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目录

本节重点

一、需求分析

二、方案设计

协作交互流程

解决协作冲突

1、解决方案

2、扩展知识 - OT 算法

提高协作实时性

1、什么是 WebSocket？

2、WebSocket 的应用场景

3、WebSocket 和 HTTP 的关系

4、WebSocket 协作编辑的流程

5、WebSocket 的实现方式

三、后端开发

1、引入 WebSocket 依赖

2、定义数据模型

3、WebSocket 拦截器 - 权限校验

4、WebSocket 处理器

5、WebSocket 配置

扩展知识 - Disruptor 优化

1、现存的系统问题

2、Disruptor 介绍

3、Disruptor 核心概念与工作流程

4、Disruptor 实战

5、定义事件生产者

扩展

本节重点

上一节我们已经完成了团队空间的创建、成员管理和权限控制等功能。为了提高项目的商业价值，本节来完成本项目的亮点功能 —— 图片协同编辑。

大纲：

• 图片协同编辑需求分析

• 图片协同编辑方案设计

• 图片协同编辑后端开发

• 图片协同编辑前端开发 通过本节，你将学习到多人实时协作功能的设计开发，涉及 WebSocket、事件驱动设计、Disruptor 无锁队列等技术知识。学会后再去开发聊天室之类的业务，都会轻松很多。

一、需求分析

现在很多产品都有多人协作功能，比如协同文档、协同素材设计、协同代码编辑器等等，可以提高协作的效率。

对于我们的项目，所谓的图片协同编辑功能，是在图片编辑的基础上增加了 “协同” 的概念。当用户编辑某张图片时，其他用户可以 实时 看到编辑效果和操作提示。如图：

注意，因为只有团队空间才会有多个用户编辑同一张图片，所以该功能只对团队空间开放，需要成员具有编辑权限。协同的图片编辑操作包括左旋、右旋、放大、缩小。

二、方案设计

虽然需求介绍很简单，但是涉及到多人协作的业务，有很多问题需要考虑，比如：

• 多个用户之间如何进行交互？

• 如何防止协作编辑时出现冲突？

• 如何提高协作的实时性？

协作交互流程

多人协作时，每个用户的动作都需要通知到其他用户，收到通知消息的用户需要进行相应的处理。

比如用户 A 放大了图片，就需要给其他正在编辑的用户发送 “图片放大” 消息，其他用户收到这个消息后，需要同步放大自己界面上的图片。

这其实是一种 事件驱动 的架构设计思想，协作编辑中的每个用户动作本质上是一个 事件，执行动作时会产生事件并提交给服务器；服务器收到事件后，会转发给其他用户；其他用户收到事件后，就要作为事件的消费者来处理事件。流程如图：

相比于生产者直接调用消费者，事件驱动模型的主要优点在于解耦和 异步性。在事件驱动模型中，生产者和消费者不需要直接依赖于彼此的实现，生产者只需触发事件并将其发送到事件分发器，消费者则根据事件类型处理逻辑。这样多个消费者可以独立响应同一事件（比如一个用户旋转了图片，其他用户都能同步），系统更加灵活，可扩展性更强。此外，事件驱动还可以提升系统的 并发性 和 实时性，可以理解为多引入了一个中介来帮忙，通过异步消息传递，减少了阻塞和等待，能够更高效地处理多个并发任务。

下面我们按照事件驱动的设计，来详细列举协作编辑的交互流程：

解决协作冲突

1、解决方案

假设这样一种场景：鱼皮和李蛋同时快速点击了十次旋转，最终的结果会是怎样的呢？

如果所有事件都是按顺序处理的，那结果就很清晰了，但事实上，为了提高性能和响应速度，事件通常是 并发 的，而不是严格的顺序执行。这种并发操作会引发 协作冲突，导致其他用户看到的旋转效果是乱序的。

那么你会怎么解决协作冲突的问题呢？

我们可以通过业务设计来减少开发成本，比如约定 同一时刻只允许一位用户进入编辑图片的状态，此时其他用户只能实时浏览到修改效果，但不能参与编辑；进入编辑状态的用户可以退出编辑，其他用户才可以进入编辑状态。类似于给图片编辑这个动作加了一把锁，直接从源头上解决了编辑冲突的问题。

此时，协作编辑的交互流程又要增加 2 个动作 —— 进入编辑状态和退出编辑状态：

其实核心流程是前 5 行，但是考虑到前端传递了错误参数的情况，我们新增一种 ERROR 事件类型，可用于展示错误提示信息。

在本项目中，我们就采用这种方案，不仅实现简单、流程清晰，也尽最大可能减少了编辑冲突的风险。

但这种方案的缺点也很明显，减少了实时协作的便利性，对于协作设计、协作编码、协作文档的场景，同一时间只能有一个用户编辑，提高的效率有限。所以这里再分享另外一种实时协同算法作为扩展知识。

