【原】【Go语言实战】(7) 基于 WebSocket + MongoDB 的IM即时聊天Demo

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写在前面

这个项目是基于WebSocket + MongoDB + MySQL + Redis。
业务逻辑很简单，只是两人的聊天。

• MySQL 用来存储用户基本信息
• MongoDB 用来存放用户聊天信息
• Redis 用来存储处理过期信息

github地址

https://github.com/CocaineCong/gin-chat-demo

1. WebSocket原理

WebSocket是应用层第七层上的一个应用层协议，它必须依赖 HTTP 协议进行一次握手。
握手成功后，数据就直接从TCP通道传输，与HTTP无关了。即：WebSocket分为握手和数据传输阶段。
即进行了HTTP握手 + 双工的TCP连接。

WebSocket 是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。

WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。

如果只是想左图这样的不断发送http请求，轮询的效率是非常低，非常浪费资源，所以就有了websocket协议了，建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

WebSocket协议一旦建立之后，互相沟通所消耗的请求头是很小的，服务器向客户端推送消息的功耗就小了。

2. 具体流程

2.1 定义类型

• 发送消息的结构体

type SendMsg struct {
Type int `json:"type"`
Content string `json:"content"`
}

• 回复消息的结构体

type ReplyMsg struct {
From string  `json:"from"`
Code int `json:"code"`
Content string  `json:"content"`
}

• 用户结构体

type Client struct {
ID string
SendID string
Socket  *websocket.Conn
Send chan []byte
}

• 广播类（包括广播内容和源用户）

type Broadcast struct {
Client *Client
Message []byte
Type int
}

• 用户管理

type ClientManager struct {
Clients map[string]*Client
Broadcast chan *Broadcast
Reply chan *Client
Register chan *Client
Unregister  chan *Client
}

• 信息转JSON (包括：发送者、接收者、内容)

type Message struct {
Sender string `json:"sender,omitempty"`
Recipient string `json:"recipient,omitempty"`
Content string `json:"content,omitempty"`
}

2.2 进行连接

• 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
Broadcast:make(chan *Broadcast),
Register : make(chan *Client),
Reply  : make(chan *Client),
Unregister:make(chan *Client),
}

2.2.1 服务器监听连接

用 for 不断进行监听查看哪个用户进入通道通信，对用户一旦有用户进来，就 Register 进行注册

for {
case conn := <- Manager.Register:
log.Printf("建立新连接: %v", conn.ID)
Manager.Clients[conn.ID] = conn
replyMsg := &ReplyMsg{
Code:    e.WebsocketSuccess,
Content: "已连接至服务器",
}
msg , _ := json.Marshal(replyMsg)
_ = conn.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
}

2.2.2 服务器监听断开连接

同样的，也可以用来对服务器和用户之间连接的断开。

case conn := <-Manager.Unregister: // 断开连接
log.Printf("连接失败:%v", conn.ID)
if _, ok := Manager.Clients[conn.ID]; ok {
replyMsg := &ReplyMsg{
Code:    e.WebsocketEnd,
Content: "连接已断开",
}
msg , _ := json.Marshal(replyMsg)
_ = conn.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
close(conn.Send)
delete(Manager.Clients, conn.ID)
}

2.2.3 用户连接服务器

我们采用的是gin框架，所以这里我们可以先引入路由

r := gin.Default()
r.Use(gin.Recovery(),gin.Logger())
v1 := r.Group("/")
{
v1.GET("ping", func(c *gin.Context) {
c.JSON(200,"SUCCESS")
})
v1.GET("ws",service.WsHandler)
}

再在service层创建一个handler处理

• 读取两人的id

uid:=c.Query("uid") // 自己的id
toUid:=c.Query("toUid") // 对方的id

• 升级ws协议

conn, err := (&websocket.Upgrader{
CheckOrigin: func(r *http.Request) bool { // CheckOrigin解决跨域问题
return true
}}).Upgrade(c.Writer, c.Request, nil) // 升级成ws协议

• 创建用户实例

client := &Client{
ID : createId(uid,toUid),
SendID: createId(toUid,uid),
Socket: conn,
Send: make(chan []byte),
}

• 用户注册到用户管理上面

Manager.Register <- client

• 开通两个协程， 一个读，一个写

go client.Read()
go client.Write()

2.3 写入

2.3.1 定义类型

我们定义的接受类型是json形式，结构体如下
我们这里设计了几个type

• type = 1 接受消息

• type = 2 获取历史消息

type SendMsg struct {
Type    int `json:"type"`
Content string `json:"content"`
}

2.3.2 读取数据

先用 PongHandler 返回当前的 socket 对象

c.Socket.PongHandler()
sendMsg := new(SendMsg)
// _,msg,_:=c.Socket.ReadMessage() // 不是json格式用这个
err := c.Socket.ReadJSON(&sendMsg)  // json格式就用这个

2.3.3 接受消息

如果传过来的type=1的话，那么我们就可以先去redis上面查询一下当前有多少人进行了连接。

r1 ,_ := cache.RedisClient.Get(c.ID).Result()
r2 ,_ := cache.RedisClient.Get(c.SendID).Result()

如果发了三条消息都没有回的话，就不可以再发了。防止消息轰炸。

replyMsg := &ReplyMsg{
Code:    e.WebsocketLimit,
Content: "达到限制",
}
msg , _ := json.Marshal(replyMsg)
_ = c.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)

