用Go+WebSocket快速实现一个chat服务

时间：2021-04-04 09:37:19|栏目：Golang|点击：次

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