2、扩展知识 - OT 算法

实时协同 OT 算法（Operational Transformation）是一种支持分布式系统中多个用户实时协作编辑的核心算法，广泛应用于在线文档协作等场景。OT 算法的主要功能是解决并发编辑冲突，确保编辑结果在所有用户终端一致。

OT 算法其实很好理解，先看下 3 个核心概念：

• 操作 (Operation)：表示用户对协作内容的修改，比如插入字符、删除字符等。

• 转化 (Transformation)：当多个用户同时编辑内容时，OT 会根据操作的上下文将它们转化，使得这些操作可以按照不同的顺序应用而结果保持一致。

• 因果一致性：OT 算法确保操作按照用户看到的顺序被正确执行，即每个用户的操作基于最新的内容状态。

其中，最重要的就是 转化 步骤了，相当于有一个负责人统一收集大家的操作，然后按照设定的规则和信息进行排序与合并，最终给大家一个统一的结果。

举一个简单的例子，假设初始内容是 "abc"，用户 A 和 B 同时进行编辑：

• 用户 A 在位置 1 插入 "x"

• 用户 B 在位置 2 删除 "b" 如果不使用 OT 算法，结果是：

1. 用户 A 操作后，内容变为 "axbc"

2. 用户 B 操作后，内容变为 "ac" 如果直接应用 B 的操作到 A 的结果，得到的是 "ac"，对于 A 来说，相当于删除了 "b"，A 会感到一脸懵逼。

如果使用 OT 算法，结果是：

1. 用户 A 的操作，应用后内容为 "axbc"

2. 用户 B 的操作经过 OT 转化为删除 "b" 在 "axbc" 中的新位置 最终用户 A 和 B 的内容都一致为 "axc"，符合预期。OT 算法确保无论用户编辑的顺序如何，最终内容是一致的。

当然，具体的OT算法还是要根据需求来设计了，协作密度越高，算法设计难度越大。

此外，还有一种与 OT 类似的协同算法 CRDT（Conflict-free Replicated Data Type），其通过数学模型实现无需中心化转化的冲突解决，在离线协作场景中更具优势，感兴趣的同学可以自行了解。

提高协作实时性

在实时通讯的业务场景中，常用的技术方案包括长轮询、SSE 和 WebSocket。由于我们的业务需求需要实现频繁且高效的双向通信，因此我们选用 WebSocket 来实现即时通讯。

1、什么是 WebSocket？

WebSocket 是一种 全双工通信协议，让客户端（比如浏览器）和服务器之间能够保持实时、持续的连接。和传统的HTTP请求-响应模式不同，WebSocket 是一条“常开的隧道”，连接的双方可以随时发送和接收数据，而不需要不断建立和关闭连接。

打个比方：

• HTTP 就像点外卖： 每次下单（请求）- 到货（响应）都是一次独立的操作，完成后连接关闭。

• WebSocket 像是打电话：你打通了电话（建立连接），可以随时聊天（双向通信），直到挂断（关闭连接）。

2、WebSocket 的应用场景

WebSocket 的主要作用是 实现实时数据传输，适用于需要频繁交互或者实时更新数据的场景。比如：

• 即时通讯（聊天软件、实时协作工具）

• 实时数据更新（股票行情、体育比赛比分）

• 在线游戏（多人实时互动）

• 物联网（设备状态实时传输）

• 协同编辑（像语雀这样的多人协作编辑）

通过 WebSocket，客户端与服务器之间能够显著减少消息传输的延迟，提高通信效率，同时降低数据传输的开销。

3、WebSocket 和 HTTP 的关系

WebSocket 和 HTTP 是两种不同的通信协议，但它们是紧密相关的，都是基于 TCP 协议、都可以在同样的端口上工作（比如 80 和 443）。

首先要明确，WebSocket 是建立在 HTTP 基础之上的！WebSocket 的连接需要通过 HTTP 协议发起一个握手（称为 HTTP Upgrade 请求），这个握手请求是 WebSocket 建立连接的前提，表明希望切换协议；服务器如果支持 WebSocket，会返回一个 HTTP 101 状态码，表示协议切换成功。

握手完成后，HTTP 协议的作用结束，通信会切换为 WebSocket 协议，双方可以开始全双工通信。

二者的区别如下，大家了解一下就好：

4、WebSocket 协作编辑的流程

通过 WebSocket 实时通信的能力，可以将用户的编辑操作发给 WebSocket 服务器，再由服务器转发给其他连接服务器的用户前端，前端就可以根据操作处理图片。

