一、使用Tomcat提供的WebSocket库
Java可以使用Tomcat提供的WebSocket库接口实现WebSocket服务，代码编写也非常的简单。现在的H5联网游戏基本上都是使用WebSocket协议，基于长连接，服务器可以主动推送消息，而不是传统的网页采用客户端轮询的方式获取服务器的消息。下面给出简单使用Tomcat的WebSocket服务的基本代码结构。
1 @ServerEndpoint("/webSocket")
2 public class WebSocket {
3 @OnOpen
4 public void onOpen(Session session) throws IOException{
5 logger.debug("新连接");
6 }
7 @OnClose
8 public void onClose(){
9 logger.debug("连接关闭");
10 }
11 @OnMessage
12 public void onMessage(String message, Session session) throws IOException {
13 logger.debug("收到消息");
14 }
15 @OnError
16 public void onError(Session session, Throwable error){
17 error.printStackTrace();
18 }
19 }
二、WebSocket协议的整个流程
1. 基于TCP协议
WebSocket本质是基于TCP协议的，采用Java编写WebSocket服务时可以使用NIO或者AIO实现高并发的服务。
2. 握手过程
客户端采用TCP协议连接服务器指定端口后，首先需要发送一条HTTP的握手协议
GET /web HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: 127.0.0.1:8001
Origin: http://127.0.0.1:8001
Sec-WebSocket-Key: hj0eNqbhE/A0GkBXDRrYYw==
Sec-WebSocket-Version: 13
请求的头里面必须包含以下内容：
1. Connection 其值为Upgrade，表示升级协议
2. Upgrade 其值为websocket，表示升级为WebSocket协议
3. Sec-WebSocket-Key 客户端发送给服务器的密钥，用于标识每个客户端，其值是16位的随机base64编码。
4. Sec-WebSocket-Version WebSocket的协议版本
服务器收到这条协议验证成功后进行协议升级，并且不会关闭Socket连接，并发送给客户端响应升级握手成功的HTTP协议包。
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Content-Length: 0
Upgrade: websocket
Sec-Websocket-Accept: ZEs+c+VBk8Aj01+wJGN7Y15796g=
Connection: Upgrade
Date: Wed, 21 Jun 2017 03:29:14 GMT
响应的协议包里面，首先是101的状态码，更换协议；其中最重要的就是Sec-WebSocket-Accept字段。其值是通过客户端的Key加上固定的"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"密钥，通过采用16位的base64编码后发送给客户端验证，如果客户端也验证成功就表示握手完成。
1 String acc = secKey + WEBSOCK_MAGIC_TAG;
2 MessageDigest sh1 = MessageDigest.getInstance("SHA1");
3 String key = Base64.getEncoder().encodeToString(sh1.digest(acc.getBytes()));
3. 数据的读写
握手成功后就可以进行数据发送和读取，WebSocket的数据可以是二进制或者纯文本。每次读取和发送数据需要打包成帧数据，需要按照其标准的格式进行发送或读取才能够正常的进行数据通信。
上图就是帧数据的结构图，解析帧数据的代码如下，由于是摘录的部分代码，所以只能作为理解和参考，不可直接使用。
1 protected WebSocketFrameData ParseFrame(NetPacketBuffer bytes){
2 bytes.mark();
3 WebSocketFrameData frame = new WebSocketFrameData();
4 int opData = bytes.readByte();
5 frame.UnPackOpCodeHeader(opData); // 第一步
6 int length = frame.UnPackMaskHeader(bytes.readByte()); // 第二步
7 // 读取长度
8 if (length == 126) {
9 length = bytes.readShort();
10 } else if (length == 127){
11 length = (int) bytes.readInt64();
12 }
13 // 数据不足,进来的是半包
14 if(length + 4 > bytes.remaining()){
15 bytes.reset(); //
16 return null;
17 }
18 // 读取mask if frame.mMasked
19 byte[] masks = new byte[4]; // 第三步
20 for (int i = 0; i < 4; i++) {
21 masks[i] = (byte) bytes.readByte();
22 }
23 frame.mLength = length;
24 frame.mData = bytes.readMulitBytes(length);
25 frame.MaskData(masks); // 第四步
26 return frame;
27 }
上面代码中第一步是解析出当前帧是否是最后帧mFin标记、操作码mOpCode，采用位处理，具体的实现如下。
1 public void UnPackOpCodeHeader(int opData){
2 mRsv1 = (opData & 64) == 64;
3 mRsv2 = (opData & 32) == 32;
4 mRsv3 = (opData & 16) == 16;
5
6 mFin = (opData & 128) == 128;
7 mOpCode = (opData & 15);
8 }
第二步在读取长度前，先解析当前帧是否有采用Mask掩码加密处理，并且里面有可能包含整个帧的长度信息，具体看上面的判断代码。
1 public int UnPackMaskHeader(int mkData){
2 mMasked = (mkData & 128) == 128;
3 return (mkData & 127); // 这里返回的是长度信息
4 }
接下来就是读取Mask内容，注意只有客户端发送给服务端时需要采用Mask对数据做处理，服务端发送给客户端时不需要做处理。最后通过Mask掩码解析出真实数据。
1 public void MaskData(byte[] masks){
2 if (!mMasked or masks.length == 0) return ;
3 for (int i = 0; i < mLength; i++) {
4 mData[i] = (byte) (mData[i] ^ masks[i % 4]);
5 }
6 }
以上就解析出单帧的数据，帧数据可以分为消息数据(细分为文本数据和二进制数据)、PING包、PONG包、CLOSE包、CONTINUATION包(数据未发送完成包)。而且帧数据又有mFin标记数据是否完整，否则需要将多个帧数据合成一个完整的消息数据。
1 // 读取帧数据，可能存在多帧数据，因此需要手动拆分
2 WebSocketFrameData frame = ParseFrame(mCachePacket);
3 if(frame == null){
4 break; // 说明数据不完整，暂不处理。
5 }
6 // 不完整的帧的时候，只有第一帧会标记帧的类型
7 opCode = opCode == -1? frame.mOpCode: opCode;
8 mCacheFrame.append(frame.mData, 0, frame.mLength);
9 if(!frame.mFin) // 非完整的数据不处理。
10 {
11 continue;
12 }
13 // 处理完整的数据
14 switch(opCode)
15 {
16 case WebSocketFrameData.OP_TEXT:
17 case WebSocketFrameData.OP_BINARY:
18 mCacheFrame.flip();
19 this.OnMessage(mCacheFrame, opCode);
20 break;
21 case WebSocketFrameData.OP_PING:
22 this.OnPing(mCacheFrame);
23 break;
24 case WebSocketFrameData.OP_PONG:
25 this.OnPong(mCacheFrame);
26 break;
27 case WebSocketFrameData.OP_CLOSE:
28 this.OnClosed();
29 break;
30 case WebSocketFrameData.OP_CONTINUATION:
31 this.Close();
32 break;
33 }
34 opCode = -1;
35 mCacheFrame.clear();
读取整个客户端的协议数据流程就已经完成了，服务端发送回去的数据就只需要注意两点：
1. 大的数据包需要分帧数据发送。
2. 不需要采用Mask掩码加密，因此Mask位置设置为0，并且不写入掩码数据。
三、最后
WebSocket协议已经在H5的游戏中使用了，学习有助于以后工作中的使用.文章来自我的公众号，大家如果有兴趣可以关注，具体扫描关注下图。
