在当今互联世界中，实时通信已成为许多应用程序的支柱，从协作平台到游戏，再到实时数据可视化。而 WebSocket 作为 HTML5 规范的一部分，提供了一种在客户端和服务器之间建立持久连接的强大方法，完美地满足了实时交互的需求。
本文将深入探讨如何使用 Rust 编程语言和 WebSocket 构建一个功能完备的实时聊天应用程序。我们将使用 tokio 异步运行时和 tungstenite 库来处理 WebSocket 连接和消息传递，并利用 channels 在服务器内部进行高效的通信。
项目搭建首先，我们需要创建一个新的 Rust 项目并添加必要的依赖项。
cargo new chat-appcd chat-app然后，在 Cargo.toml 文件中添加以下依赖项：
[dependencies]tokio = { version = "1.23", features = ["full"] }tungstenite = "0.19"futures = "0.3"serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }serde_json = "1.0"定义消息结构为了在客户端和服务器之间交换数据，我们需要定义一个通用的消息结构。在本例中，我们将使用 JSON 格式来表示消息。
use serde::{Deserialize, Serialize};#[derive(Deserialize, Serialize, Debug)]pub struct Message { pub username: String, pub message: String,}构建 WebSocket 服务器接下来，我们将使用 tokio 和 tungstenite 库构建一个简单的 WebSocket 服务器。
use std::collections::HashMap;use std::sync::{Arc, Mutex};use futures::{StreamExt, TryStreamExt};use tokio::net::{TcpListener, TcpStream};use tungstenite::protocol::Message as WsMessage;type Result<T> = std::result::Result<T, Box<dyn std::error::Error>>;#[tokio::main]async fn main() -> Result<()> { let addr = "127.0.0.1:8080"; let listener = TcpListener::bind(&addr).await?; println!("Listening on: {}", addr); // 使用 HashMap 存储连接的客户端 let clients: Arc<Mutex<HashMap<usize, mpsc::Sender<WsMessage>>>> = Arc::new(Mutex::new(HashMap::new())); while let Ok((stream, _)) = listener.accept().await { // 为每个连接生成一个唯一的 ID let client_id = rand::random::<usize>(); // 创建 channels 用于在服务器内部发送消息 let (tx, rx) = mpsc::channel(10); clients.lock().unwrap().insert(client_id, tx); // 处理新的 WebSocket 连接 let clients_clone = clients.clone(); tokio::spawn(async move { if let Err(e) = handle_connection(client_id, stream, clients_clone, rx).await { println!("Error handling connection: {}", e); } }); } Ok(())}async fn handle_connection( client_id: usize, stream: TcpStream, clients: Arc<Mutex<HashMap<usize, mpsc::Sender<WsMessage>>>>, mut rx: mpsc::Receiver<WsMessage>,) -> Result<()> { let addr = stream.peer_addr()?; println!("New client connected: {} (ID: {})", addr, client_id); let ws_stream = tokio_tungstenite::accept_async(stream).await?; println!("WebSocket handshake has been successfully completed"); // 处理来自客户端的消息 let (mut write, mut read) = ws_stream.split(); loop { tokio::select! { // 处理来自客户端的消息 msg = read.next() => { match msg { Some(Ok(msg)) => { if msg.is_text() { // 将消息广播给所有连接的客户端 let message = msg.to_text()?; let message: Message = serde_json::from_str(message)?; let broadcast_message = format!("{}: {}", message.username, message.message); broadcast_message_to_all_clients(&clients, &broadcast_message).await?; } } Some(Err(e)) => { println!("Error receiving message: {}", e); break; } None => { println!("Client disconnected: {} (ID: {})", addr, client_id); break; } } } // 处理来自服务器内部的消息 msg = rx.recv() => { match msg { Some(msg) => { if let Err(e) = write.send(msg).await { println!("Error sending message: {}", e); break; } } None => { println!("Channel closed"); break; } } } } } // 从客户端列表中移除断开的客户端 clients.lock().unwrap().remove(&client_id); Ok(())}// 将消息广播给所有连接的客户端async fn broadcast_message_to_all_clients( clients: &Arc<Mutex<HashMap<usize, mpsc::Sender<WsMessage>>>>, message: &str,) -> Result<()> { let clients = clients.lock().unwrap(); for (_client_id, tx) in clients.iter() { let msg = WsMessage::Text(message.to_string()); if let Err(e) = tx.send(msg).await { println!("Error broadcasting message: {}", e); } } Ok(())}客户端实现为了测试我们的聊天服务器，我们可以使用简单的 HTML 和 JavaScript 创建一个基本客户端。
<!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>Rust Chat App</title></head><body> <h1>Rust Chat App</h1> <input type="text" id="username" placeholder="Username"> <input type="text" id="message" placeholder="Enter your message"> <button onclick="sendMessage()">Send</button> <ul id="messages"></ul> <script> let websocket = new WebSocket("ws://localhost:8080"); websocket.onopen = () => { console.log("Connected to server"); }; websocket.onmessage = (event) => { let messages = document.getElementById("messages"); let li = document.createElement("li"); li.textContent = event.data; messages.appendChild(li); }; function sendMessage() { let username = document.getElementById("username").value; let message = document.getElementById("message").value; let data = { username: username, message: message }; websocket.send(JSON.stringify(data)); document.getElementById("message").value = ""; } </script></body></html>运行应用程序完成服务器和客户端代码后，我们可以运行应用程序并测试其功能。
cargo run然后，在浏览器中打开 index.html 文件。在多个浏览器窗口或设备上打开该文件，您就可以开始实时聊天了！
总结本文介绍了如何使用 Rust、WebSocket 和 tokio 异步运行时构建一个功能完备的实时聊天应用程序。我们学习了如何处理 WebSocket 连接、交换消息以及使用 channels 在服务器内部进行通信。
当然，这只是一个简单的示例，您可以根据自己的需求对其进行扩展。例如，您可以添加用户身份验证、私人消息、文件共享等功能，使其成为一个更加强大和功能丰富的聊天应用程序。