具体的业务流程：

1. 建立连接之前，先进行用户权限校验；校验通过后，将登录用户信息、要编辑的图片信息保存到要建立的 WebSocket 连接的会话属性中。

2. 建立连接成功后，将 WebSocket 会话保存到该图片对应的会话集合中，便于后续分发消息给其他会话。

3. 前端将消息发送到后端，后端根据消息类型分发到对应的处理器。

4. 处理器处理消息，将处理结果作为消息发送给需要的WebSocket客户端。

5. 当前端断开连接时，删除会话集合中的 WebSocket 会话，释放资源。

和 HTTP 请求一样，前端和 WebSocket 服务器之间传输信息时，也可以通过 JSON 格式对数据进行序列化。

5、WebSocket 的实现方式

对于 Java Spring 项目，主要有原生 WebSocket（基于WebSocketHandler 实现）、STOMP、WebFlux 这 3 种实现方式。

它们之间的对比如下：

选择建议是：对于大多数简单实时推送，选用原生 WebSocket；对于复杂的聊天室和协同系统，选用 WebSocket + STOMP + SockJS；对于高并发、低延迟数据流推送，选用 WebFlux + Reactive WebSocket。

对于我们的项目，并发要求不高，选择Spring原生的 WebSocket 来降低开发成本。

明确方案后，我们进入后端开发。

三、后端开发

1、引入 WebSocket 依赖

引入依赖：

<!-- websocket -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>

新建 manager.websocket 包，所有和 WebSocket 相关的代码都放到该包下。

2、定义数据模型

新建 websocket.model 包，存放数据模型，包括请求类、响应类、枚举类。

1）定义图片编辑请求消息，也就是前端要发送给后端的参数：

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class PictureEditRequestMessage {

    /**
     * 消息类型，例如 "ENTER_EDIT", "EXIT_EDIT", "EDIT_ACTION"
     */
    private String type;

    /**
     * 执行的编辑动作
     */
    private String editAction;
}

2）定义图片编辑响应消息，也就是后端要发送给前端的信息：

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class PictureEditResponseMessage {

    /**
     * 消息类型，例如 "INFO", "ERROR", "ENTER_EDIT", "EXIT_EDIT", "EDIT_ACTION"
     */
    private String type;

    /**
     * 信息
     */
    private String message;

    /**
     * 执行的编辑动作
     */
    private String editAction;

    /**
     * 用户信息
     */
    private UserVO user;
}

3）定义图片编辑消息类型枚举，便于后续根据消息类型进行相应的处理：

@Getter
public enum PictureEditMessageTypeEnum {

    INFO("发送通知", "INFO"),
    ERROR("发送错误", "ERROR"),
    ENTER_EDIT("进入编辑状态", "ENTER_EDIT"),
    EXIT_EDIT("退出编辑状态", "EXIT_EDIT"),
    EDIT_ACTION("执行编辑操作", "EDIT_ACTION");

    private final String text;
    private final String value;

    PictureEditMessageTypeEnum(String text, String value) {
        this.text = text;
        this.value = value;
    }

    /**
     * 根据 value 获取枚举
     */
    public static PictureEditMessageTypeEnum getEnumByValue(String value) {
        if (value == null || value.isEmpty()) {
            return null;
        }
        for (PictureEditMessageTypeEnum typeEnum : PictureEditMessageTypeEnum.values()) {
            if (typeEnum.value.equals(value)) {
                return typeEnum;
            }
        }
        return null;
    }
}

4）定义图片编辑操作类型枚举：

@Getter
public enum PictureEditActionEnum {

    ZOOM_IN("放大操作", "ZOOM_IN"),
    ZOOM_OUT("缩小操作", "ZOOM_OUT"),
    ROTATE_LEFT("左旋操作", "ROTATE_LEFT"),
    ROTATE_RIGHT("右旋操作", "ROTATE_RIGHT");

    private final String text;
    private final String value;

    PictureEditActionEnum(String text, String value) {
        this.text = text;
        this.value = value;
    }

    /**
     * 根据 value 获取枚举
     */
    public static PictureEditActionEnum getEnumByValue(String value) {
        if (value == null || value.isEmpty()) {
            return null;
        }
        for (PictureEditActionEnum actionEnum : PictureEditActionEnum.values()) {
            if (actionEnum.value.equals(value)) {
                return actionEnum;
            }
        }
        return null;
    }
}

