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Java와 WebSocket의 결합: 실시간 오디오 통신을 구현하는 방법

소개:
인터넷이 발전하면서 실시간 통신은 현대 소셜 애플리케이션의 기본 요구 사항 중 하나가 되었습니다. 그 중 실시간 오디오 통신은 중요한 실시간 통신 방식으로 음성 통화, 음성 채팅과 같은 응용 시나리오에서 중요한 역할을 합니다. 이 기사에서는 Java 및 WebSocket을 사용하여 실시간 오디오 통신을 구현하는 방법을 소개하고 구체적인 코드 예제를 제공합니다.

1. WebSocket 소개:
WebSocket은 오래 지속되는 TCP 연결을 통해 클라이언트와 서버 간의 실시간 양방향 통신을 가능하게 하는 전이중 통신 프로토콜입니다. HTTP 요청-응답 모델과 달리 WebSocket 프로토콜을 사용하면 서버가 클라이언트에 적극적으로 메시지를 보내 실시간 통신이라는 목표를 달성할 수 있습니다.

2. Java에서 WebSocket 사용:
Java에서는 Java WebSocket(Javax WebSocket API)을 사용하여 WebSocket 기능을 구현할 수 있습니다. Java WebSocket API는 Java 8에 도입되었으며 WebSocket 애플리케이션 개발을 위한 클래스 및 인터페이스 세트를 제공합니다.

WebSocket 서버:
먼저 클라이언트의 연결을 수신하고 통신을 처리하기 위한 WebSocket 서버를 만들어야 합니다. 다음은 간단한 WebSocket 서버에 대한 샘플 코드입니다.

@ServerEndpoint("/audio")
public class AudioServer {

    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        // 当有新连接建立时的操作
    }

    @OnMessage
    public void onMessage(byte[] audioData, Session session) {
        // 处理收到的音频数据
    }

    @OnClose
    public void onClose(Session session) {
        // 当连接关闭时的操作
    }

    @OnError
    public void onError(Session session, Throwable throwable) {
        // 处理错误
    }
}

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위 코드는 @ServerEndpoint 주석을 사용하여 AudioServer 클래스를 WebSocket 서버로 표시하고 < code> @OnOpen, @OnMessage, @OnClose 및 @OnError 주석은 연결 설정 및 수신 이벤트를 처리하기 위한 해당 방법을 정의합니다. 메시지, 연결 종료 및 오류로 표시됩니다. @ServerEndpoint注解将类AudioServer标记为WebSocket服务器端，并通过@OnOpen、@OnMessage、@OnClose和@OnError注解定义了对应的方法，用于处理连接建立、接收消息、连接关闭和错误等事件。

WebSocket Client端：
接下来，我们需要创建一个WebSocket客户端，连接到上述的服务器端，并进行音频通信。以下是一个简单的WebSocket客户端的示例代码：

public class AudioClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        WebSocketContainer container = ContainerProvider.getWebSocketContainer();
        Session session = container.connectToServer(new Endpoint() {
            @Override
            public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) {
                // 连接建立后的操作
            }

            @Override
            public void onClose(Session session, CloseReason closeReason) {
                // 连接关闭后的操作
            }

            @Override
            public void onError(Session session, Throwable throwable) {
                // 处理错误
            }

            @Override
            public void onMessage(String text, Session session) {
                // 处理收到的消息
            }
        }, new URI("ws://localhost:8080/audio"));

        // 发送音频数据
        byte[] audioData = new byte[1024];
        session.getBasicRemote().sendBinary(ByteBuffer.wrap(audioData));

        // 关闭连接
        session.close();
    }
}

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以上代码使用了WebSocketContainer和Session类来连接WebSocket服务器端，并通过Endpoint类的实现方式处理连接建立、连接关闭、错误和收到消息等事件。

三、实时音频通信的实现：
通过上述介绍的WebSocket服务器端和客户端，我们可以在此基础上进行实时音频通信的实现。

实时音频采集：首先，我们可以使用Java的Audio API实时采集音频数据，并发送给WebSocket服务器端。具体代码如下：

public class AudioCapture {

    public static void main(String[] args) throws LineUnavailableException {
        AudioFormat format = new AudioFormat(16000, 16, 1, true, true);
        DataLine.Info info = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, format);
        TargetDataLine line = (TargetDataLine) AudioSystem.getLine(info);
        line.open(format);
        line.start();

        // 创建WebSocket客户端并连接服务器
        AudioClient client = new AudioClient();

        // 循环采集音频数据并发送至服务器
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while (true){
          line.read(buffer, 0, buffer.length);
          client.send(buffer);
        }
    }
}

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以上代码使用了Java的音频API，通过TargetDataLine类实时采集音频数据，并将数据通过WebSocket客户端发送至服务器端。

实时音频播放：在客户端接收到服务器端的音频数据之后，我们可以使用Java的音频API实时播放音频。具体代码如下：

public class AudioPlayer {

    public static void main(String[] args) throws LineUnavailableException {
        AudioFormat format = new AudioFormat(16000, 16, 1, true, true);
        DataLine.Info info = new DataLine.Info(SourceDataLine.class, format);
        SourceDataLine line = (SourceDataLine) AudioSystem.getLine(info);
        line.open(format);
        line.start();

        // 创建WebSocket客户端并连接服务器
        AudioClient client = new AudioClient();

        // 循环接收服务器端发送的音频数据并播放
        client.setAudioListener(new AudioListener() {
            @Override
            public void onAudioReceived(byte[] audioData) {
                line.write(audioData, 0, audioData.length);
            }
        });
    }
}

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以上代码使用了Java的音频API，通过SourceDataLine

다음으로 위 서버에 접속하여 오디오 통신을 하기 위한 WebSocket 클라이언트를 생성해야 합니다. 다음은 간단한 WebSocket 클라이언트에 대한 샘플 코드입니다.

위 코드는 WebSocketContainer 및 Session 클래스를 사용하여 WebSocket 서버에 연결하고 를 전달합니다. Endpoint 클래스의 구현은 연결 설정, 연결 종료, 오류 및 메시지 수신과 같은 이벤트를 처리합니다.