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服务器开发- Asp.Net Core中的websocket,并封装一个简单的中间件

程序员文章站 2022-02-14 11:11:27
先拉开msdn的文档,大致读一遍 (https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/websockets)websocket是一个协...

先拉开msdn的文档,大致读一遍 (https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/websockets)

 websocket 是一个协议,支持通过 tcp 连接建立持久的双向信道。 它可用于聊天、股票报价和游戏等应用程序,以及 web 应用程序中需要实时功能的任何情景。

使用方法

  • 安装 microsoft.aspnetcore.websockets 包。
  • 配置中间件。
  • 接受 websocket 请求。
  • 发送和接收消息。

如果是创建的asp.net core项目,默认会有一个all的包,里面默认带了websocket的包。所以,添加的时候,注意看一下

然后就是配置websocket的中间件

app.usewebsockets();

如果需要更细致的配置websocket,msdn文档上也提供了一种配置缓冲区大小和ping的option

var websocketoptions = new websocketoptions()
{
    keepaliveinterval = timespan.fromseconds(120),  //向客户端发送“ping”帧的频率,以确保代理保持连接处于打开状态
    receivebuffersize = 4 * 1024   //用于接收数据的缓冲区的大小。 只有高级用户才需要对其进行更改,以便根据数据大小调整性能。
};
app.usewebsockets(websocketoptions);

接受 websocket 请求

在请求生命周期后期(例如在 configure 方法或 mvc 操作的后期),检查它是否是 websocket 请求并接受 websocket 请求。

该示例来自 configure 方法的后期。

app.use(async (context, next) =>
{
    if (context.request.path == "/ws")
    {
        if (context.websockets.iswebsocketrequest)
        {
            websocket websocket = await context.websockets.acceptwebsocketasync();
            await echo(context, websocket);
        }
        else
        {
            context.response.statuscode = 400;
        }
    }
    else
    {
        await next();
    }

});

websocket 请求可以来自任何 url,但此示例代码只接受 /ws 的请求

(比如要测试websocket的连接,地址必须写上:ws://ip:端口/ws) 最后这个路径的ws是可以自己定义的,可以理解为mvc的路由,或者url地址,websocket第一次连接的时候,可以使用url传递参数

发送和接收消息

acceptwebsocketasync 方法将 tcp 连接升级到 websocket 连接,并提供 websocket 对象。 使用 websocket 对象发送和接收消息。

之前显示的接受 websocket 请求的代码将 websocket 对象传递给 echo 方法;此处为 echo 方法。 代码接收消息并立即发回相同的消息。 一直在循环中执行此操作,直到客户端关闭连接

private async task echo(httpcontext context, websocket websocket)
{
    var buffer = new byte[1024 * 4];
    websocketreceiveresult result = await websocket.receiveasync(new arraysegment<byte>(buffer), cancellationtoken.none);
    while (!result.closestatus.hasvalue)
    {
        await websocket.sendasync(new arraysegment<byte>(buffer, 0, result.count), result.messagetype, result.endofmessage, cancellationtoken.none);

        result = await websocket.receiveasync(new arraysegment<byte>(buffer), cancellationtoken.none);
    }
    await websocket.closeasync(result.closestatus.value, result.closestatusdescription, cancellationtoken.none);
}

如果在开始此循环之前接受 websocket,中间件管道会结束。 关闭套接字后,管道展开。 也就是说,如果接受 websocket ,请求会在管道中停止前进,就像点击 mvc 操作一样。 但是完成此循环并关闭套接字时,请求将在管道中后退。

如果要测试是否连上,那么可以自己写ws的客户端程序,当然也可以使用一些现成的工具辣

服务器开发- Asp.Net Core中的websocket,并封装一个简单的中间件

封装一个简单的中间件:

什么是中间件?msdn对此的解释是:

中间件是一种装配到应用程序管道以处理请求和响应的软件。 每个组件:

  • 选择是否将请求传递到管道中的下一个组件。
  • 可在调用管道中的下一个组件前后执行工作。

请求委托用于生成请求管道。 请求委托处理每个 http 请求。

使用 runmap 和 use 扩展方法来配置请求委托。 可将一个单独的请求委托并行指定为匿名方法(称为并行中间件),或在可重用的类中对其进行定义。 这些可重用的类和并行匿名方法即为中间件或中间件组件。 请求管道中的每个中间件组件负责调用管道中的下一个组件,或在适当情况下使链发生短路。