3、WebSocket 拦截器 - 权限校验

在WebSocket连接前需要进行权限校验，如果发现用户没有团队空间内编辑图片的权限，则拒绝握手，可以通过定义一个 WebSocket 拦截器实现这个能力。

此外，由于 HTTP 和 WebSocket 的区别，我们不能在后续收到前端消息时直接从 request 对象中获取到登录用户信息，因此也需要通过 WebSocket 拦截器，为即将建立连接的 WebSocket 会话指定一些属性，比如登录用户信息、编辑的图片 id 等。

编写拦截器的代码，需要实现 HandshakeInterceptor 接口：

@Component
@Slf4j
public class WsHandshakeInterceptor implements HandshakeInterceptor {

    @Resource
    private UserService userService;

    @Resource
    private PictureService pictureService;

    @Resource
    private SpaceService spaceService;

    @Resource
    private SpaceUserAuthManager spaceUserAuthManager;

    @Override
    public boolean beforeHandshake(@NotNull ServerHttpRequest request, @NotNull ServerHttpResponse response, @NotNull WebSocketHandler wsHandler, @NotNull Map<String, Object> attributes) {
        if (request instanceof ServletServerHttpRequest) {
            HttpServletRequest servletRequest = ((ServletServerHttpRequest) request).getServletRequest();
            // 获取请求参数
            String pictureId = servletRequest.getParameter("pictureId");
            if (StrUtil.isBlank(pictureId)) {
                log.error("缺少图片参数，拒绝握手");
                return false;
            }
            User loginUser = userService.getLoginUser(servletRequest);
            if (ObjUtil.isEmpty(loginUser)) {
                log.error("用户未登录，拒绝握手");
                return false;
            }
            // 校验用户是否有该图片的权限
            Picture picture = pictureService.getById(pictureId);
            if (picture == null) {
                log.error("图片不存在，拒绝握手");
                return false;
            }
            Long spaceId = picture.getSpaceId();
            Space space = null;
            if (spaceId != null) {
                space = spaceService.getById(spaceId);
                if (space == null) {
                    log.error("空间不存在，拒绝握手");
                    return false;
                }
                if (space.getSpaceType() != SpaceTypeEnum.TEAM.getValue()) {
                    log.info("不是团队空间，拒绝握手");
                    return false;
                }
            }
            List<String> permissionList = spaceUserAuthManager.getPermissionList(space, loginUser);
            if (!permissionList.contains(SpaceUserPermissionConstant.PICTURE_EDIT)) {
                log.error("没有图片编辑权限，拒绝握手");
                return false;
            }
            // 设置 attributes
            attributes.put("user", loginUser);
            attributes.put("userId", loginUser.getId());
            attributes.put("pictureId", Long.valueOf(pictureId)); // 记得转换为 Long 类型
        }
        return true;
    }

    @Override
    public void afterHandshake(@NotNull ServerHttpRequest request, @NotNull ServerHttpResponse response, @NotNull WebSocketHandler wsHandler, Exception exception) {
    }
}

4、WebSocket 处理器

我们需要定义 WebSocket 处理器类，在连接成功、连接关闭、接收到客户端消息时进行相应的处理。

可以实现 TextWebSocketHandler 接口，这样就能以字符串的方式发送和接受消息了：

@Component
public class PictureEditHandler extends TextWebSocketHandler {
}

1）首先在处理器类中定义 2 个常量，分别为：

• 保存当前正在编辑的用户 id，执行编辑操作、进入或退出编辑时都会校验。

• 保存参与编辑图片的用户WebSocket会话的集合。

由于每个图片的协作编辑都是相互独立的，所以需要用 Map 来区分每个图片 id 对应的数据。代码如下：

// 每张图片的编辑状态，key: pictureId, value: 当前正在编辑的用户 ID
private final Map<Long, Long> pictureEditingUsers = new ConcurrentHashMap<>();

// 保存所有连接的会话，key: pictureId, value: 用户会话集合
private final Map<Long, Set<WebSocketSession>> pictureSessions = new ConcurrentHashMap<>();
注意，由于可能同时有多个 WebSocket 客户端建立连接和发送消息，集合要使用并发包（JUC）中的 ConcurrentHashMap，来保证线程安全。

2）由于接下来很多消息都需要传递给所有协作者，所以先编写一个 广播消息 的方法。该方法会根据 pictureId，将响应消息发送给编辑该图片的所有会话。考虑到可能会有消息不需要发送给编辑者本人的情况，该方法还可以接受 excludeSession 参数，支持排除掉向某个会话发送消息。

