WebSocket的原理及QT示例

一.WebSocket 介紹

1.概述

WebSocket 是一種在單個 TCP 連接上進行全雙工通訊的協議，它在 2011 年被 IETF 定為標準 RFC 6455，并由 RFC7936 補充規范。與傳統的 HTTP 協議不同，WebSocket 允許服務器和客戶端之間進行實時、雙向的數據傳輸，打破了 HTTP 協議請求 - 響應的模式限制，大大提高了數據傳輸的效率和實時性。

2.特點

全雙工通信：服務器和客戶端可以在任意時刻向對方發送數據，無需等待對方的請求。

實時性強：由于采用了全雙工通信，數據可以即時傳輸，非常適合實時性要求較高的應用場景，如在線聊天、實時數據監控等。

較少的開銷：WebSocket 握手階段使用 HTTP 協議，建立連接后，數據傳輸不再需要像 HTTP 那樣攜帶大量的頭部信息，減少了數據傳輸的開銷。

跨域支持：WebSocket 支持跨域通信，方便不同域名之間的服務器和客戶端進行數據交互。

客戶端與服務器交互圖

3.應用場景

實時聊天應用：如在線客服、社交聊天等，用戶可以即時收到對方發送的消息。

實時數據監控：如股票行情、傳感器數據監控等，服務器可以實時將最新的數據推送給客戶端。

多人在線游戲：實現游戲中玩家之間的實時交互，如位置更新、動作同步等。

二.代碼示例

1.客戶端代碼

#include "Clientdialog.h"

#include <QLabel>

#include <QWidget>

#include <QHBoxLayout>

#include <QVBoxLayout>

#include <QtCore>

#include <QDebug>

#include <iostream>

ClientDialog::ClientDialog(QWidget *parent)

????: QWidget(parent)

{

????//layout1

????QLabel *iplabel = new QLabel("Server IP");

????m_iplineedit =new QLineEdit;

????m_iplineedit->setText("127.0.0.1");

????QLabel *portlabel =new QLabel("Server端口");

????m_portspinbox = new QSpinBox;

????m_portspinbox->setRange(0,65535);

????m_portspinbox->setValue(5123);

????m_linkbutton = new QPushButton("連接");

????m_disconnectbutton = new QPushButton("斷開");

????pButtonGroup = new QButtonGroup();

????pButtonGroup->setExclusive(true);

????m_linkbutton->setCheckable(true);

????m_disconnectbutton->setCheckable(true);

????pButtonGroup->addButton(m_linkbutton,0);

????pButtonGroup->addButton(m_disconnectbutton,1);

????QHBoxLayout *qhboxlayout1 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout1->addWidget(iplabel);

????qhboxlayout1->addWidget(m_iplineedit);

????qhboxlayout1->addWidget(portlabel);

????qhboxlayout1->addWidget(m_portspinbox);

????qhboxlayout1->addWidget(m_linkbutton);

????qhboxlayout1->addWidget(m_disconnectbutton);

????//layout2

????QLabel *sendmessagelabel = new QLabel("發送消息");

????QHBoxLayout *qhboxlayout2 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout2->addWidget(sendmessagelabel);

????//layout3

????m_sendmessagetextedit = new QTextEdit;

????m_sendmessagetextedit->setFixedHeight(50);

????m_sendbutton = new QPushButton("發送");

????m_sendbutton->setFixedHeight(50);

????QHBoxLayout *qhboxlayout3 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout3->addWidget(m_sendmessagetextedit);

????qhboxlayout3->addWidget(m_sendbutton);

????//layout4

????QLabel *receivemessagelabel = new QLabel("接收消息");

????QHBoxLayout *qhboxlayout4 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout4->addWidget(receivemessagelabel);

????//layout5

????m_receivemessageTextEdit = new QTextEdit;

????QHBoxLayout *qhboxlayout5 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout5->addWidget(m_receivemessageTextEdit);

????m_receivemessageTextEdit->setReadOnly(true);

????//layout6

????statusLabel = new QLabel("連接狀態");

????m_clean = new QPushButton("清除");

????QHBoxLayout *qhboxlayout6 = new QHBoxLayout;

????qhboxlayout6->addWidget(statusLabel);

????qhboxlayout6->addStretch();

????qhboxlayout6->addWidget(m_clean);

????//

????QVBoxLayout *mainlayout = new QVBoxLayout;

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout1,1);

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout2,0.5);

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout3,1);

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout4,0.5);

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout5,3);

