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Qt開發筆記：QWebSocket客戶端、服務端介紹與開發

前話

Qt提供的WebSocket功能。

Demo演示

Demo下載地址

包含可執行程序和源碼。

https://download.csdn.net/download/qq21497936/11666770

WebSocket客戶端：QWebSocket

簡介

實現一個TCP套接字，該套接字與WebSocket協議進行通信。

WebSockets是一種通過單個TCP連接提供全雙工通信通道的Web技術。WebSocket協議在2011年被IETF標準化爲RFC 6455。QWebSocket既可用於客戶端應用程序，也可用於服務器應用程序。

WebSockets的使用參照QTcpServer。

QWebSocket這個類是根據QAbstractSocket建模的。

QWebSocket當前不支持WebSocket擴展和WebSocket子工具。

QWebSocket僅支持WebSocket協議的版本13，如RFC6455所述。

注意：有些代理不理解WebSocket握手過程中使用的某些HTTP頭。在這種情況下，不安全的WebSocket連接會失敗。緩解此問題的最佳方法是在安全連接上使用WebSocket。

警告：要生成掩碼，WebSockets的此實現使用加密不安全的qrand()函數。有關良好遮蔽的重要性的更多信息，請參見林順煌等人的“與自己交談，尋求樂趣和利益”。防範上述文檔中提到的攻擊的最佳措施是通過安全連接（wss://）使用QWebSocket。一般來說，請務必小心不要讓第三方腳本訪問應用程序中的QWebSocket。

使用

在工程文件夾中添加:

QT += websockets

包含該類

#include <QWebSocket>

使用時先new一個QWebsocket，然後關聯其connected()，disconnected()，error()，textFrameReceived()（或者textMessageReceived()信號，兩個收到消息的信號都會觸發），發送調用sendTextMessage()函數即可。

關鍵代碼

WebSocketClientManager.h

#ifndef WEBSOCKETCLIENTMANAGER_H
#define WEBSOCKETCLIENTMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名稱： WebSocket客戶端管理類
 * 控件描述：
 *          1.類似於QTcpServer操作
 * 作者：紅模仿    聯繫方式：QQ21497936
 * 博客地址：https://blog.csdn.net/qq21497936
 *       日期             版本         描述
 *   2019年09月04日      v1.0.0      基礎功能
\************************************************************/

#include <QObject>
#include <QWebSocket>

class WebSocketClientManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit WebSocketClientManager(QObject *parent = nullptr);
    ~WebSocketClientManager();

public:
    bool running() const;

    QString url() const;
    void setUrl(const QString &url);

signals:
    void signal_connected();
    void signal_disconnected();
    void signal_sendTextMessageResult(bool result);
    void signal_sendBinaryMessageResult(bool result);
    void signal_error(QString errorString);
    void signal_textFrameReceived(QString frame, bool isLastFrame);
    void signal_textMessageReceived(QString message);

public slots:
    void slot_start();
    void slot_stop();
    void slot_connectedTo(QString url);
    void slot_sendTextMessage(const QString &message);
    void slot_sendBinaryMessage(const QByteArray &data);

protected slots:
    void slot_connected();
    void slot_disconnected();
    void slot_error(QAbstractSocket::SocketError error);
    void slot_textFrameReceived(const QString &frame, bool isLastFrame);
    void slot_textMessageReceived(const QString &message);

private:
    bool _running;
    QString _url;
    bool _connected;
    QWebSocket *_pWebSocket;
};

#endif // WEBSOCKETCLIENTMANAGER_H

WebSocketClientManager.cpp

#include "WebSocketClientManager.h"
#include <QDebug>

WebSocketClientManager::WebSocketClientManager(QObject *parent)
    : QObject(parent),
    _running(false),
    _pWebSocket(0),
    _connected(false)
{