代码如下：

private void broadcastToPicture(Long pictureId, PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage, WebSocketSession excludeSession) throws Exception {
    Set<WebSocketSession> sessionSet = pictureSessions.get(pictureId);
    if (CollUtil.isNotEmpty(sessionSet)) {
        // 创建 ObjectMapper
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        // 配置序列化：将 Long 类型转为 String，解决丢失精度问题
        SimpleModule module = new SimpleModule();
        module.addSerializer(Long.class, ToStringSerializer.instance);
        module.addSerializer(Long.TYPE, ToStringSerializer.instance); // 支持 long 基本类型
        objectMapper.registerModule(module);
        // 序列化为 JSON 字符串
        String message = objectMapper.writeValueAsString(pictureEditResponseMessage);
        TextMessage textMessage = new TextMessage(message);
        for (WebSocketSession session : sessionSet) {
            // 排除掉的 session 不发送
            if (excludeSession != null && excludeSession.equals(session)) {
                continue;
            }
            if (session.isOpen()) {
                session.sendMessage(textMessage);
            }
        }
    }
}

上述代码中有个小细节，由于前端 JS 的长整数可能会丢失精度，所以使用 Jackson 自定义序列化器，在将对象转换为 JSON 字符串时，将Long类型转换为String类型。

再编写一个不排除 Session，给所有会话广播的方法：

// 全部广播
private void broadcastToPicture(Long pictureId, PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage) throws Exception {
    broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage, null);
}

3）实现连接建立成功后执行的方法，保存会话到集合中，并且给其他会话发送消息：

@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
    // 保存会话到集合中
    User user = (User) session.getAttributes().get("user");
    Long pictureId = (Long) session.getAttributes().get("pictureId");
    pictureSessions.putIfAbsent(pictureId, ConcurrentHashMap.newKeySet());
    pictureSessions.get(pictureId).add(session);

    // 构造响应
    PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
    pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.INFO.getValue());
    String message = String.format("%s加入编辑", user.getUserName());
    pictureEditResponseMessage.setMessage(message);
    pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
    // 广播给同一张图片的用户
    broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage);
}

4）编写接收客户端消息的方法，根据消息类别执行不同的处理：

@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
    // 将消息解析为 PictureEditMessage
    PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage = JSONUtil.toBean(message.getPayload(), PictureEditRequestMessage.class);
    String type = pictureEditRequestMessage.getType();
    PictureEditMessageTypeEnum pictureEditMessageTypeEnum = PictureEditMessageTypeEnum.valueOf(type);

    // 从 Session 属性中获取公共参数
    Map<String, Object> attributes = session.getAttributes();
    User user = (User) attributes.get("user");
    Long pictureId = (Long) attributes.get("pictureId");

    // 调用对应的消息处理方法
    switch (pictureEditMessageTypeEnum) {
        case ENTER_EDIT:
            handleEnterEditMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
            break;
        case EDIT_ACTION:
            handleEditActionMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
            break;
        case EXIT_EDIT:
            handleExitEditMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
            break;
        default:
            PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
            pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.ERROR.getValue());
            pictureEditResponseMessage.setMessage("消息类型错误");
            pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
            session.sendMessage(new TextMessage(JSONUtil.toJsonStr(pictureEditResponseMessage)));
    }
}

接下来依次编写每个处理消息的方法。首先是用户进入编辑状态，要设置当前用户为编辑用户，并且向其他客户端发送消息：

public void handleEnterEditMessage(PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage, WebSocketSession session, User user, Long pictureId) throws Exception {
    // 没有用户正在编辑该图片，才能进入编辑
    if (!pictureEditingUsers.containsKey(pictureId)) {
        // 设置当前用户为编辑用户
        pictureEditingUsers.put(pictureId, user.getId());
        PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
        pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.ENTER_EDIT.getValue());
        String message = String.format("%s开始编辑图片", user.getUserName());
        pictureEditResponseMessage.setMessage(message);
        pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
        broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage);
    }
}

用户执行编辑操作时，将该操作同步给 除了当前用户之外 的其他客户端，也就是说编辑操作不用再同步给自己：

public void handleEditActionMessage(PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage, WebSocketSession session, User user, Long pictureId) throws Exception {
    Long editingUserId = pictureEditingUsers.get(pictureId);
    String editAction = pictureEditRequestMessage.getEditAction();
    PictureEditActionEnum actionEnum = PictureEditActionEnum.getEnumByValue(editAction);
    if (actionEnum == null) {
        return;
    }
    // 确认是当前编辑者
    if (editingUserId != null && editingUserId.equals(user.getId())) {
        PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
        pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.EDIT_ACTION.getValue());
        String message = String.format("%s执行%s", user.getUserName(), actionEnum.getText());
        pictureEditResponseMessage.setMessage(message);
        pictureEditResponseMessage.setEditAction(editAction);
        pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
        // 广播给除了当前客户端之外的其他用户，否则会造成重复编辑
        broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage, session);
    }
}

