[Android] WebSocket 이란?

들어가며

이번 포스팅은 웹 소켓(Web Scoket)에 대한 포스팅을 하려고 합니다.

 

이 글을 읽으시는 분들은 아마 웹 소켓이 무엇인지 정도는 알고 있을 것이라고 생각합니다.

 

맞습니다. 실시간 통신이 필요할 때 적극적으로 사용되는 기술입니다.

 

그럼 왜 실시간 통신을 할 때 웹 소켓을 사용하는지, 기존에는 어떤 방식을 사용했고, 어떤 문제를 해결해 주는지, 어떻게 동작하는지 등등 알아보겠습니다.

 

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웹 소켓의 등장 배경

초기의 인터넷 통신 방식은 주로 HTTP를 이용한 클라이언트(요청) - 서버(응답) 모델을 통해 진행되었습니다.

즉, 클라이언트가 서버에 요청(Request)을 보내고, 서버가 이에 응답(Response)하는 반이중 통신 방식을 따릅니다.

 

이 방식이 페이지를 요청하는 등의 간단한 작업에는 효과적입니다.

하지만, 실시간으로 데이터를 주고받는 데에 한계점이 발생하게 됩니다.

 

클라이언트가 서버에게 요청하지 않는 이상 서버는 클라이언트에게 먼저 데이터를 보낼 수 없습니다.

 

이 특징으로 실시간 데이터를 주고받는 상황을 구현하기 위해서,

클라이언트는 항상 새로운 데이터가 있는지 확인을 하기 위해 서버에 지속적으로 요청을 보낼 수밖에 없습니다.

 

이렇게 되면 트래픽을 불필요하게 증가시키고, 이로 인해 서버의 비용이 증가될 뿐더러 요청과 응답사이의 지연시간이 있기 때문에 실시간 통신의 효율성을 저하시킬 수 있습니다.

 

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웹 소켓 이전의 통신 방식

조금 더 자세히 알아보겠습니다.

웹 소켓이 등장 하기 전 주로 사용되던 HTTP 프로토콜을 기반으로 한 실시간 통신 방식은 어떤 것들이 있을까요?

 

폴링(Polling)

 

 

클라이언트가 주기적으로 서버에 요청을 보내는 방식입니다.

즉, 일정 시간를 정해 놓고 새로운 데이터가 있는지 요청을 보내서 확인하게 됩니다.

 

이때, 새로운 데이터가 없더라도 서버는 응답을 보냅니다.

 

그래서 클라이언트는 응답을 받으면 처리하고 일정 시간 후에 다시 요청을 보내는 과정을 반복하게 되는 것이죠.

 

장점으로는 매우 간단한 메커니즘이기 때문에 구현이 매우 쉽습니다.

서버 측 또한 요청에 대한 응답만 처리하면 됩니다.

 

하지만, 이 방식에는 단점이 분명히 존재합니다.

• 불필요한 요청(Request) 수 ➡️ 서버 비용 증가
• 요청과 응답 사이의 지연 시간이 발생합니다.
  
  

롱 폴링(Long Polling)

 

 

롱 폴링은 폴링에서 조금 더 개선된 방식입니다.

 

먼저, 동일하게 클라이언트는 서버에게 요청(Request)을 보냅니다.

이후 서버는 새로운 데이터가 없다면 일정 시간 동안 응답을 하지 않고 새로운 데이터가 있을 때까지 기다립니다.

 

만약 일정 시간 동안 새로운 데이터가 없다면 Time Out이 발생하고, 이때 서버는 Time Out에 대한 응답을 보냅니다..

반면에 새로운 데이터가 있다면 즉시 새로운 데이터에 대한 응답(Resonse)을 보냅니다.

 

폴링과 아주 유사합니다.

유사하지만 폴링에 비해서 불필요한 요청(Request) 수는 줄어들게 됩니다.

 

폴링에 비해서 줄어든 것이지 불필요한 요청은 계속 진행됩니다.

또한, 요청과 응답 사이에 발생하는 지연 시간은 불가피할 수 있습니다.

 

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웹 소켓(Web Socket)이란?

 

웹 소켓은 HTML5에 등장 실시간 웹 애플리케이션을 위해 설계된 통신 프로토콜이며, TCP(Transmission Control Protocol)를 기반으로 합니다.

TCP를 기반으로 한 웹 소켓은 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하며, 메시지 경계를 존중하고, 순서가 보장된 양방향 통신을 제공할 수 있습니다.

