记一次 Angular 基于 STOMP over WebSocket 实现流文本传输

2020/6/1 14:26:28

编程Tag： websocket javascript 前端 angular rxjs

本文主要是介绍记一次 Angular 基于 STOMP over WebSocket 实现流文本传输，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

本文成文时间是 2019-08-18 ，文中提到的最新版本号是以 2019-08-18 为基准的。

前情摘要

在介绍正文之前需要先简单了解几个概念： STOMP 协议、STOMP over WebSocket 以及 RxJS。（关于这三点本文不会进行详细介绍）

什么是 STOMP？

STOMP 即 Simple or Streaming Text Orientated Messageing Protocal ，是一种简单（流）文本定向传输协议。

STOMP 是 WebSocket 更高级的子协议，它使用一个基于帧的格式来定义消息，与 HTTP 的 Request 和 Response 类似。

STOMP 提供可互操作的连接格式，允许 STOMP 客户端与任意代理进行交互。STOMP 是一个非常简单易用的协议，服务器端实现起来会相对困难一些，编写客户端非常容易。

STOMP over WebSocket

STOMP over Websocket 即通过 WebSocket 建立 STOMP 连接，也就是说是在 WebSocket 连接的基础上再建立 STOMP 连接。

WebSocket 协议定义了两种类型的消息，文本和二进制，但它们的内容是未定义的。

如果说 Socket 是 C/S 架构的 TCP 编程，那么同理 WebSocket 就是 B/S架构的 TCP 编程，所以需要在客户端与服务端之间定义一个机制去协商一个子协议 - 更高级别的消息协议，将它使用在 WebSocket 之上去定义每次发送消息的类别、格式和内容，等等。

子协议的使用是可选的，但无论哪种方式，客户端和服务器都需要就一些定义消息内容的协议达成一致。于是，通常选择在 WebSocket 协议上使用 STOMP 协议来定义内容格式。

RxJS

RxJS 是一个用于使用 Observables 进行反应式编程的库，可简化编写异步或基于回调的代码的过程。该项目是对 Reactive-Extensions / RxJS 的重写，具有更好的性能，更好的模块化，更好的可调试调用堆栈，同时主要保持向后兼容，并且进行了一些重大更改，从而减少了 API 操作。

RxJS 是 Reactive Extensions for JavaScript 的缩写，起源于 Reactive Extensions（Rx），Rx 是对 LINQ 的一种扩展，他的目标是对异步的集合进行操作，也就是说，集合中的元素是异步填充的，比如说从 Web 或者云端获取数据然后对集合进行填充。

LINQ（Language Integrated Query）语言集成查询是一组用于 C# 和 Visual Basic 语言的扩展。它允许编写 C# 或者 Visual Basic 代码以操作内存数据的方式，查询数据库。

RxJS 的主要功能是利用响应式编程的模式来实现 JavaScript 的异步式编程（现前端主流框架 Vue React Angular 都是响应式的开发框架）。

RxJS 是基于观察者模式和迭代器模式以函数式编程思维来实现的。学习 RxJS 之前我们需要先了解观察者模式和迭代器模式，还要对 Stream 流的概念有所认识。

接下来我们就一起来看下如何在的 Angular 项目中是使用 STOMP over WebSocket 进行数据流传输的。

Angular 实战

本文案例是实际 Angular 项目中的一个小功能模块，Angular 是 8.0 版本，本文涉及的组件主要包括右键菜单项负责生产消息的 context-menu-component 动态组件，进度监控 app-progress-bar 组件和日志输出组件 app-console-area。

项目中使用的 UI 框架为 ng-zorro-antd，下面是 tabs 组件中的相关伪代码（省略了组件间 Input Ouput 接口）：

...
<nz-tab [nzType]="'card'"> 
  <ng-template #consoleArea>控制台</ng-template>    
  <app-progress-bar></app-progress-bar>    
  <app-console-area></app-console-area>  
</nz-tab>
...