用户退出编辑操作时，移除当前用户的编辑状态，并且向其他客户端发送消息：

public void handleExitEditMessage(PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage, WebSocketSession session, User user, Long pictureId) throws Exception {
    Long editingUserId = pictureEditingUsers.get(pictureId);
    if (editingUserId != null && editingUserId.equals(user.getId())) {
        // 移除当前用户的编辑状态
        pictureEditingUsers.remove(pictureId);
        // 构造响应，发送退出编辑的消息通知
        PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
        pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.EXIT_EDIT.getValue());
        String message = String.format("%s退出编辑图片", user.getUserName());
        pictureEditResponseMessage.setMessage(message);
        pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
        broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage);
    }
}

5）WebSocket 连接关闭时，需要移除当前用户的编辑状态、并且从集合中删除当前会话，还可以给其他客户端发送消息通知：

@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, @NotNull CloseStatus status) throws Exception {
    Map<String, Object> attributes = session.getAttributes();
    Long pictureId = (Long) attributes.get("pictureId");
    User user = (User) attributes.get("user");
    // 移除当前用户的编辑状态
    handleExitEditMessage(null, session, user, pictureId);

    // 删除会话
    Set<WebSocketSession> sessionSet = pictureSessions.get(pictureId);
    if (sessionSet != null) {
        sessionSet.remove(session);
        if (sessionSet.isEmpty()) {
            pictureSessions.remove(pictureId);
        }
    }

    // 响应
    PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
    pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.INFO.getValue());
    String message = String.format("%s离开编辑", user.getUserName());
    pictureEditResponseMessage.setMessage(message);
    pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
    broadcastToPicture(pictureId, pictureEditResponseMessage);
}

💡 由于处理器的代码并不复杂，而且处理逻辑中使用到了当前类的全局变量，所以鱼皮没有选择将每个处理器封装为单独的类。大家也可以将每个处理器封装为单独的类（相当于设计模式中的策略模式），并且根据消息类别调用不同的处理器类。

5、WebSocket 配置

类似于编写 Spring MVC 的 Controller 接口，可以为指定的路径配置处理器和拦截器：

@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {

    @Resource
    private PictureEditHandler pictureEditHandler;

    @Resource
    private WsHandshakeInterceptor wsHandshakeInterceptor;

    @Override
    public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
        // websocket
        registry.addHandler(pictureEditHandler, "/ws/picture/edit")
                .addInterceptors(wsHandshakeInterceptor)
                .setAllowedOrigins("*");
    }
}

之后，前端就可以通过 WebSocket 连接项目启动端口的 /ws/picture/edit 路径了。

扩展知识 - Disruptor 优化

1、现存的系统问题

WebSocket 通常是长连接，每个客户端都需要占用服务器资源。在 Spring WebSocket 中，每个 WebSocket 连接（客户端）对应一个独立的 WebSocketSession，消息的处理是在该 WebSocketSession 所属的线程中执行。

如果 同一个 WebSocket 连接（客户端）连续发送多条消息，服务器会 按照接收的顺序依次同步处理，而不是并发执行。这是为了保证每个客户端的消息处理是线程安全的。

可以在 handleTextMessage 方法中增加 Thread.sleep 来测试一下。连续点击多次编辑操作，会发现每隔一段时间方法才会执行一次。

虽然多个客户端的消息处理是可以并发执行的，但是接受消息和具体处理某个消息使用的是 同一个线程。如果处理消息的耗时比较长，并发量又比较高，可能会导致系统响应时间变长，甚至因为资源耗尽而服务崩溃。

💡 为了便于理解，可以类比一下调用 Spring MVC 的某个接口时，如果该接口内部的耗时较长，请求线程就会一直阻塞，最终导致 Tomcat 请求连接数耗尽。

怎么解决这个问题呢？最简单的方法就是开一个线程专门来异步处理消息。但是我们还要保证操作是按照顺序同步给其他客户端的，因此还需要引入一个队列，将任务按照顺序放到队列中，交给线程去处理。

其实上述的异步操作 + 从任务队列取任务执行，使用线程池就可以实现了。

但对于协同编辑场景，需要尽可能地保证低延迟，因此我们选用一种高级技术Disruptor无锁队列来减少线程上下文的切换，能够在高并发场景下保持低延迟和高吞吐量。

此外，使用Disruptor还有一个优点，可以将任务放到队列中，通过优雅停机机制，在服务停止前执行完所有的任务，再退出服务，防止消息丢失。

2、Disruptor 介绍

Disruptor 是一种高性能的并发框架，由 LMAX（一个金融交易系统公司）开发，它是一种 无锁的环形队列 数据结构，用于解决高吞吐量和低延迟场景中的并发问题。支持生产者-消费者模式，可作为消息队列使用，适用于金融交易、实时数据处理、游戏事件等对并发和实时性要求较高的场景。