}

WebSocketClientManager::~WebSocketClientManager()
{
    if(_pWebSocket != 0)
    {
        _pWebSocket->deleteLater();
        _pWebSocket = 0;
    }
}

bool WebSocketClientManager::running() const
{
    return _running;
}

void WebSocketClientManager::slot_start()
{
    if(_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__ << "it's already running...";
        return;
    }
    if(!_pWebSocket)
    {
        _pWebSocket = new QWebSocket();
        connect(_pWebSocket, SIGNAL(connected())   , this, SLOT(slot_connected())   );
        connect(_pWebSocket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(slot_disconnected()));
        connect(_pWebSocket, SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),
                this       , SLOT(slot_error(QAbstractSocket::SocketError)));
        connect(_pWebSocket, SIGNAL(textFrameReceived(QString,bool)),
                this       , SLOT(slot_textFrameReceived(QString,bool)));
        connect(_pWebSocket, SIGNAL(textMessageReceived(QString)),
                this       , SLOT(slot_textMessageReceived(QString)));
    }
    _running = true;
}

void WebSocketClientManager::slot_stop()
{
    if(!_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__
                 << ", it's not running...";
        return;
    }
    _running = false;
    _pWebSocket->close();
}

void WebSocketClientManager::slot_connectedTo(QString url)
{
    if(!_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__
                 << ", it's not running...";
        return;
    }
    _pWebSocket->open(QUrl(url));
}

void WebSocketClientManager::slot_sendTextMessage(const QString &message)
{
    if(!_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__
                 << ", it's not running...";
        return;
    }
    bool result = true;
    _pWebSocket->sendTextMessage(message);
    emit signal_sendTextMessageResult(result);
}

void WebSocketClientManager::slot_sendBinaryMessage(const QByteArray &data)
{
    if(!_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__
                 << ", it's not running...";
        return;
    }
    bool result = true;
    _pWebSocket->sendBinaryMessage(data);
    emit signal_sendBinaryMessageResult(result);
}

void WebSocketClientManager::slot_connected()
{
    _connected = true;
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "connected";
    emit signal_connected();
}

void WebSocketClientManager::slot_disconnected()
{
    _connected = false;
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "disconnected";
    emit signal_disconnected();
}

void WebSocketClientManager::slot_error(QAbstractSocket::SocketError error)
{
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << (int)error << _pWebSocket->errorString();
    emit signal_error(_pWebSocket->errorString());
}

void WebSocketClientManager::slot_textFrameReceived(const QString &frame, bool isLastFrame)
{
    emit signal_textFrameReceived(frame, isLastFrame);
}

void WebSocketClientManager::slot_textMessageReceived(const QString &message)
{
    emit signal_textMessageReceived(message);
}

QString WebSocketClientManager::url() const
{
    return _url;
}

void WebSocketClientManager::setUrl(const QString &url)
{
    _url = url;
}

WebSocket服務端：QWebSocketServer

簡介

實現基於WebSocket的服務器。

它是以QTcpServer爲模型的，並且行爲相同。使用參照QTcpServer。這個類使得接受傳入的WebSocket連接成爲可能。您可以指定端口或讓QWebSocketServer自動選擇一個端口。您可以監聽一個特定的地址或機器的所有地址。調用listen()讓服務器監聽傳入的連接。

然後，每次客戶端連接到服務器時都會發出newConnection()信號。調用nextPendingConnection()將掛起的連接接受爲已連接的QWebSocket。函數返回指向QabstractSocket::ConnectedState中QWebSocket的指針，可以使用該指針與客戶端通信。

如果發生錯誤，ServerError()返回錯誤類型，並且可以調用ErrorString()以獲取對所發生情況的人類可讀描述。

偵聽連接時，服務器正在偵聽的地址和端口可用作serverAddress()和serverPort()。

調用close()將使QWebSocketServer停止偵聽傳入的連接。

QWebSocket服務器當前不支持WebSocket擴展和WebSocket子工具。

注意：使用自簽名證書時，Firefox bug 594502會阻止firefox連接到安全的Websocket服務器。要解決此問題，請首先使用https瀏覽到安全WebSocket服務器。Firefox將指示證書無效。從這裏開始，可以將證書添加到異常中。在這之後，安全WebSockets連接應該可以工作。