????mainlayout->addLayout(qhboxlayout6,1);

????setLayout(mainlayout);

????setWindowTitle("Websocket Client");

????this->setFixedSize(800, 600); // 窗口固定為800x600像素，無法縮放

????connect(m_linkbutton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(connectToServer()));

????connect(m_disconnectbutton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(stopClicked()));

????connect(m_sendbutton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onSendButtonClicked()));

????connect(m_clean,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onCleanButtonClicked()));

????connect(&m_websocket,SIGNAL(connected()),this,SLOT(onconnected()));

????connect(&m_websocket,SIGNAL(disconnected()),this,SLOT(closeConnection()));

????connect(&m_websocket,SIGNAL(textMessageReceived(QString)),this,SLOT(onTextMessageReceived(QString)));

}

ClientDialog::~ClientDialog()

{

????m_websocket.errorString();

????m_websocket.close();

}

//斷開連接操作

void ClientDialog::closeConnection(){

????m_linkbutton->setEnabled(true);

????m_disconnectbutton->setEnabled(false);

????m_sendmessagetextedit->setEnabled(false);

????m_sendbutton->setEnabled(false);

????m_receivemessageTextEdit->setEnabled(false);

????m_clean->setEnabled(false);

????statusLabel->setText(tr("disconnected"));

}

//連接服務器

void ClientDialog::connectToServer()

{

????QString path = QString("ws://%1:%2").arg(m_iplineedit->text()).arg(m_portspinbox->text());

????QUrl url = QUrl(path);

????m_websocket.open(url);

}

//連接上之后

void ClientDialog::onconnected(){

????qDebug() << "hello word!";

????statusLabel->setText(tr("connected"));

????m_linkbutton->setEnabled(false);

????m_disconnectbutton->setEnabled(true);

????m_sendmessagetextedit->setEnabled(true);

????m_sendbutton->setEnabled(true);

????m_receivemessageTextEdit->setEnabled(true);

????m_clean->setEnabled(true);

}

//收到消息

void ClientDialog::onTextMessageReceived(const QString &message)

{

????QString time = current_date_time->currentDateTime().toString("yyyy.MM.dd hh:mm:ss.zzz ddd");

????m_receivemessageTextEdit->setText(time + "\r\n" + "message: " + message);

}

//斷開

void ClientDialog::stopClicked()

{

????m_websocket.close();

}

//發送消息

void ClientDialog::onSendButtonClicked()

{

????QString msg= m_sendmessagetextedit->document()->toPlainText();

????m_websocket.sendTextMessage(msg);

}

//清除內容

void ClientDialog::onCleanButtonClicked()

{

????m_receivemessageTextEdit->clear();

}

2.服務端代碼

#include "webserver.h"

#include "ui_webserver.h"

#include <QtCore/QVariant>

#include <QtWidgets/QApplication>

#include <QtWidgets/QButtonGroup>

#include <QtWidgets/QHeaderView>

#include <QtWidgets/QLabel>

#include <QtWidgets/QListWidget>

#include <QtWidgets/QPushButton>

#include <QtWidgets/QSpinBox>

#include <QtWidgets/QTextBrowser>

#include <QtWidgets/QWidget>

#include <QHBoxLayout>

webserver::webserver(QWidget *parent) :

????QWidget(parent),

????ui(new Ui::webserver)

{

????ui->setupUi(this);

????{

?????????//qhboxLayout1部分代碼

?????????QLabel* monitorLabel= new QLabel("監聽端口");

?????????m_monitorSpinBox = new QSpinBox();

?????????m_monitorSpinBox->setRange(0,65535);

?????????m_monitorSpinBox->setValue(5123);

?????????m_startButton = new QPushButton("啟動服務");

?????????m_stopButton = new QPushButton("停止服務");

?????????m_stopButton->setEnabled(false);

?????????QHBoxLayout *qhboxLayout = new QHBoxLayout;

?????????qhboxLayout->addWidget(monitorLabel);

?????????qhboxLayout->addWidget(m_monitorSpinBox);

?????????qhboxLayout->addWidget(m_startButton);

?????????qhboxLayout->addWidget(m_stopButton);

????????//qhboxLayout2部分代碼

??????????QLabel* sendLabel=new QLabel("發送消息");

??????????sendLabel->setFixedHeight(30);

??????????QHBoxLayout *qhboxLayout2 = new QHBoxLayout;

??????????qhboxLayout2->addWidget(sendLabel);