它最大的特点就是快、延迟低，非常低！

Disruptor 的核心思想是基于固定大小的环形缓冲区（Ring Buffer），并通过序列化控制访问，以避免传统队列中常见的锁竞争问题。

它主要通过以下几点实现高性能的消息传递机制：

1. 环形缓冲区：使用固定大小的数组，可以复用内存，避免了频繁的内存分配和垃圾回收。

2. 无锁设计：依赖 CAS（Compare-And-Swap）和内存屏障，而不是传统的锁，降低了线程切换的开销。

3. 缓存友好：最大化利用 CPU 的缓存局部性，提高访问速度。

4. 序列号机制：通过序列号管理生产者和消费者的访问，保证数据一致性。

5. 多消费者模式：支持多消费者共享同一环形缓冲区，并能配置不同的消费策略（如依赖关系、并行消费等）。 Disruptor 与传统队列对比：

3、Disruptor 核心概念与工作流程

先了解 Disruptor 的核心概念：

• RingBuffer（环形缓冲区）：固定大小的循环数组，用于存储数据项，生产者和消费者共享该数据结构。

• Event（事件）：存储在 RingBuffer 中的数据对象，用于表示要传递的消息或数据。

• Producer（生产者）：负责向 RingBuffer 写入数据的角色。

• Consumer（消费者）：从 RingBuffer 中读取并处理数据的角色。

• Sequencer（序列器）：管理生产者与消费者的索引，确保并发安全的序列管理。

• SequenceBarrier（序列屏障）：控制消费者等待数据可用的机制，确保数据完整性。

• WaitStrategy（等待策略）：定义消费者如何等待新的数据（如自旋、自适应等待等）。

• EventProcessor（事件处理器）：集成了 Consumer 和 SequenceBarrier，用于更高级的消费控制。 而Disruptor是封装了 RingBuffer、Producer 和 Consumer 的核心管理类，用于协调所有组件的运行。

下面我举例来说明 Disruptor 的工作流程：

1. 环形队列初始化：创建一个固定大小为 8 的 RingBuffer（索引范围 0-7），每个格子存储一个可复用的事件对象，序号初始为 0。

2. 生产者写入数据：生产者申请索引 0（序号 0），将数据 "A" 写入事件对象，提交后序号递增为 1，下一个写入索引变为 1。

3. 消费者读取数据：消费者检查索引 0（序号 0），读取数据 "A"，处理后提交，序号递增为 1，下一个读取索引变为 1。

4. 环形队列循环使用：当生产者写入到索引 7（序号 7）后，索引回到 0（序号 8），形成循环存储，但序号会持续自增以区分数据的先后顺序。

5. 防止数据覆盖：如果生产者追上消费者，消费者尚未处理完数据，生产者会等待，确保数据不被覆盖。 下图是一个 Disruptor 生产者的模型，仅供参考，了解一下即可：

其实对大家来说，先将 Disruptor 当做一个高性能的队列来使用就可以了，可以向队列中添加事件并定义处理方式。感兴趣的同学可以阅读 这篇文章 深入了解 Disruptor 性能高的原因。

下面我们来引入 Disruptor 来优化代码。

4、Disruptor 实战

1）引入Disruptor依赖

<!-- 高性能无锁队列 -->
<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.4.2</version>
</dependency>

2）定义事件

事件是Disruptor执行的核心单位，在 websocket.disruptor 包中新建 `PictureEditEvent`` 类，充当了上下文容器，所有处理消息所需的数据都被封装在其中。

@Data
public class PictureEditEvent {

    /**
     * 消息
     */
    private PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage;

    /**
     * 当前用户的 session
     */
    private WebSocketSession session;
    
    /**
     * 当前用户
     */
    private User user;

    /**
     * 图片 id
     */
    private Long pictureId;

}

3）定义事件处理器（消费者）

这里基本上是把 PictureEditHandler 分发消息的逻辑搬了过来，它的作用就是将不同类型的消息分发到对应的处理器中。

@Slf4j
@Component
public class PictureEditEventWorkHandler implements WorkHandler<PictureEditEvent> {

    @Resource
    @Lazy
    private PictureEditHandler pictureEditHandler;

    @Resource
    private UserService userService;

