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websocket：二、Golang实现Websocket消息通知

websocket：二、Golang实现Websocket消息通知

我们在设计产品的时候通常都会遇到消息通知的时候，比如用户下单支付成功，比如用户有站内信来可以实时通知。而http是单向的，客户端请求，服务端返回，这次请求就已经结束。而websocket可以保持连接实现长连接，在遇到通知时往往使用websocket来达到服务端主动向客户端发送消息的目的。

我们的目标是实现服务端主动向某个用户发消息。所以要做到一下四步。

  1. 建立连接(保持连接)
  2. 断开连接(删除连接)
  3. 维护连接(心跳检测)
  4. 接收消息
  5. 发送消息

我们这里使用到 github.com/gorilla/websocket 包。

准备工作

首先是定义一个客户端连接的结构，先有了连接的结构才能保存连接，ID是一个客户端连接的id，而Socket是真正的客户端连接

// 客户端连接信息
type Client struct {
	ID            string          // 连接ID
	AccountId     string          // 账号id, 一个账号可能有多个连接
	Socket        *websocket.Conn // 连接
	HeartbeatTime int64           // 前一次心跳时间
}

然后定义一个客户端管理，来管理所有的客户端连接,并且实例化为一个全局的变量。

// 消息类型
const (
	MessageTypeHeartbeat = "heartbeat" // 心跳
	MessageTypeRegister  = "register"  // 注册

	HeartbeatCheckTime = 9  // 心跳检测几秒检测一次
	HeartbeatTime      = 20 // 心跳距离上一次的最大时间

	ChanBufferRegister = 100 // 注册chan缓冲
	ChanBufferUnregister = 100 // 注销chan大小
)

// 客户端管理
type ClientManager struct {
	Clients  map[string]*Client  // 保存连接
	Accounts map[string][]string // 账号和连接关系,map的key是账号id即：AccountId，这里主要考虑到一个账号多个连接
	mu       *sync.Mutex
}

// 定义一个管理Manager
var Manager = ClientManager{
	Clients:  make(map[string]*Client),  // 参与连接的用户，出于性能的考虑，需要设置最大连接数
	Accounts: make(map[string][]string), // 账号和连接关系
	mu:       new(sync.Mutex),
}

var (
	RegisterChan   = make(chan *Client, ChanBufferRegister) // 注册
	unregisterChan = make(chan *Client, ChanBufferUnregister) // 注销
)

这里还要封装一下服务器给客户端发消息的格式，以便客户端连接成功后服务端给客户端回复消息

// 封装回复消息
type ServiceMessage struct {
    Type    string                `json:"type"` // 类型
    Content ServiceMessageContent `json:"content"`
}
type ServiceMessageContent struct {
    Body     string `json:"body"`      // 主要数据
    MetaData string `json:"meta_data"` // 扩展数据
}

func CreateReplyMsg(t string, content ServiceMessageContent) []byte {
    replyMsg := ServiceMessage{
        Type:    t,
        Content: content,
    }
    msg, _ := json.Marshal(replyMsg)
    return msg
}

管理连接

建立连接和断开连接

连接保持在Manager里的Clients,和Accounts。Clients用于保存每个与客户端通信的连接。而Account保持者连接id与连接分类(Category)的绑定关系。

// 注册注销
func register() {
	for {
		select {
		case conn := <-RegisterChan: // 新注册，新连接
			// 加入连接,进行管理
			accountBind(conn)

			// 回复消息
			content := CreateReplyMsg(MessageTypeRegister, ServiceMessageContent{})
			_ = conn.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, content)

		case conn := <-unregisterChan: // 注销，或者没有心跳
			// 关闭连接
			_ = conn.Socket.Close()

			// 删除Client
			unAccountBind(conn)
		}
	}
}

// 绑定账号
func accountBind(c *Client) {
	Manager.mu.Lock()
	defer Manager.mu.Unlock()

	// 加入到连接
	Manager.Clients[c.ID] = c

	// 加入到绑定
	if _, ok := Manager.Accounts[c.AccountId]; ok { // 该账号已经有绑定，就追加一个绑定
		Manager.Accounts[c.AccountId] = append(Manager.Accounts[c.AccountId], c.ID)
	} else { // 没有就新增一个账号的绑定切片
		Manager.Accounts[c.AccountId] = []string{c.ID}
	}
}

// 解绑账号
func unAccountBind(c *Client) {
	Manager.mu.Lock()
	defer Manager.mu.Unlock()

	// 取消连接
	delete(Manager.Clients, c.ID)

	// 取消绑定
	if len(Manager.Accounts[c.AccountId]) > 0 {
		for k, clientId := range Manager.Accounts[c.AccountId] {
			if clientId == c.ID { // 找到绑定客户端Id
				Manager.Accounts[c.AccountId] = append(Manager.Accounts[c.AccountId][:k], Manager.Accounts[c.AccountId][k+1:]...)
			}
		}
	}
}
维护连接(心跳检测)