代码与 UI 视图的对应关系如下：

项目中使用的 STOMP 客户端是 ng2-stompjs 库， ng2-stompjs 目前的版本是 7.xx ，其底层的 @stomp/stompjs 已被重写，自此与 STOMP 标准具有严格的兼容性。

ng2-stompjs 是第一个可靠地支持二进制有效负载的 STOMP JS 客户端库。

安装 ng-stompjs：

$ npm install @stomp/ng-stompjs

添加和注入 @stomp/ng2-stompjs

使用前需要定义配置文件，在目录 src/app/config/ 创建 stomp.config.js 文件：

import { InjectableRxStompConfig } from '@stomp/ng2-stompjs';
import { STOMP_SERVER_BASE_URL } from 'server.config';
const _window: any = window;

export const myRxStompConfig: InjectableRxStompConfig = {
  // Which server?
  brokerURL: _window.STOMP_SERVER_BASE_URL 
              ? _window.STOMP_SERVER_BASE_URL
              : STOMP_SERVER_BASE_URL

  // Headers
  // Typical keys: login, passcode, host
  connectHeaders: {
    login: 'guest',
    passcode: 'guest'
  },

  // How often to heartbeat?
  // Interval in milliseconds, set to 0 to disable
  heartbeatIncoming: 0, // Typical value 0 - disabled
  heartbeatOutgoing: 20000, // Typical value 20000 - every 20 seconds

  // Wait in milliseconds before attempting auto reconnect
  // Set to 0 to disable
  // Typical value 500 (500 milli seconds)
  reconnectDelay: 200,

  // Will log diagnostics on console
  // It can be quite verbose, not recommended in production
  // Skip this key to stop logging to console
  debug: (msg: string): void => {
    console.log(new Date(), msg);
  }
};

在创建实例时，此配置将由 Angular Dependency Injection 机制注入 RxStompService 服务，在 src/app/app.module.ts 文件中，添加以下内容。

import { InjectableRxStompConfig, RxStompService, rxStompServiceFactory } from '@stomp/ng2-stompjs';
import { myRxStompConfig } from './config/stomp.config';
...
@NgModule({
  declarations: [/* 声明模块内部成员的地方 */],
  imports: [/* 导入的其他module */],  
  providers: [
    {
      provide: InjectableRxStompConfig,
      useValue: myRxStompConfig
    },
    {
      provide: RxStompService,
      useFactory: rxStompServiceFactory,
      deps: [InjectableRxStompConfig]
    }
  ],
  entryComponents: [/* 不会在模版中引用到的组件 */],
  bootstrap: [AppComponent]
})

export class AppModule {}

建立连接

我们现在将 RxStompService 依赖注入 app-progress-bar 组件中，为此我们将它添加到构造函数中，如下所示：

constructor(private rxStompService: RxStompService) { }

为了能实时接收服务器发送过来的消息，我们需要在 app-progress-bar 组件的生命周期函数 OnInit 中，使用 watch() 方法进行订阅：

ngOnInit() {
  // 订阅 STOMP 消息
  this.topicSubscription = this.rxStompService.watch('/topic/message').subscribe((message: Message) => {
    console.log(message.body);
}
  
this.errorSubscription = this.rxStompService.watch('/topic/error').subscribe((message: Message) => {
    this.progressInfo = message.body;
  });
}

注：app-message-bar 组件默认是不显示的，当有消息传递进来时，此组件才会显示在页面中，进度达到 100% 时，会自动隐藏。

STOMP 协议是如何将消息准确发送的目的地的呢？

文章开头提到，STOMP 是一种基于帧的协议，其帧在 HTTP 上建立模型。一个框架由一个命令，一组可选的标题和一个可选的主体组成。

STOMP 服务器被建模为可以向其发送消息的一组目标，STOMP 协议将目标视为不透明字符串，其语法是特定于服务器实现的。另外，STOMP 没有定义目的地 destination 的传递语义应该是什么。目的地的传递或「消息交换」语义可能因服务器而异，甚至从目的地到目的地也不同，这使得服务器可以使用 STOMP 支持的语义进行创作。