    @Override
    public void onEvent(PictureEditEvent event) throws Exception {
        PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage = event.getPictureEditRequestMessage();
        WebSocketSession session = event.getSession();
        User user = event.getUser();
        Long pictureId = event.getPictureId();
        // 获取到消息类别
        String type = pictureEditRequestMessage.getType();
        PictureEditMessageTypeEnum pictureEditMessageTypeEnum = PictureEditMessageTypeEnum.valueOf(type);
        // 调用对应的消息处理方法
        switch (pictureEditMessageTypeEnum) {
            case ENTER_EDIT:
                pictureEditHandler.handleEnterEditMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
                break;
            case EDIT_ACTION:
                pictureEditHandler.handleEditActionMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
                break;
            case EXIT_EDIT:
                pictureEditHandler.handleExitEditMessage(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
                break;
            default:
                PictureEditResponseMessage pictureEditResponseMessage = new PictureEditResponseMessage();
                pictureEditResponseMessage.setType(PictureEditMessageTypeEnum.ERROR.getValue());
                pictureEditResponseMessage.setMessage("消息类型错误");
                pictureEditResponseMessage.setUser(userService.getUserVO(user));
                session.sendMessage(new TextMessage(JSONUtil.toJsonStr(pictureEditResponseMessage)));
        }
    }
}

4）添加 Disruptor 配置类，将我们刚定义的事件及处理器关联到 Disruptor 实例中：

@Configuration
public class PictureEditEventDisruptorConfig {

    @Resource
    private PictureEditEventWorkHandler pictureEditEventWorkHandler;

    @Bean("pictureEditEventDisruptor")
    public Disruptor<PictureEditEvent> messageModelRingBuffer() {
        // ringBuffer 的大小
        int bufferSize = 1024 * 256;
        Disruptor<PictureEditEvent> disruptor = new Disruptor<>(
                PictureEditEvent::new,
                bufferSize,
                ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("pictureEditEventDisruptor").build()
        );
        // 设置消费者
        disruptor.handleEventsWithWorkerPool(pictureEditEventWorkHandler);
        // 开启 disruptor
        disruptor.start();
        return disruptor;
    }
}

5、定义事件生产者

生产者负责将数据（事件）发到 Disruptor 的环形缓冲区中。为了保证在停机时所有的消息都能够被处理，我们通过 shutdown 方法完成 Disruptor 的优雅停机。

@Component
@Slf4j
public class PictureEditEventProducer {

    @Resource
    Disruptor<PictureEditEvent> pictureEditEventDisruptor;

    public void publishEvent(PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage, WebSocketSession session, User user, Long pictureId) {
        RingBuffer<PictureEditEvent> ringBuffer = pictureEditEventDisruptor.getRingBuffer();
        // 获取可以生成的位置
        long next = ringBuffer.next();
        PictureEditEvent pictureEditEvent = ringBuffer.get(next);
        pictureEditEvent.setSession(session);
        pictureEditEvent.setPictureEditRequestMessage(pictureEditRequestMessage);
        pictureEditEvent.setUser(user);
        pictureEditEvent.setPictureId(pictureId);
        // 发布事件
        ringBuffer.publish(next);
    }

    /**
     * 优雅停机
     */
    @PreDestroy
    public void close() {
        pictureEditEventDisruptor.shutdown();
    }
}

6、修改 PictureEditHandler 的原有逻辑，改为使用事件生产者：

@Resource
private PictureEditEventProducer pictureEditEventProducer;

@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
    // 将消息解析为 PictureEditMessage
    PictureEditRequestMessage pictureEditRequestMessage = JSONUtil.toBean(message.getPayload(), PictureEditRequestMessage.class);
    // 从 Session 属性中获取公共参数
    Map<String, Object> attributes = session.getAttributes();
    User user = (User) attributes.get("user");
    Long pictureId = (Long) attributes.get("pictureId");
    // 生产消息
    pictureEditEventProducer.publishEvent(pictureEditRequestMessage, session, user, pictureId);
}

这样，我们就实现了基于 Disruptor 的异步消息处理机制，将原有的同步消息分发逻辑改造为高效解耦的异步处理模型，也更有利于代码的扩展。

扩展

1、为防止消息丢失，可以使用 Redis 等高性能存储保存执行的操作记录。

目前如果图片已经被编辑了，新用户加入编辑时没办法查看到已编辑的状态，这一点也可以利用 Redis 保存操作记录来解决，新用户加入编辑时读取 Redis 的操作记录即可。

2、每种类型的消息处理可以封装为独立的 Handler 处理器类，也就是采用策略模式。

3、支持分布式 WebSocket。实现思路很简单，只需要保证要编辑同一图片的用户连接的是相同的服务器即可，和游戏分服务器大区、聊天室分房间是类似的原理。

4、一些小问题的优化：比如 WebSocket 连接建立之后，如果用户退出了登录，这时 WebSocket 的连接是没有断开的。不过影响并不大，大家可以思考下怎么处理。

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