在去年,我们公司内部实现了一个聊天室系统,实现了一个即时在线聊天室功能,可以进行群组,私聊,发图片,文字,语音等功能,那么,这个聊天室是怎么实现的呢?后端又是怎么实现的呢?
后端框架
在后端框架上,我选用了php的easyswoole,easyswoole作为swoole中最简单易学的框架,上手简单,文档齐全,社区活跃
直接通过easyswoole官方文档的例子,即可实现一个websocket服务器,并且还实现了对控制器的转发等:
https://www.easyswoole.com/Cn/Socket/webSocket.html
前后端通信协议
由于考虑到聊天室的业务逻辑复杂,我们使用了http+websocket 2种协议,分别用在以下几个地方:
登录注册,个人信息修改,好友申请等,使用http 接口实现
私聊,群聊消息推送,系统消息申请等,使用websocket即时推送
websocket即时推送封包方式
在websocket中,为了区分客户端不同的操作(发送群消息,发送私聊消息等),我们定义了一个数据格式:
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- op 命令- args 额外参数- msg 消息内容- msgType 消息类型(默认为1)- flagId 消息标识符(前端随机生成一个标识符,后台处理完该消息之后,会返回相同的标识符给与前端确认) |
使用json字符串方式传递
同样,为了区分服务端不同的推送,我们定义了服务端的响应格式:
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- op 命令(响应类型)- args 额外参数- msg 消息内容(成功时为OK)- msgType 消息类型(默认为1)- flagId 将返回和前端一致的标识符,告知前端该次请求 成功/失败 |
例如:
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## 发送消息私聊消息:`{"op":1001,"args":{"userId":12},"msg":"test","flagId":10086}`将回复:`{"op":1000,"args":[],"msg":"ok","flagId":10086}`目标用户将收到:`{"op":1101,"args":{"fromUserId":"12","msgId":16},"msg":"test"}` |
下文有许多op:xxx的数据,可以忽略xxx的数据,直接联系上下文获得op的命令类型
聊天记录存储
根据消息的类型,我们区分了 私聊消息,群消息,系统消息 3种消息,设计了3个表
为了使得客户端能够正常显示群消息,我们对群成员做了软删除处理,确保可以获取到群成员头像
用户可通过http接口,获得历史聊天记录
语音,图片,视频聊天
在上面我们可以看到,有一个msgType字段,它将决定了这条数据是文字消息,还是语音,视频
当msgType为语音类型时,msg将附带一个语音文件的地址(通过http接口上传文件,到oss或者服务器)
客户端进行判断,如果是语音,则下载文件,点击即可播放,视频,图片同理
心跳设置
由于tcp的特性,在长时间没有通信时,操作系统可能会自动对tcp连接进行销毁并且可能没有close事件提示,所以我们在websocket中提供了ping的命令,该命令发起后,服务器将响应pong,完成一次通信:
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## ping发送:直接给客户端发送 "ping"即可返回:`{"op":1000,"args":null,"msg":"PONG"}` |
网络不稳定推送问题
当服务端推送消息时,为了确保用户已经收到,提供了isRecv字段,默认为0
当用户A向用户B发送消息,服务器向B推送时,该条消息记录初始isRecv为0,只有当B客户端接收到消息,并且向服务器发送已接收命令时,才会置为1:
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### 消息接收状态`{"op":4002,"args":{"msgId":42},"msg":"","flagId":111}`服务器将响应:`{"op":1000,"args":[],"msg":"ok","msgType":1,"flagId":111}` |
每次重新连接websocket服务时,可通过发起好友未读消息推送的命令,向服务器获得之前的未读消息(网络不稳定断线重连)
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当ws连接成功时,可通过该命令获取所有的未读好友消息:`{"op":4001,"args":{"userId":null,"size":5},"msg":"","flagId":111}`其中`userId` 为限制单独一个好友的未读消息,可不传其中`size`为每次响应条数,默认为5,可不传服务器将响应:`{"op":4101,"args":{"total":0,"list":[]},"msg":"ok","msgType":1,"flagId":111} |
每次推送完,都需要客户端遍历list,进行上面的已接收推送
聊天室流程讲解
整个聊天室流程为:
- 用户http接口登录获得授权
- 通过授权请求http接口获得好友列表,不同好友的最后一条未读消息以及未读消息数(用于首页显示)
- 通过授权请求获得群列表(群消息为了节省存储空间没有做已读未读)
- 建立ws链接
- 注册断线重连机制,当触发close事件时,重连ws
- 建立ping定时器,每隔30秒进行一次ping
- 通过ws接口,获得所有未读消息,客户端进行处理,推送到通知栏等
- 接收新消息推送,并显示到消息列表
- 当点击进某个群/好友消息界面时,自动获取最新n条消息,用户上拉时继续获取n条
不同设备数据同步
为了服务端性能问题,所有消息记录,好友消息,群成员消息将缓存到客户端,当用户登录成功时
直接显示之前登录时的所有状态(消息列表,最后一条消息显示等)
当新设备登录时,只获取未读消息列表,其他消息需要点击某个好友/群,才会进行显示
fd->userId对应
当用户登录成功时,我们使用了swoole的Table进行存储fd->userId以及userId->fd的对应
通过这2者对应的存储,我们可以通过userId找到fd进行推送数据,也可以通过fd找到userId获取用户消息
