Einen WebSocket-Server in Java schreiben

Dieses Beispiel zeigt Ihnen, wie Sie einen WebSocket-API-Server mit Oracle Java erstellen.

Obwohl andere serverseitige Sprachen verwendet werden können, um einen WebSocket-Server zu erstellen, verwendet dieses Beispiel Oracle Java, um den Beispielcode zu vereinfachen.

Dieser Server entspricht RFC 6455 und behandelt daher nur Verbindungen von Chrome ab Version 16, Firefox 11, IE 10 und höher.

In diesem Artikel

Erste Schritte

WebSockets kommunizieren über eine TCP (Transmission Control Protocol)-Verbindung. Die ServerSocket-Klasse von Java befindet sich im java.net-Paket.

ServerSocket

Der ServerSocket-Konstruktor akzeptiert einen einzelnen Parameter port vom Typ int.

Wenn Sie die ServerSocket-Klasse instanziieren, wird sie an die Portnummer gebunden, die Sie durch das port-Argument angegeben haben.

Hier ist eine Implementierung, aufgeteilt in Teile:

java
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;
import java.util.Scanner;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class WebSocket {
  public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchAlgorithmException {
    ServerSocket server = new ServerSocket(80);
    try {
      System.out.println("Server has started on 127.0.0.1:80.\r\nWaiting for a connection…");
      Socket client = server.accept();
      System.out.println("A client connected.");

Socket-Methoden

java.net.Socket.getInputStream()

Gibt einen Eingabestrom für diesen Socket zurück.

java.net.Socket.getOutputStream()

Gibt einen Ausgabestrom für diesen Socket zurück.

OutputStream-Methoden

java

write(byte[] b, int off, int len)

Schreibt len Bytes aus dem angegebenen Bytearray, beginnend bei Offset off, in diesen Ausgabestrom.

InputStream-Methoden

java

read(byte[] b, int off, int len)

Liest bis zu len Bytes Daten aus dem Eingabestrom in ein Bytearray.

Lassen Sie uns unser Beispiel erweitern.

java
InputStream in = client.getInputStream();
OutputStream out = client.getOutputStream();
Scanner s = new Scanner(in, "UTF-8");

Wenn ein Client eine Verbindung zu einem Server herstellt, sendet er eine GET-Anfrage, um die Verbindung von einer einfachen HTTP-Anfrage auf einen WebSocket aufzurüsten. Dies wird als Handshaking bezeichnet.

java
try {
  String data = s.useDelimiter("\\r\\n\\r\\n").next();
  Matcher get = Pattern.compile("^GET").matcher(data);

Das Erstellen der Antwort ist einfacher, als zu verstehen, warum Sie es auf diese Weise tun müssen.

Sie müssen:

Den Wert des Sec-WebSocket-Key-Request-Headers ohne führende und nachfolgende Leerzeichen erhalten
Ihn mit "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" verknüpfen
SHA-1 und Base64 davon berechnen
Ihn als Wert des Sec-WebSocket-Accept-Response-Headers als Teil einer HTTP-Antwort zurückschreiben.

java
if (get.find()) {
  Matcher match = Pattern.compile("Sec-WebSocket-Key: (.*)").matcher(data);
  match.find();
  byte[] response = ("HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
    + "Connection: Upgrade\r\n"
    + "Upgrade: websocket\r\n"
    + "Sec-WebSocket-Accept: "
    + Base64.getEncoder().encodeToString(MessageDigest.getInstance("SHA-1").digest((match.group(1) + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11").getBytes("UTF-8")))
    + "\r\n\r\n").getBytes("UTF-8");
  out.write(response, 0, response.length);

Nachrichten dekodieren

Nach einem erfolgreichen Handshake kann der Client Nachrichten an den Server senden, aber jetzt sind diese kodiert.

Wenn wir "abcdef" senden, erhalten wir diese Bytes:

129 134 167 225 225 210 198 131 130 182 194 135

129:
FIN (Ist dies die gesamte Nachricht?) RSV1 RSV2 RSV3 Opcode

1 0 0 0 0x1=0001

FIN: Sie können Ihre Nachricht in Frames senden, aber jetzt halten Sie es einfach. Opcode 0x1 bedeutet, dass dies ein Text ist. Vollständige Liste der Opcodes
134:

Wenn das zweite Byte minus 128 zwischen 0 und 125 liegt, ist dies die Länge der Nachricht. Wenn es 126 ist, sind die folgenden 2 Bytes (16-Bit-Unsigned-Integer), wenn 127, die folgenden 8 Bytes (64-Bit-Unsigned-Integer, das höchstwertige Bit MUSS 0 sein) die Länge.

Hinweis: Es kann 128 annehmen, da das erste Bit immer 1 ist.
167, 225, 225 und 210 sind die Bytes des Schlüssels zum Dekodieren. Sie ändern sich jedes Mal.
Die verbleibenden kodierten Bytes sind die Nachricht.

Dekodierungsalgorithmus

Dekodiertes Byte = Kodiertes Byte XOR (Position des kodierten Bytes BITWEISE UND 0x3)tes Byte des Schlüssels

Beispiel in Java:

java
          byte[] decoded = new byte[6];
          byte[] encoded = new byte[] { (byte) 198, (byte) 131, (byte) 130, (byte) 182, (byte) 194, (byte) 135 };
          byte[] key = new byte[] { (byte) 167, (byte) 225, (byte) 225, (byte) 210 };
          for (int i = 0; i < encoded.length; i++) {
            decoded[i] = (byte) (encoded[i] ^ key[i & 0x3]);
          }
        }
      } finally {
        s.close();
      }
    } finally {
      server.close();
    }
  }
}

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