WebSocket協議屬於HTML5標準，越來越多瀏覽器已經原生支援WebSocket，它能讓客戶端和服務端實現雙向通訊。在客戶端和伺服器端建立一條WebSocket連線後，伺服器端訊息可直接傳送到客戶端，從而打破傳統的請求響應模式，避免了無意義的請求。比如傳統的方式可能會使用AJAX不斷請求伺服器端，而WebSocket則可以直接傳送資料到客戶端且客戶端不必請求。同時，由於有了瀏覽器的原生支援，編寫客戶端應用程式也變得更加便捷且不必依賴第三方外掛。另外，WebSocket協議摒棄了HTTP協議繁瑣的請求頭，而是以資料幀的方式進行傳輸，效率更高。

圖為WebSocket協議通訊的過程，首先客戶端會傳送一個握手包告訴伺服器端我想升級成WebSocket，不知道你伺服器端是否同意，這時如果伺服器端支援WebSocket協議則會返回一個握手包告訴客戶端沒問題，升級已確認。然後就成功建立起了一條WebSocket連線，該連線支援雙向通訊，並且使用WebSocket協議的資料幀格式傳送訊息。

握手過程需要說明下，為了讓WebSocket協議能和現有HTTP協議Web架構互相相容，所以WebSocket協議的握手要基於HTTP協議，比如客戶端會傳送類似如下的HTTP報文到伺服器端請求升級為WebSocket協議，其中包含的Upgrade: websocket就是告訴伺服器端我想升級協議：

    GET ws://localhost:8080/hello HTTP/1.1
    Origin: http://localhost:8080
    Connection: Upgrade
    Host: localhost:8080
    Sec-WebSocket-Key: uRovscZjNol/umbTt5uKmw==
    Upgrade: websocket
    Sec-WebSocket-Version: 13

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7

此時如果伺服器端支援WebSocket協議，則它會傳送一個同意客戶端升級協議的報文，具體報文類似如下，其中Upgrade: websocket就是告訴客戶端我同意你升級協議：

    HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake
    Date: Fri, 10 Feb 2016 17:38:18 GMT
    Connection: Upgrade
    Server: Kaazing Gateway
    Upgrade: WebSocket
    Sec-WebSocket-Accept: rLHCkw/SKsO9GAH/ZSFhBATDKrU=

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

完成如上握手後，HTTP協議連線就被打破，接下去則是開始使用WebSocket協議進行雙方通訊，這條連線還是原來的那條TCP/IP連線，埠也還是原來的80或443。

下面舉一個Tomcat中編寫WebSocket的簡單例子：

public class HelloWebSocketServlet extends WebSocketServlet {
    private static List<MessageInbound> socketList = new ArrayList<MessageInbound>();

    protected StreamInbound createWebSocketInbound(String subProtocol,HttpServletRequest request){
        return new WebSocketMessageInbound();
    }

    public class WebSocketMessageInbound extends MessageInbound{
        protected void onClose(int status){
            super.onClose(status);
            socketList.remove(this);            
        }
        protected void onOpen(WsOutbound outbound){
            super.onOpen(outbound);
            socketList.add(this);
        }
        @Override
        protected void onBinaryMessage(ByteBuffer message) throws IOException {

        }
        @Override
        protected void onTextMessage(CharBuffer message) throws IOException {
            for(MessageInbound messageInbound : socketList){
                CharBuffer buffer = CharBuffer.wrap(message);
                WsOutbound outbound = messageInbound.getWsOutbound();
                outbound.writeTextMessage(buffer);
                outbound.flush();               
            }
        }
    }
}

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31

這個Servlet必須要繼承WebSocketServlet，接著建立一個繼承MessageInbound的WebSocketMessageInbound類，在該類中填充onClose、onOpen、onBinaryMessage和onTextMessage等方法即可完成各個事件的邏輯，其中onOpen會在一個WebSocket連線建立時被呼叫，onClose會在一個WebSocket關閉時被呼叫，onBinaryMessage則是Binary方式下接收到客戶端資料時被呼叫，onTextMessage則是Text方式下接收到客戶端資料時被呼叫。上面一段程式碼實現了一個廣播的效果。

按照上面的處理邏輯，Tomcat對WebSocket的整合就不會太難了，就是在處理請求時如果遇到WebSocket協議請求則做特殊處理，保持住連線並在適當的時機呼叫WebSocketServlet的MessageInbound的onClose、onOpen、onBinaryMessage和onTextMessage等方法。由於WebSocket一般建議在NIO模式下使用，所以看看NIO模式整合WebSocket協議。

如圖，對於WebSocket的客戶端連線被接收器接收後註冊到NioChannel佇列中，Poller元件不斷輪休是否有NioChannel需要處理，如果有則經過處理管道後進到繼承了WebSocketServlet的Servlet上，WebSocketServlet的doGet方法會處理WebSocket握手，告訴返回客戶端同意升級協議。往後Poller繼續不斷輪休相關NioChannel，一旦發現是使用WebSocket協議的管道則會呼叫MessageInbound的相關方法，完成不同事件的處理，從而實現對WebSocket協議的支援。