Como escrever um aplicativo AngularJS com Socket.IO

Introdução

O AngularJS é um framework JavaScript incrível que oferece vinculação de dados bidirecional fácil de usar e rápida, um sistema de diretivas poderoso que permite criar componentes personalizados reutilizáveis e muito mais. O Socket.IO é um wrapper e um polyfill para WebSockets que facilita o desenvolvimento de aplicativos em tempo real em vários navegadores. A propósito, as duas funcionam muito bem juntas.

Já escrevi sobre como criar um app AngularJS com o Express, mas desta vez vou falar sobre como integrar o Socket.IO para adicionar recursos em tempo real a um aplicativo AngularJS. Neste tutorial, vou mostrar como escrever um app de mensagens instantâneas. Ele é baseado no meu tutorial anterior (que usa uma pilha node.js semelhante no servidor). Portanto, se você não conhece o Node.js ou o Express, recomendo que o consulte primeiro.

Abrir a demonstração

Como sempre, você pode acessar o produto final no GitHub.

Pré-requisitos

Há um pouco de boilerplate para configurar e integrar o Socket.IO ao Express. Por isso, criei a Angular Socket.IO Seed.

Para começar, clone o repositório angular-node-seed do GitHub:

git clone git://github.com/btford/angular-socket-io-seed my-project

ou faça o download como um arquivo ZIP.

Depois de ter a semente, você precisa pegar algumas dependências com o npm. Abra um terminal no diretório com a semente e execute:

npm install

Com essas dependências instaladas, é possível executar o app de esqueleto:

node app.js

e confira no seu navegador em http://localhost:3000 para garantir que a semente esteja funcionando conforme o esperado.

Como decidir os recursos do app

Há várias maneiras diferentes de escrever um aplicativo de chat. Vamos descrever os recursos mínimos que o nosso terá. Haverá apenas uma sala de chat para todos os usuários. Os usuários podem escolher e mudar o nome, mas ele precisa ser exclusivo. O servidor vai aplicar essa exclusividade e anunciar quando os usuários mudarem de nome. O cliente precisa expor uma lista de mensagens e uma lista de usuários que estão na sala de chat.

Um front-end simples

Com essa especificação, podemos criar um front-end simples com Jade que fornece os elementos de interface necessários. Abra views/index.jade e adicione este código dentro de block body:

div(ng-controller='AppCtrl')
.col
  h3 Messages
  .overflowable
    p(ng-repeat='message in messages') : 

.col
  h3 Users
  .overflowable
    p(ng-repeat='user in users') 

.clr
  form(ng-submit='sendMessage()')
    | Message: 
    input(size='60', ng-model='message')
    input(type='submit', value='Send')

.clr
  h3 Change your name
  p Your current user name is 
  form(ng-submit='changeName()')
    input(ng-model='newName')
    input(type='submit', value='Change Name')

Abra public/css/app.css e adicione o CSS para fornecer colunas e transbordamentos:

/* app css stylesheet */

.overflowable {
  height: 240px;
  overflow-y: auto;
  border: 1px solid #000;
}

.overflowable p {
  margin: 0;
}

/* poor man's grid system */
.col {
  float: left;
  width: 350px;
}

.clr {
  clear: both;
}

Como interagir com o Socket.IO

Embora o Socket.IO exponha uma variável io no window, é melhor encapsular essa variável no sistema de injeção de dependências do AngularJS. Então, vamos começar escrevendo um serviço para agrupar o objeto socket retornado pelo Socket.IO. Isso é ótimo, porque vai facilitar muito o teste do controlador mais tarde. Abra public/js/services.js e substitua o conteúdo por:

app.factory('socket', function ($rootScope) {
  var socket = io.connect();
  return {
    on: function (eventName, callback) {
      socket.on(eventName, function () {  
        var args = arguments;
        $rootScope.$apply(function () {
          callback.apply(socket, args);
        });
      });
    },
    emit: function (eventName, data, callback) {
      socket.emit(eventName, data, function () {
        var args = arguments;
        $rootScope.$apply(function () {
          if (callback) {
            callback.apply(socket, args);
          }
        });
      })
    }
  };
});

Observe que envolvemos cada callback de soquete em $scope.$apply. Isso informa ao AngularJS que ele precisa verificar o estado do aplicativo e atualizar os modelos se houver uma mudança após a execução do callback transmitido a ele. Internamente, o $http funciona da mesma maneira: após alguns retornos de XHR, ele chama $scope.$apply para que o AngularJS possa atualizar as visualizações.

Esse serviço não envolve toda a API Socket.IO (isso é deixado como um exercício para o leitor ;P ). No entanto, ele abrange os métodos usados neste tutorial e deve apontar a direção certa se você quiser expandir. Posso voltar a escrever um wrapper completo, mas isso está fora do escopo deste tutorial.