每隔一段时间，就检测一次心跳，如果上次心跳时间超过了HeartbeatTime时间视为已经断开连接。

// 维持心跳
func heartbeat() {
	for {
		// 获取所有的Clients
		Manager.mu.Lock()
		clients := make([]*Client, len(Manager.Clients))
		for _, c := range Manager.Clients {
			clients = append(clients, c)
		}
		Manager.mu.Unlock()

		for _, c := range clients {
			if time.Now().Unix()-c.HeartbeatTime > HeartbeatTime {
				unAccountBind(c)
			}
		}

		time.Sleep(time.Second * HeartbeatCheckTime)
	}
}
管理连接
// 管理连接
func Start() {
	// 检查心跳
	go func() {
		defer func() {
			if r := recover(); r != nil {
				log.Println(r)
			}
		}()
		heartbeat()
	}()

	// 注册注销
	go func() {
		defer func() {
			if r := recover(); r != nil {
				log.Println(r)
			}
		}()
		register()
	}()
}

收发消息

根据账号获取连接
// 根据账号获取连接
func GetClient (accountId string) []*Client{
	clients := make([]*Client,0)
	
	Manager.mu.Lock()
	defer Manager.mu.Unlock()
	
	if len(Manager.Accounts[accountId]) > 0 {
		for _,clientId := range Manager.Accounts[accountId] {
			if c,ok := Manager.Clients[clientId]; ok {
				clients = append(clients,c)
			}
		}
	}
	
	return clients
}
读取客户端的消息

我们这是只是心跳用到了，所以只要判断客户端是心跳消息，然后回复即可。

// 读取信息，即收到消息
func (c *Client) Read() {
    defer func() {
        _ = c.Socket.Close()
    }()
   for {
       // 读取消息
       _, body, err := c.Socket.ReadMessage()
       if err != nil {
           break
       }

       var msg struct {
           Type string `json:"type"`
       }
       err = json.Unmarshal(body, &msg)
       if err != nil {
           log.Println(err)
           continue
       }

       if msg.Type == MessageTypeHeartbeat { // 维持心跳消息
           // 刷新连接时间
           c.HeartbeatTime = time.Now().Unix()

           // 回复心跳
           replyMsg := CreateReplyMsg(MessageTypeHeartbeat, ServiceMessageContent{})
           err = c.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, replyMsg)
           if err != nil {
               log.Println(err)
           }
           continue
       }
   }
}
对客户端发送消息

只要找到连接，对连接发送消息即可。

// 发送消息
func Send(accounts []string,message ServiceMessage) error{
    msg,err := json.Marshal(message)
    if err != nil {
        return err
    }

    for _,accountId := range accounts{
        // 获取连接id
        clients := GetClient(accountId)

        // 发送消息
        for _,c := range clients {
            _ = c.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
        }
    }

    return nil
}
请求调用

这里对http请求升级为websocket,然后单独建立一个goroutine去维持连接。下面类似这样调用，但是鉴权，日志等很多细节不完善，只是提供一个思路。

package wesocket

import (
    websocket2 "demo/websocket"
    "fmt"
    "github.com/gin-gonic/gin"
    "github.com/gorilla/websocket"
    "github.com/rs/xid"
    "log"
    "net/http"
    "time"
)

type MessageNotifyRequest struct {
    UserId    string `form:"user_id"`
}

func MessageNotify(ctx *gin.Context) {
    // 获取参数
    var params MessageNotifyRequest
    if err := ctx.ShouldBindQuery(&params); err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    // TODO: 鉴权

    // 将http升级为websocket
    conn, err := (&websocket.Upgrader{
        // 1. 解决跨域问题
        CheckOrigin: func(r *http.Request) bool {
            return true
        },
    }).Upgrade(ctx.Writer, ctx.Request, nil) // 升级
    if err != nil {
        log.Println(err)
        http.NotFound(ctx.Writer, ctx.Request)
        return
    }

    // 创建一个实例连接
    ConnId := xid.New().String()
    client := &websocket2.Client{
        ID:            ConnId, // 连接id
        AccountId:      fmt.Sprintf("%s", params.UserId),
        HeartbeatTime: time.Now().Unix(),
        Socket:        conn,
    }

    // 用户注册到用户连接管理
    websocket2.RegisterChan <- client

    // 读取信息
    go func() {
        defer func() {
            if r := recover(); r != nil {
                log.Printf("MessageNotify read panic: %+v
",r)
            }
        }()

        client.Read()
    }()
}

总结

用websocket做消息通知，对于后端来说，主要是绑定连接和管理连接，绑定连接就是用户id和websocket连接建立一个绑定关系，而管理连接就是存储连接，删除连接，维护连接的健康(心跳检测)，其次就是定义服务端接收和发送数据的格式。总体大概就是这样一个思路。

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