????????//qhboxLayout3部分代碼

??????????m_sendTextedit = new QTextEdit;

??????????m_sendTextedit = new QTextEdit();

??????????m_sendTextedit->setEnabled(false);

??????????m_sendTextedit->setFixedHeight(80);

??????????m_sendButton= new QPushButton("發送");

??????????m_sendButton->setEnabled(false);

??????????m_sendButton->setFixedHeight(50);

??????????QHBoxLayout *qhboxlayout3 = new QHBoxLayout;

??????????qhboxlayout3->addWidget(m_sendTextedit,2);

??????????qhboxlayout3->addWidget(m_sendButton,1);

????????//qvboxlayout411

??????????QLabel* receiveLabel = new QLabel("接收消息");

??????????receiveLabel->setFixedHeight(30);

??????????m_receiveTextEdit = new QTextEdit();

??????????m_receiveTextEdit->setReadOnly(true);

??????????QVBoxLayout *qvboxlayout411 = new QVBoxLayout;

??????????qvboxlayout411->addWidget(receiveLabel);

??????????qvboxlayout411->addWidget(m_receiveTextEdit);

????????????//qhboxlayout412

??????????m_cleanButton = new QPushButton("清除");

??????????m_cleanButton->setEnabled(false);

??????????QHBoxLayout *qhboxlayout412 = new QHBoxLayout;

??????????qhboxlayout412->addStretch();

??????????qhboxlayout412->addWidget(m_cleanButton);

????????//qvboxlayout41

??????????QVBoxLayout *qvboxlayout41 = new QVBoxLayout;

??????????qvboxlayout41->addLayout(qvboxlayout411);

??????????qvboxlayout41->addLayout(qhboxlayout412);

????????//qvboxlayout42

??????????QLabel* linkclientLabel=new QLabel("連接客戶端");

??????????linkclientLabel->setFixedHeight(30);

??????????m_linkclientListWidget=new QListWidget;

??????????QVBoxLayout* qvboxlayout42 = new QVBoxLayout;

??????????qvboxlayout42->addWidget(linkclientLabel);

??????????qvboxlayout42->addWidget(m_linkclientListWidget);

????????//qvboxlayout4

??????????QHBoxLayout *qhboxlayout4 = new QHBoxLayout;

??????????qhboxlayout4->addLayout(qvboxlayout41,2);

??????????qhboxlayout4->addLayout(qvboxlayout42,1);

?????????//mainlayout

??????????QVBoxLayout *mainLayout = new QVBoxLayout;

??????????mainLayout->addLayout(qhboxLayout,1);

??????????mainLayout->addLayout(qhboxLayout2,1);

??????????mainLayout->addLayout(qhboxlayout3,1);

??????????mainLayout->addLayout(qhboxlayout4,3);

??????????this->setLayout(mainLayout);

??????????this->setWindowTitle("Websocket Server -- Neo");

??????????this->setFixedSize(800, 600); // 窗口固定為800x600像素，無法縮放

????}

????m_WebSocketServer=new QWebSocketServer("server",QWebSocketServer::NonSecureMode);

????connect(m_WebSocketServer,SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(onNewConnection()));

????connect(m_WebSocketServer, SIGNAL(closed()), this, SLOT(onClosed()));

????connect(m_WebSocketServer, SIGNAL(serverError(QWebSocketProtocol::CloseCode)),

????????????this, SLOT(onServerError(QWebSocketProtocol::CloseCode)));

????connect(m_startButton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onStartButtonClick()));

????connect(m_stopButton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onStopButtonClick()));

????connect(m_cleanButton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onCleanButtonClick()));

????connect(m_sendButton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(onSendButtonClick()));

}

webserver::~webserver()

{

????if(m_WebSocketServer)

????{

????????m_WebSocketServer->close();

????}

????delete ui;

}

//開啟服務

void webserver::onStartButtonClick(){

????int i_port = m_monitorSpinBox->text().toInt();

????m_WebSocketServer->listen(QHostAddress::Any,i_port);

????m_startButton->setEnabled(false);

????m_stopButton->setEnabled(true);

????qDebug()<<m_WebSocketServer->isListening();

????qDebug()<<m_WebSocketServer->serverPort();

????qDebug()<<m_WebSocketServer->serverAddress();

}

//停止服務

void webserver::onStopButtonClick(){

????m_startButton->setEnabled(true);

????m_stopButton->setEnabled(false);

????m_WebSocketServer->close();