如果没有的话，就先记录到redis中进行缓存

cache.RedisClient.Incr(c.ID)
_ , _ =cache.RedisClient.Expire(c.ID,time.Hour*24*30*3).Result()

之后，我们再进行广播消息

Manager.Broadcast <- &Broadcast{
Client:c,
Message:[]byte(sendMsg.Content),
}

2.3.3 获取历史消息

那这个时候我们传来的 type 就等于 2，Content就是时间戳了

我们设置的话，是只保存三个月的，三个月过后我们就可以删除了。

timeT, err := strconv.Atoi(sendMsg.Content) // 传送来时间
if err != nil {
timeT = 9999999
}
results, _ := FindManyMsg(conf.MongoDBName,c.SendID,c.ID,int64(timeT),10)

这个FindManyMsg后面再说
返回前十条

if len(results) > 10 {
results = results[:10]
}else if len(results) == 0{
replyMsg := &ReplyMsg{
Code:e.WebsocketEnd,
Content:"到底了",
}

写入返回

msg , _ := json.Marshal(replyMsg)
_ = c.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage,msg)

2.4 读取

我们用一个for循环进行消息的读取。

如果有消息的话，就WriteMessage写下来。发送出去。

for{
select {
case message, ok := <-c.Send :
if !ok {
_=c.Socket.WriteMessage(websocket.CloseMessage,[]byte{})
return
}
log.Println(c.ID,"接受消息:",string(message))
replyMsg := &ReplyMsg{
Code:e.WebsocketSuccessMessage,
Content:fmt.Sprintf("%s",string(message)),
}
msg , _ := json.Marshal(replyMsg)
_ = c.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
}
}

2.5 插入与查询

2.5.1 插入数据

我们使用的是mongoDB进行消息的存储，MongoDB的插入非常简单，文档数据库，插入json格式即可。

• 定义一个存储的数据类型

type Trainer struct {
Content string `bson:"content"`   // 内容
StartTime int64  `bson:"startTime"` // 创建时间
EndTime int64  `bson:"endTime"`   // 过期时间
Read uint   `bson:"read"`      // 已读
}

• 传入数据库，用户ID，内容，是否已读，过期时间

func InsertMsg(database string, id string, content string, read uint, expire int64) (err error) {
collection := conf.MongoDBClient.Database(database).Collection(id)
comment := ws.Trainer{
Content:   content,
StartTime: time.Now().Unix(),
EndTime:   time.Now().Unix() + expire,
Read:      read,
}
_, err = collection.InsertOne(context.TODO(),comment)
return
}

2.5.2 查询数据

MongoDB的查询也非常容易，按照json格式进行查询。

• 定义一个存储对象的切片

var resultsMe []ws.Trainer

• 通过用户id查询所有的用户消息

idCollection := conf.MongoDBClient.Database(database).Collection(id)

• 根据传入的time 定义一个过滤器，进行这个时间内的查询。

filter := bson.M{"startTime": bson.M{"$lt": time}}

• 根据filter进行查询，然后再通过时间进行倒序排序，并且限定页数。

sendIdTimeCursor, err := sendIdCollection.Find(context.TODO(), filter,
options.Find().SetSort(bson.D{{"StartTime", -1}}), options.Find().
SetLimit(int64(pageSize)))

• 把数据查询数据传入到resultsMe中

err = idTimeCurcor.All(context.TODO(), &resultsMe) 

2.6 对方不在线

• 广播信息

case broadcast := <-Manager.Broadcast:
message := broadcast.Message
sendId := broadcast.Client.SendID
flag := false // 默认对方不在线

• 如果没有这个人的话就一直找就可以了

for id, conn := range Manager.Clients {
if id != sendId {
continue
}
select {
case conn.Send <- message:
flag = true
default:
close(conn.Send)
delete(Manager.Clients, conn.ID)
}
}

• 还是找到的话

就可以当作已读信息，存储

if flag {
log.Println("对方在线应答")
replyMsg := &ReplyMsg{
Code:    e.WebsocketOnlineReply,
Content: "对方在线应答",
}
msg , err := json.Marshal(replyMsg)
_ = broadcast.Client.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
err = InsertMsg(conf.MongoDBName, id, string(message), 1, int64(3*month))
if err != nil {
fmt.Println("InsertOneMsg Err", err)
}
}

• 如果没有找到的话，就是未读消息了。

else {
log.Println("对方不在线")
replyMsg := ReplyMsg{
Code:    e.WebsocketOfflineReply,
Content: "对方不在线应答",
}
msg , err := json.Marshal(replyMsg)
_ = broadcast.Client.Socket.WriteMessage(websocket.TextMessage, msg)
err = InsertMsg(conf.MongoDBName, id, string(message), 0, int64(3*month))
if err != nil {
fmt.Println("InsertOneMsg Err", err)
}
}

3. 演示

• 测试http连接

• 进行ws连接，连接服务器

• 当id=1上线，但是id=2没上线的时候发送消息
  
• 当id=2上线之后

• 再次发消息，就是在线应答了

• 这边就实时接受到消息了
  
• 获取历史信息

4. 源码地址

github地址

https://github.com/CocaineCong/gin-chat-demo