QWebSocketServer僅支持WebSocket協議的版本13，如RFC6455所述。

枚舉

enum QWebSocketServer::SslMode

指示服務器是通過wss（SecureMode）還是ws（NonSecureMode）運行。

使用

在工程文件夾中添加:

QT += websockets

包含該類

#include <QWebSocketServer>

使用時先new一個QWebSocketServer,傳入服務器名稱和是否使用安全模式（安全模式wss，非安全模式ws），然後關聯其newConnected()，closed()，serverError()。

當收到新的連接後，則是轉換爲QWebSocket，然後關聯其connected()，disconnected()，error()，textFrameReceived()（或者textMessageReceived()信號，兩個收到消息的信號都會觸發），發送調用sendTextMessage()函數即。

關鍵代碼

WebSocketServerManager.h

#ifndef WEBSOCKETSERVERMANAGER_H
#define WEBSOCKETSERVERMANAGER_H

/************************************************************\
 * 控件名稱： WebSocket服務器管理類
 * 控件描述：
 *          1.類似於QTcpSocket操作
 * 作者：紅模仿    聯繫方式：QQ21497936
 * 博客地址：https://blog.csdn.net/qq21497936
 *       日期             版本         描述
 *   2019年09月04日      v1.0.0      基礎功能
\************************************************************/

#include <QObject>
#include <QWebSocketServer>
#include <QThread>

class WebSocketServerManager : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit WebSocketServerManager(QString serverName,
                                    QWebSocketServer::SslMode secureMode = QWebSocketServer::NonSecureMode,
                                    QObject *parent = 0);
    ~WebSocketServerManager();

public:
    bool running() const;

signals:
    void signal_conncted(QString ip, qint32 port);
    void signal_disconncted(QString ip, qint32 port);
    void signal_sendTextMessageResult(QString ip, quint32 port, bool result);
    void signal_sendBinaryMessageResult(QString ip, quint32 port, bool result);
    void signal_error(QString ip, quint32 port, QString errorString);
    void signal_textFrameReceived(QString ip, quint32 port, QString frame, bool isLastFrame);
    void signal_textMessageReceived(QString ip, quint32 port,QString message);
    void signal_close();

public slots:
    void slot_start(QHostAddress hostAddress = QHostAddress(QHostAddress::Any), qint32 port = 10080);
    void slot_stop();
    void slot_sendData(QString ip, qint32 port, QString message);

protected slots:
    void slot_newConnection();
    void slot_serverError(QWebSocketProtocol::CloseCode closeCode);
    void slot_closed();

protected slots:
    void slot_disconnected();
    void slot_error(QAbstractSocket::SocketError error);
    void slot_textFrameReceived(const QString &frame, bool isLastFrame);
    void slot_textMessageReceived(const QString &message);

private:
    QString _serverName;
    QWebSocketServer::SslMode _sslMode;
    bool _running;
    QWebSocketServer *_pWebSocketServer;
    QHash<QString, QWebSocket*> _hashIpPort2PWebSocket;
    QHostAddress _listenHostAddress;
    qint32 _listenPort;
};
#endif // WEBSOCKETSERVERMANAGER_H

WebSocketServerManager.cpp

#include "WebSocketServerManager.h"
#include <QDebug>
#include <QWebSocket>

WebSocketServerManager::WebSocketServerManager(QString serverName,
                                               QWebSocketServer::SslMode secureMode,
                                               QObject *parent)
    : QObject(parent),
      _serverName(serverName),
      _sslMode(secureMode),
      _running(false),
      _pWebSocketServer(0)
{
}

