 在建立连接时调用。
• @OnMessage — 在收到文本消息时调用。
• @OnClose — 在连接关闭时调用。
• @OnError — 错误处理。

客户端 JavaScript

只需一个包含 JavaScript 的简单 HTML 文件即可测试服务器：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>WebSocket Chat</title>
</head>
<body>
    <div id="messages"></div>
    <input type="text" i