}

//發送信息

void webserver::onSendButtonClick(){

????QString msg = m_sendTextedit->document()->toPlainText();

????int currenRow = m_linkclientListWidget->currentRow();//當前單擊選中ListWidget控件的行號

????if(currenRow==-1)

????{

????????currenRow = 0;

????}

????QString key = m_linkclientListWidget->item(currenRow)->text();

????if(_hashIpPort2PWebSocket.contains(key))

????{

????????_hashIpPort2PWebSocket.value(key)->sendTextMessage(msg);

????}

}

void webserver::onCleanButtonClick(){

????m_receiveTextEdit->clear();

}

//連接上之后

void webserver::onNewConnection(){

????qDebug() << "connect ok";

????m_startButton->setEnabled(false);

????m_stopButton->setEnabled(true);

????m_sendTextedit->setEnabled(true);

????m_sendButton->setEnabled(true);

????m_cleanButton->setEnabled(true);

????QWebSocket *pWebSocket = m_WebSocketServer->nextPendingConnection();

????connect(pWebSocket,SIGNAL(textMessageReceived(QString)),this,SLOT(slot_processTextMessage(QString)));

????connect(pWebSocket,SIGNAL(disconnected()),this,SLOT(slot_socketDisconnected()));

????connect(pWebSocket, SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),

????????????this ?????, SLOT(slot_error(QAbstractSocket::SocketError)));

????quint32 ipv4Address = ?pWebSocket->peerAddress().toIPv4Address();

????QString ipString = QHostAddress(ipv4Address).toString();

????_hashIpPort2PWebSocket.insert(QString("%1-%2").arg(ipString).arg(pWebSocket->peerPort()),pWebSocket);

????QString item = QString("%1-%2").arg(ipString).arg(pWebSocket->peerPort());

????m_linkclientListWidget->addItem(item);

}

//停止之后

void webserver::onClosed()

{

????QList<QWebSocket *> _listWebSocket = _hashIpPort2PWebSocket.values();

????for(int index = 0; index < _listWebSocket.size(); index++)

????{

????????_listWebSocket.at(index)->close();

????}

????_hashIpPort2PWebSocket.clear();

????m_linkclientListWidget->clear();

}

//連接錯誤

void webserver::onServerError(QWebSocketProtocol::CloseCode closeCode)

{

????QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());

????if(!pWebSocket)

????{

????????return;

????}

}

void webserver::slot_error(QAbstractSocket::SocketError error)

{

????QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());

????if(!pWebSocket)

????{

????????return;

????}

}

//收到消息并顯示

void webserver::slot_processTextMessage(QString message){

????QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());

????if(!pWebSocket)

????{

????????return;

????}

????QString time = current_date_time->currentDateTime().toString("yyyy.MM.dd hh:mm:ss.zzz ddd");

????quint32 ipv4Address = ?pWebSocket->peerAddress().toIPv4Address();

????QString ipString = QHostAddress(ipv4Address).toString();

????QString item = QString("IP: %1, port: %2").arg(ipString).arg(pWebSocket->peerPort());

????m_receiveTextEdit->append(time+ "\r\n" + item + "\r\n" + "message: " + message + "\r\n");

????//qDebug()<< pWebSocket->peerAddress().toString();

????//qDebug() << "Client IP address: " << ipString;

}

//連接斷開的操作

void webserver::slot_socketDisconnected(){

????QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());

????if(!pWebSocket)

????{

????????return;

????}

????//qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << __FUNCTION__;

????quint32 ipv4Address = ?pWebSocket->peerAddress().toIPv4Address();

????QString ipString = QHostAddress(ipv4Address).toString();

????QString item1 = QString("%1-%2").arg(ipString).arg(pWebSocket->peerPort());

????_hashIpPort2PWebSocket.remove(QString("%1-%2").arg(ipString).arg(pWebSocket->peerPort()));

????QListWidgetItem *item3;

????for(int i=0;i<m_linkclientListWidget->count();i++)

????{

????????QString str = m_linkclientListWidget->item(i)->text();

????????if(str == item1)

????????{

????????????item3 = m_linkclientListWidget->takeItem(i);

????????????m_linkclientListWidget->removeItemWidget(item3);

????????????delete item3;

????????}

????}

}

void webserver::on_m_linkclientListWidget_clicked(const QModelIndex &index)

{

int currenRow = m_linkclientListWidget->currentRow();

}

3.完整工程代碼下載

https://download.csdn.net/download/xieliru/90787178

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