WebSocketServerManager::~WebSocketServerManager()
{
    if(_pWebSocketServer != 0)
    {
        _pWebSocketServer->deleteLater();
        _pWebSocketServer = 0;
    }
}

bool WebSocketServerManager::running() const
{
    return _running;
}

void WebSocketServerManager::slot_start(QHostAddress hostAddress, qint32 port)
{
    if(_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__ << "it's already running...";
        return;
    }
    if(!_pWebSocketServer)
    {
        _pWebSocketServer = new QWebSocketServer(_serverName, _sslMode, 0);
        connect(_pWebSocketServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(slot_newConnection()));
        connect(_pWebSocketServer, SIGNAL(closed()), this, SLOT(slot_closed()));
        connect(_pWebSocketServer, SIGNAL(serverError(QWebSocketProtocol::CloseCode)),
                this             , SLOT(slot_serverError(QWebSocketProtocol::CloseCode)));
    }
    _listenHostAddress = hostAddress;
    _listenPort = port;
    _pWebSocketServer->listen(_listenHostAddress, _listenPort);
    _running = true;
}

void WebSocketServerManager::slot_stop()
{
    if(!_running)
    {
        qDebug() << __FILE__ << __LINE__
                 << "Failed to" << __FUNCTION__
                 << ", it's not running...";
        return;
    }
    _running = false;
    _pWebSocketServer->close();
}

void WebSocketServerManager::slot_sendData(QString ip, qint32 port, QString message)
{
    QString key = QString("%1-%2").arg(ip).arg(port);
    if(_hashIpPort2PWebSocket.contains(key))
    {
        _hashIpPort2PWebSocket.value(key)->sendTextMessage(message);
    }
}

void WebSocketServerManager::slot_newConnection()
{
    QWebSocket *pWebSocket = _pWebSocketServer->nextPendingConnection();
    connect(pWebSocket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(slot_disconnected()));
    connect(pWebSocket, SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),
            this      , SLOT(slot_error(QAbstractSocket::SocketError)));
    // 既會觸發frame接收也會觸發message接收
//    connect(pWebSocket, SIGNAL(textFrameReceived(QString,bool)),
//            this      , SLOT(slot_textFrameReceived(QString,bool)));
    connect(pWebSocket, SIGNAL(textMessageReceived(QString)),
            this      , SLOT(slot_textMessageReceived(QString)));
    _hashIpPort2PWebSocket.insert(QString("%1-%2").arg(pWebSocket->peerAddress().toString())
                                  .arg(pWebSocket->peerPort()),
                                  pWebSocket);
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << pWebSocket->peerAddress().toString() << pWebSocket->peerPort();
    emit signal_conncted(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort());
}

void WebSocketServerManager::slot_serverError(QWebSocketProtocol::CloseCode closeCode)
{
    QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());
    if(!pWebSocket)
    {
        return;
    }
    emit signal_error(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort(), _pWebSocketServer->errorString());
}

void WebSocketServerManager::slot_closed()
{
    QList<QWebSocket *> _listWebSocket = _hashIpPort2PWebSocket.values();
    for(int index = 0; index < _listWebSocket.size(); index++)
    {
        _listWebSocket.at(index)->close();
    }
    _hashIpPort2PWebSocket.clear();
    emit signal_close();
}

void WebSocketServerManager::slot_disconnected()
{
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << __FUNCTION__;
    QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());
    if(!pWebSocket)
    {
        return;
    }
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << __FUNCTION__;
    emit signal_disconncted(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort());
    _hashIpPort2PWebSocket.remove(QString("%1-%2").arg(pWebSocket->peerAddress().toString())
                                                  .arg(pWebSocket->peerPort()));
}

void WebSocketServerManager::slot_error(QAbstractSocket::SocketError error)
{
    QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());
    if(!pWebSocket)
    {
        return;
    }
    emit signal_error(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort(), pWebSocket->errorString());
}

void WebSocketServerManager::slot_textFrameReceived(const QString &frame, bool isLastFrame)
{
    QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());
    if(!pWebSocket)
    {
        return;
    }
    qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << frame << isLastFrame;
    emit signal_textFrameReceived(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort(), frame, isLastFrame);
}

void WebSocketServerManager::slot_textMessageReceived(const QString &message)
{
    QWebSocket *pWebSocket = dynamic_cast<QWebSocket *>(sender());
    if(!pWebSocket)
    {
        return;
    }
    emit signal_textMessageReceived(pWebSocket->peerAddress().toString(), pWebSocket->peerPort(), message);
}

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