ASP.NET Web API上实现 Web Socket

1. 什么是Web Socket

Web Socket是Html5中引入的通信机制，它为浏览器与后台服务器之间提供了基于TCP的全双工的通信通道。用以替代以往的LongPooling等comet style的实时解决方案。基于它们之间的比较以及Web Socket的优势参考https://www.websocket.org/quantum.html.

2. Web Socket如何工作

Connect

Web Socket在建立之前需要先与后台服务器进行握手。具体来说通过如下Http请求：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

后台服务器如果支持切换到WebSocket，会返回如下Response:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

浏览器收到该Response会切换到基于当前TCP连接的WebSocket通道。

Data Transfer

连接建立后，浏览器端可以和服务器发送Text类型的消息进行全双工的通信，类似于基于TCP的Socket通信。

Disconnect

当浏览器或者后台服务器想终止通信，需向对方发送类型为Close的消息，并等待对方收到消息并确认后连接断开。

3. 浏览器，服务器支持情况

参考维基百科，目前浏览器的支持情况如下：

IE	Chrome	Firefox	Safari	Opera
10+	16+	11+	6+	12.10+

IIS从8.0开始支持Web Socket

好了，很长的铺垫之后正式进入Coding：

1. 为了接受浏览器端的握手请求，我们需要定义一个Web Api接口接受握手请求

[RoutePrefix("api/chat")]
    public class ChatController : ApiController
    {
        private static List<WebSocket> _sockets = new List<WebSocket>();

        [Route]
        [HttpGet]
        public HttpResponseMessage Connect(string nickName)
        {
            HttpContext.Current.AcceptWebSocketRequest(ProcessRequest); //在服务器端接受Web Socket请求，传入的函数作为Web Socket的处理函数，待Web Socket建立后该函数会被调用，在该函数中可以对Web Socket进行消息收发

            return Request.CreateResponse(HttpStatusCode.SwitchingProtocols); //构造同意切换至Web Socket的Response.
        }
    }

2. 为了对Web Socket进行消息收发，需要定义Web Socket的消息收发函数（以前的.net 版本是接受一个实现特定接口的对象，新版改成了接受一个函数，总觉得怪怪的），代码如下：

public async Task ProcessRequest(AspNetWebSocketContext context)
      {
            var socket = context.WebSocket;//传入的context中有当前的web socket对象
            _sockets.Add(socket);//此处将web socket对象加入一个静态列表中

　　　　　　　//进入一个无限循环，当web socket close是循环结束
            while (true)
            {
                var buffer = new ArraySegment<byte>(new byte[1024])；
                var receivedResult = await socket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None);//对web socket进行异步接收数据
                if (receivedResult.MessageType == WebSocketMessageType.Close)
                {
                    await socket.CloseAsync(WebSocketCloseStatus.Empty, string.Empty, CancellationToken.None);//如果client发起close请求，对client进行ack
                    _sockets.Remove(socket);
                    break;
                }

                if (socket.State == System.Net.WebSockets.WebSocketState.Open)
                {
                    string recvMsg = Encoding.UTF8.GetString(buffer.Array, 0, receivedResult.Count);
                    var recvBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(recvMsg);
                    var sendBuffer = new ArraySegment<byte>(recvBytes);
                    foreach (var innerSocket in _sockets)//当接收到文本消息时，对当前服务器上所有web socket连接进行广播
                    {
                        if (innerSocket != socket)
                        {
                            await innerSocket.SendAsync(sendBuffer, WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None);
                        }
                    }
                }
     }

服务器端代码就绪，浏览器端如何去调用呢，继续看代码：

var webSocket = new WebSocket("ws://localhost/api/chat?nickName=" + nickName.value);
    webSocket.onopen = function () {
        console.log("opened");
    }
    webSocket.onerror = function () {
        console.log("web socket error");
    }

    webSocket.onmessage = function (event) {

　　　　console.log("web socket error");

 } 

self.webSocket.onclose = function () { console.log("closed"); }

这样就建立了一个web socket连接并能收到消息了，当然也会有发送消息的接口：

webSocket.send(“Hello Web Socket”);

到这里，基于web socket的全双工通信机制已经建立好了。文中的demo是一个简易的聊天室程序。代码链接：https://github.com/lbwxly/WebSocketSample

补充：

HttpContext的AcceptWebSocketRequest方法只能接受一个函数确实有点不方便，也不利于封装与复用。因此为其添加了一个接受对象的重载extension方法，然后定义一个类WebSocketHandler来处理消息的收发和连接的关闭。详见上面的代码链接。