STOMP 客户端是一个用户代理，可以在两种（可能是同时的）模式下运行：

作为生产者，通过 SEND 框架将消息发送到服务器上的目的地。
作为消费者，发送 SUBSCRIBE 给定目的地的帧并从服务器接收消息作为MESSAGE 帧。

我们的案例中两种模式同时存在，发送消息的是生产者（我们上文提到的 context-menu-component 动态组件），接收消息的是消费者（app-progress-bar 组件）。消

费者可以通过订阅不同的 destination，来获得不同的推送消息，不需要开发人员去管理这些订阅与推送目的地之前的关系。

接下来就介绍下作为生产者的 context-menu-component 组件，看看它都做了哪些事情吧。

发送消息

context-menu-component 组件是触发右键时动态产生的组件，它负责通过向不同的目的地 destination 下达不同的指令，进而来实现不同的功能需求。

使用 ng-zorro-antd 的 Dropdown 组件，动态生成：

public openProjectManagerContextMenu(context: ProjectManagerContext): void {
  this.contextMenuComponent = this.nzDropdownService.create(context.mouseEvent,          this.contextMenuTemplate);
}

当我们点击「运行用例」按钮时，它作为生产者会向 STOMP 服务端目的地 SEND 消息指令。

  // 运行用例
 public runProjectCases(): void {
   const streamTaskParam: StreamTaskParam = new StreamTaskParam();
   streamTaskParam.project = this.globalService.projectInfo.projectName;
   this.openTaskProgressModal('/app/run-project-cases', JSON.stringify(streamTaskParam));
 }

从代码得知，这会将消息发送到名为的 /app/run-project-cases 的目的地，STOMP 将此目标视为不透明字符串，并且目标名称不承担传递语义。

STOMP 定义了自己的消息传输体制。首先是通过一个后台绑定的连接点 endpoint 来建立 socket 连接，然后生产者通过 SEND 方法，绑定好发送的 destination。而 topic 和 app 则是一种消息处理手段的分支，走 app/url 的消息会被你设置到的 MassageMapping 拦截到，进行你自己定义的具体逻辑处理，而走 topic/url 的消息就不会被拦截，直接到 Simplebroker 节点中将消息推送出去。（其中 simplebroker 是 spring 的一种基于内存的消息队列，你也可以使用 activeMQ，rabbitMQ 代替）。

因此目的地 /app/run-project-cases 生产出来的消息会被拦截，最终会转发到消费者 app-progress-bar 组件的 /topic/message。

接收消息

app-progress-bar 组件作为消费者使用 watch() 方法启动与代理的订阅，this.rxStompService.watch('/topic/message') 将代理到目的地为 /topic/message 的订阅上，并返回 RxJS Observable。

ngOnInit() {
  // 订阅 STOMP 消息
  this.topicSubscription = this.rxStompService.watch('/topic/message').subscribe((message: Message) => {
    console.log(message.body);
    // do something
  }
}

app-progress-bar 组件都做了些什么事情呢？它负责建立 STOMP 连接，从服务器端接收文本流，并将这些流进行数据解析，解析出来的数据一部分用来控制进度条的数值变化，一部分用来控制 app-console-area 组件日志的输出节点。

也就是说 app-console-area 组件中打印的内容是由 app-progress-bar 组件解析和传递的。

取消订阅

我们知道 RxJS Observable 实际上就是一个函数，它接收一个 Observer 对象作为参数，返回一个函数用来取消订阅。所以我们可以在 app-progress-bar 组件销毁时，调用 unsubscribe() 方法取消订阅。

ngOnDestroy() {  this.topicSubscription.unsubscribe();}

本文主要目的是是结合案例展现 STOMP 协议的使用场景，所以不会着重介绍案例上的功能以及实现细节。

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