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<?phpnamespace AppUtility;use EasySwooleComponentSingleton;use SwooleTable;class FdManager{ use Singleton; private $fdUserId;//fd=>userId private $userIdFd;//userId=>fd function __construct(int $size = 1024*256) { $this->fdUserId = new Table($size); $this->fdUserId->column('userId',Table::TYPE_STRING,25); $this->fdUserId->create(); $this->userIdFd = new Table($size); $this->userIdFd->column('fd',Table::TYPE_INT,10); $this->userIdFd->create(); } function bind(int $fd,int $userId) { $this->fdUserId->set($fd,['userId'=>$userId]); $this->userIdFd->set($userId,['fd'=>$fd]); } function delete(int $fd) { $userId = $this->fdUserId($fd); if($userId){ $this->userIdFd->del($userId); } $this->fdUserId->del($fd); } function fdUserId(int $fd):?string { $ret = $this->fdUserId->get($fd); if($ret){ return $ret['userId']; }else{ return null; } } function userIdFd(int $userId):?int { $ret = $this->userIdFd->get($userId); if($ret){ return $ret['fd']; }else{ return null; } }} |
同理,当需要群发消息时,只需要获得群成员的userId,即可获得当前所有在线成员的fd,进行遍历推送
服务端推送问题
当A客户端在群发送一条消息时,由于群成员可能有很多,如果直接同步推送给所有群成员,会造成A客户端等待响应时间过长的情况
所以需要使用task做异步推送:
当A客户端发送一条消息,先存入数据库,并调用task进行异步群发推送,同时给A客户端响应ok,代表接收到此消息
通过easyswoole的task组件,进行推送:
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namespace AppTask;use AppHttpControllerApiUserMessageGroupMessage;use AppHttpControllerApiUserMessageSystemMessage;use AppModelGroupGroupUserModel;use AppModelMessageGroupMessageModel;use AppModelMessageSystemMessageModel;use AppModelMessageUserMessageModel;use AppUtilityFdManager;use AppWebSocketCommand;use EasySwooleEasySwooleServerManager;use EasySwooleTaskAbstractInterfaceTaskInterface;//消息异步推送class WebSocketPush implements TaskInterface{ protected $messageModel; function __construct($messageModel) { $this->messageModel = $messageModel; } function run(int $taskId, int $workerIndex) { $message = $this->messageModel; $result = false; //好友消息 if ($message instanceof UserMessageModel) { $result = $this->friendMsg($message); } //群组消息 if ($message instanceof GroupMessageModel) { $result = $this->groupMsg($message); } //系统消息 if ($message instanceof SystemMessageModel) { $result = $this->systemMsg($message); } return $result; }} |
websocket验权,提下线功能
用户在连接ws服务时,需要带上token进行验权,
服务端在onopen事件时,会进行token验权,如果验证失败则响应一条消息表示登录过期:
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{ "op": -1003, "args": [], "msg": "登陆状态失效", "msgType": 1, "flagId": null} |
当A用户在客户端1登录成功后,又在客户端2登录时,将给客户端1发送一条已被踢下线消息::
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{ "op": -1002, "args": [], "msg": "你的账号在其他设备登陆,你已被强制下线", "msgType": 1, "flagId": null} |
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static function onOpen(Server $server, SwooleHttpRequest $request) { $session = $request->get['userSession'] ?? null; $user = new UserModel(); if (!empty($session)) { $user->userSession = $session; $info = $user->getOneBySession(); if (empty($info)) { self::pushSessionError($request->fd); ServerManager::getInstance()->getSwooleServer()->close($request->fd); return true; } //如果已经有设备登陆,则强制退出 self::userClose($info->userId); FdManager::getInstance()->bind($request->fd, $info->userId); //推送消息// self::pushMessage($request->fd,$info->userId); } else { self::pushSessionError($request->fd); ServerManager::getInstance()->getSwooleServer()->close($request->fd); } } |
关于客户端网络不稳定时候的情况解析
当客户端发送一条消息之前,需要生成一个flagId,发送消息时附带flagId
服务端响应消息时,会附带flagId
因此,当客户端发送消息时,新增一个flagId的定时器,当定时器到期却没有接收到服务端响应消息时,判断该条消息发送失败,显示红色感叹号,提示用户重发
当服务端响应成功时,将取消这个定时器,并直接将消息置为发送成功状态
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