 

HTTP와 다르게 클라이언트와 서버 간에 최초 연결이 이루어지면, 이 연결을 통해 양방향 통신을 지속적으로 할 수 있습니다.

즉, 전화 통화와 같이 양쪽 모두에서 정보를 주고받을 수 있다는 의미입니다.

 

이 '지속적 연결'을 통해서 서버는 클라이언트에게 실시간으로 데이터를 보낼 수 있으며, 반대로 클라이언트도 서버에게 데이터를 보낼 수 있습니다.

이때 데이터는 ‘패킷(packet)’ 형태로 전달되며, 전송은 연결 중단과 추가 HTTP 요청 없이 양방향으로 이뤄집니다.

패킷(packet)이란❓
네트워크 통신에서 데이터를 작은 조각으로 나눠서 전송하는 단위를 말합니다.

 

안드로이드에서 웹소켓 구현하기

1. 의존성 추가

    implementation 'com.squareup.retrofit2:retrofit:2.9.0'
    implementation 'com.squareup.retrofit2:converter-gson:2.9.0'
    implementation 'com.squareup.okhttp3:logging-interceptor:4.11.0'
    
    //okhttp만 쓰고 싶다면
    implementation 'com.squareup.okhttp3:okhttp:4.9.0'
    implementation 'com.squareup.okhttp3:logging-interceptor:4.11.0'

2. 권한 설정

AndroidManifest.xml

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

 

네트워크와의 통신이므로 인터넷 권한 설정이 필요합니다.

 

3. 사용법

먼저 서버로 보내는 Json 데이터는 다음과 같다고 가정하겠습니다.

{
  "senderNickName": "Tester",
  "message": "Hi",
  "date": "2024-01-01",
}

 

WebSocket 생성

class HttpWebSocket @Inject constructor(private val listener: ChattingWebSocketListener) {

    private val client = OkHttpClient()
    private val webSocket: WebSocket
    private val chatUrl = "http://10.0.2.2:8090/chat"

    init {
        val chatRequest = Request.Builder().url(chatUrl).build()
        webSocket = client.newWebSocket(chatRequest, listener)
    }

    fun sendJsonMessage(message: Message) {

        val jsonMessage = JSONObject()
            .put("senderNickname", message.senderNickname)
            .put("message", message.message)
            .put("date", message.date)
            .toString()
        webSocket.send(jsonMessage)
    }

    fun closeWebSocket() {
        webSocket.close(1000, "Connection closed")
    }

}

 

WebSocket 객체를 생성하기 위해선 아래와 같이  먼저 OkHttpClient 인스턴스를 생성해야합니다.

    init {
        val chatRequest = Request.Builder().url(chatUrl).build()
        webSocket = client.newWebSocket(chatRequest, listener)
    }

 

그리고, 서버 주소로 Request로 보낸 결과를 가진 인스턴스와 WebSocketListener가 필요합니다.

 

그러면 WebSocketListener가 뭘까요?

WebSocketListener

class ChattingWebSocketListener @Inject constructor() : WebSocketListener() {

    override fun onMessage(webSocket: WebSocket, text: String) {
        super.onMessage(webSocket, text)
        Log.d("listener", text)
    }

    override fun onClosed(webSocket: WebSocket, code: Int, reason: String) {
        super.onClosed(webSocket, code, reason)
    }

    override fun onOpen(webSocket: WebSocket, response: Response) {
        super.onOpen(webSocket, response)
    }

    override fun onFailure(webSocket: WebSocket, t: Throwable, response: Response?) {
        super.onFailure(webSocket, t, response)
    }

}

 

WebSocketListener는 WebSocket에서 이벤트가 발생했을 때 어떻게되는지를 나타냅니다.

 

onMessage는 서버 측에서 BroadCast를 했을 때를,

onClosed는 WebSocket이 닫힐 경우를,

onOpen는 WebSocket이 열릴 경우를,

onFailure는 WebSocket 통신을 서버로 실행했는데 실패했을 때를

나타내게 됩니다.

 

다시 WebSocket으로 돌아와 서버로 데이터를 전달하기 위해선 다음과 같은 메소드를 만들어서하면 전달하면 됩니다.

    fun sendJsonMessage(message: Message) {

        val jsonMessage = JSONObject()
            .put("senderNickname", message.senderNickname)
            .put("message", message.message)
            .put("date", message.date)
            .toString()
        webSocket.send(jsonMessage)
    }

 

주요 메소드는 webSocket.send()로 매개변수로 String 값을 전달하면 됩니다.