Agora, no controlador, podemos solicitar o objeto socket, assim como faríamos com $http:

function AppCtrl($scope, socket) {
  /* Controller logic */
}

No controlador, vamos adicionar a lógica para enviar e receber mensagens. Abra js/public/controllers.js e substitua o conteúdo por este:

function AppCtrl($scope, socket) {

  // Socket listeners
  // ================

  socket.on('init', function (data) {
    $scope.name = data.name;
    $scope.users = data.users;
  });

  socket.on('send:message', function (message) {
    $scope.messages.push(message);
  });

  socket.on('change:name', function (data) {
    changeName(data.oldName, data.newName);
  });

  socket.on('user:join', function (data) {
    $scope.messages.push({
      user: 'chatroom',
      text: 'User ' + data.name + ' has joined.'
    });
    $scope.users.push(data.name);
  });

  // add a message to the conversation when a user disconnects or leaves the room
  socket.on('user:left', function (data) {
    $scope.messages.push({
      user: 'chatroom',
      text: 'User ' + data.name + ' has left.'
    });
    var i, user;
    for (i = 0; i < $scope.users.length; i++) {
      user = $scope.users[i];
      if (user === data.name) {
        $scope.users.splice(i, 1);
        break;
      }
    }
  });

  // Private helpers
  // ===============

  var changeName = function (oldName, newName) {
    // rename user in list of users
    var i;
    for (i = 0; i < $scope.users.length; i++) {
      if ($scope.users[i] === oldName) {
        $scope.users[i] = newName;
      }
    }

    $scope.messages.push({
      user: 'chatroom',
      text: 'User ' + oldName + ' is now known as ' + newName + '.'
    });
  }

  // Methods published to the scope
  // ==============================

  $scope.changeName = function () {
    socket.emit('change:name', {
      name: $scope.newName
    }, function (result) {
      if (!result) {
        alert('There was an error changing your name');
      } else {

        changeName($scope.name, $scope.newName);

        $scope.name = $scope.newName;
        $scope.newName = '';
      }
    });
  };

  $scope.sendMessage = function () {
    socket.emit('send:message', {
      message: $scope.message
    });

    // add the message to our model locally
    $scope.messages.push({
      user: $scope.name,
      text: $scope.message
    });

    // clear message box
    $scope.message = '';
  };
}

Este aplicativo vai ter apenas uma visualização. Portanto, podemos remover o roteamento de public/js/app.js e simplificá-lo para:

// Declare app level module which depends on filters, and services
var app = angular.module('myApp', ['myApp.filters', 'myApp.directives']);

Como gravar o servidor

Abra routes/socket.js. Precisamos definir um objeto para manter o estado do servidor, para que os nomes dos usuários sejam exclusivos.

// Keep track of which names are used so that there are no duplicates
var userNames = (function () {
  var names = {};

  var claim = function (name) {
    if (!name || userNames[name]) {
      return false;
    } else {
      userNames[name] = true;
      return true;
    }
  };

  // find the lowest unused "guest" name and claim it
  var getGuestName = function () {
    var name,
      nextUserId = 1;

    do {
      name = 'Guest ' + nextUserId;
      nextUserId += 1;
    } while (!claim(name));

    return name;
  };

  // serialize claimed names as an array
  var get = function () {
    var res = [];
    for (user in userNames) {
      res.push(user);
    }

    return res;
  };

  var free = function (name) {
    if (userNames[name]) {
      delete userNames[name];
    }
  };

  return {
    claim: claim,
    free: free,
    get: get,
    getGuestName: getGuestName
  };
}());

Isso basicamente define um conjunto de nomes, mas com APIs que fazem mais sentido para o domínio de um servidor de chat. Vamos conectar isso ao soquete do servidor para responder às chamadas feitas pelo cliente:

// export function for listening to the socket
module.exports = function (socket) {
  var name = userNames.getGuestName();

  // send the new user their name and a list of users
  socket.emit('init', {
    name: name,
    users: userNames.get()
  });

  // notify other clients that a new user has joined
  socket.broadcast.emit('user:join', {
    name: name
  });

  // broadcast a user's message to other users
  socket.on('send:message', function (data) {
    socket.broadcast.emit('send:message', {
      user: name,
      text: data.message
    });
  });

  // validate a user's name change, and broadcast it on success
  socket.on('change:name', function (data, fn) {
    if (userNames.claim(data.name)) {
      var oldName = name;
      userNames.free(oldName);

      name = data.name;

      socket.broadcast.emit('change:name', {
        oldName: oldName,
        newName: name
      });

      fn(true);
    } else {
      fn(false);
    }
  });

  // clean up when a user leaves, and broadcast it to other users
  socket.on('disconnect', function () {
    socket.broadcast.emit('user:left', {
      name: name
    });
    userNames.free(name);
  });
};

Com isso, o aplicativo estará completo. Faça um teste executando node app.js. O aplicativo precisa ser atualizado em tempo real, graças ao Socket.IO.

Conclusão

Há muito mais coisas que você pode adicionar a esse app de mensagens instantâneas. Por exemplo, é possível enviar mensagens vazias. Você pode usar ng-valid para evitar isso no lado do cliente e uma verificação no servidor. Talvez o servidor possa manter um histórico recente de mensagens para o benefício de novos usuários que se juntam ao app.

Depois de entender como agrupar em um serviço e notificar o Angular de que um modelo foi alterado, fica fácil criar apps do AngularJS que usam outras bibliotecas. No próximo artigo, vou abordar o uso do AngularJS com a D3.js, a conhecida biblioteca de visualização.

Referências

Angular Socket.IO Seed App de mensagens instantâneas concluído AngularJS Express Socket.IO`