 

만약 WebSocket 통신을 종료하고 싶다면 webSocket.close() 메소드를 사용하면 됩니다..

    fun closeWebSocket() {
        webSocket.close(1000, "Connection closed")
    }

 

close() 메소드를 호출할 때, 매개변수는 시간, 종료 메시지를 받습니다.

 

웹소켓과 BLE차이는?

WebSocket과 BLE(Bluetooth Low Energy)는 모두 데이터를 실시간으로 주고받는 통신 기술이지만, 사용 목적과 동작 방식, 활용 환경에서 큰 차이가 있습니다.

WebSocket은 인터넷을 기반으로 동작하는 네트워크 프로토콜로, 클라이언트와 서버 간에 지속적인 TCP 연결을 유지하여 양방향 실시간 통신이 가능하도록 합니다. 주로 웹이나 모바일 애플리케이션에서 서버와 데이터를 빠르게 주고받기 위해 사용되며, 실시간 채팅, 알림, 실시간 데이터 스트리밍 같은 서비스에 적합합니다. WebSocket은 인터넷 연결이 필수이며, 물리적으로 먼 서버와도 통신할 수 있습니다.

반면, BLE는 블루투스를 기반으로 동작하는 근거리 무선 통신 기술로, 저전력으로 설계되어 센서나 웨어러블 디바이스, IoT 제품과의 통신에 자주 활용됩니다. BLE는 주로 스마트폰과 주변 장치 간 1:1 연결을 통해 데이터를 송수신하며, 실시간 제어나 상태 확인에 유용합니다. BLE는 Wi-Fi나 인터넷 없이도 작동하지만, 약 10미터 내외의 짧은 거리에서만 통신이 가능하고, 다수의 장치와 동시 통신하거나 복잡한 데이터 전송에는 제한이 있습니다.

요약하면, WebSocket은 인터넷을 통한 서버-클라이언트 간 실시간 데이터 통신에 적합하고, BLE는 근거리에서 디바이스 간 저전력 통신에 최적화되어 있습니다. 두 기술은 목적과 사용 환경에 따라 상호 보완적으로 사용되기도 합니다.

 

웹소켓과 MQTT의 차이는?

WebSocket과 MQTT는 모두 실시간 통신을 위한 프로토콜이지만, 목적과 특성에 따라 차이가 있습니다.

WebSocket은 클라이언트와 서버 간에 지속적인 TCP 연결을 유지하여 양방향 통신(1:1)을 가능하게 하는 프로토콜입니다. 주로 웹 기반의 실시간 채팅, 알림, 주식 시세 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 

반면 MQTT는 IoT 환경을 위해 설계된 경량 메시징 프로토콜로, 퍼블리셔-브로커-서브스크라이버 구조를 사용하여 1:N 통신에 최적화되어 있습니다. 네트워크가 불안정하거나 저전력 환경에서도 안정적인 통신이 가능하며, QoS(Quality of Service)를 통해 메시지의 전송 보장 수준을 설정할 수 있어 중요한 데이터를 다룰 때 유리합니다. 특히 Android 같은 모바일 환경에서는 WebSocket보다 안정적으로 연결을 유지하고 배터리 효율도 더 뛰어난 편입니다. 다만, MQTT는 별도의 브로커 서버가 필요하고, 실시간 대화나 빠른 피드백을 요구하는 UI 중심의 애플리케이션에서는 약간의 딜레이가 있을 수 있습니다.

결론적으로 WebSocket은 범용적인 실시간 양방향 통신에 적합하고, MQTT는 네트워크 환경이 불안정하거나 저전력 디바이스 간 통신에 더 적합한 프로토콜입니다. 용도와 환경에 따라 선택하는 것이 중요합니다.

 

 

 

끝.

 

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참고자료

https://namamim.tistory.com/19

[안드로이드]Retrofit(okhttp)의 WebSocket에 대하여

https://yong-nyong.tistory.com/90

[Web] 웹 소켓(Web Socket)이란? 등장 배경과 목적, 동작 방식 (feat. Polling, Long polling, Server-Sent Event)

https://velog.io/@sj_yun/Web-Socket%EC%9D%B4%EB%9E%80

웹 소켓 (Web Socket)이란?