新建一个websocketextensions.cs的类

 public static class websocketextensions
    {
        public static iapplicationbuilder mapwebsocketmanager(this iapplicationbuilder app,pathstring path,websockethandler handler)
        {
            return app.map(path, (_app) => _app.usemiddleware<websocketmanagermiddleware>(handler));
        }
        public static iservicecollection addwebsocketmanager(this iservicecollection services)
        {
            services.addtransient<websocketconnectionmanager>();

            foreach (var type in assembly.getentryassembly().exportedtypes)
            {
                if (type.gettypeinfo().basetype == typeof(websockethandler))
                {
                    services.addsingleton(type);
                }
            }

            return services;
        }
    }

addwebsocketmanager这个方法主要是处理依赖注入的问题。通过反射把实现websockethandler的类,统统注入

管理websocket连接

public class websocketconnectionmanager
    {
        private concurrentdictionary<string, websocket> _sockets = new concurrentdictionary<string, websocket>();

        public int getcount()
        {
            return _sockets.count;
        }

        public websocket getsocketbyid(string id)
        {
            return _sockets.firstordefault(p => p.key == id).value;
        }

        public concurrentdictionary<string, websocket> getall()
        {
            return _sockets;
        }
        public websocket getwebsocket(string key)
        {
            websocket _socket;
            _sockets.trygetvalue(key, out _socket);
            return _socket;

        }

        public string getid(websocket socket)
        {
            return _sockets.firstordefault(p => p.value == socket).key;
        }
        public void addsocket(websocket socket,string key)
        {
            if (getwebsocket(key)!=null)
            {
                _sockets.tryremove(key, out websocket destorywebsocket);
            }
            _sockets.tryadd(key, socket);
            //string sid = createconnectionid();
            //while (!_sockets.tryadd(sid, socket))
            //{
            //    sid = createconnectionid();
            //}



        }

        public async task removesocket(string id)
        {
            try
            {
                websocket socket;

                _sockets.tryremove(id, out socket);


                await socket.closeoutputasync(websocketclosestatus.normalclosure, null, cancellationtoken.none);


            }
            catch (exception)
            {

            }

        }

        public async task closesocket(websocket socket)
        {
            await socket.closeoutputasync(websocketclosestatus.normalclosure, null, cancellationtoken.none);
        }

        private string createconnectionid()
        {
            return guid.newguid().tostring();
        }
    }

 

这里我把客户的连接的管理都封装到一个连接类里面,我的思路是

  • 我使用webapi来验证身份,走http协议的接口
  • 验证成功后,服务器给客户端返回一个token
  • 客户端通过websocket连接服务器的时候,需要带上上次返回的token,这样我就可以在连接字典里面判断出重复的socket(因为我试过在.net core里面如果多次连接,服务器不会走断开的事件,而是不断的出现多个socket对象)

websocketmanagermiddleware类的封装

public class websocketmanagermiddleware
    {
        private readonly requestdelegate _next;
        private websockethandler _websockethandler { get; set; }

        public websocketmanagermiddleware(requestdelegate next,
                                          websockethandler websockethandler)
        {
            _next = next;
            _websockethandler = websockethandler;
        }

        public async task invoke(httpcontext context)
        {
            if (!context.websockets.iswebsocketrequest)
                return;

            var socket = await context.websockets.acceptwebsocketasync();
            string key = context.request.query["key"];
            console.writeline("连接人:"+key);

            _websockethandler.onconnected(socket,key);

            await receive(socket, async (result, buffer) =>
            {
                if (result.messagetype == websocketmessagetype.text)
                {
                    await _websockethandler.receiveasync(socket, result, buffer);
                    return;
                }

                else if (result.messagetype == websocketmessagetype.close)
                {
                    await _websockethandler.ondisconnected(socket);
                    return;
                }

            });

            //todo - investigate the kestrel exception thrown when this is the last middleware
            //await _next.invoke(context);
        }

        private async task receive(websocket socket, action<websocketreceiveresult, byte[]> handlemessage)
        {
            try
            {
                var buffer = new byte[1024 * 4];

                while (socket.state == websocketstate.open)
                {
                    var result = await socket.receiveasync(buffer: new arraysegment<byte>(buffer),
                                                           cancellationtoken: cancellationtoken.none);

                    handlemessage(result, buffer);
                }
            }
            catch (exception ex)
            {
                gslog.e(ex.stacktrace);
            }

        }
    }

 

 invoke的时候,传递的key参数需要客户端验证身份后,传递进来:(ws://ip:端口/ws?key=xxx) 这样的格式来连接websocket

在这个类里面,我们主要处理三个事情

  • 如果客户端连接进来,那么我们把这个连接放到连接管理字典里面
  • 如果客户端断开连接,那么我们把这个连接冲连接管理字典里面移除
  • 如果是发送数据过来,那么我们就调用receiveasync方法,并把连接对象和数据传递进去

websockethandler类的封装

这个类主要关联游戏逻辑模块和websocket的一个纽带,我们封装的中间件,通过websockethandler把数据传递给实现这个类的子类

 public abstract class websockethandler
    {
        public websocketconnectionmanager websocketconnectionmanager { get; set; }

        public websockethandler(websocketconnectionmanager websocketconnectionmanager)
        {
            websocketconnectionmanager = websocketconnectionmanager;
        }

        public virtual void onconnected(websocket socket, string key)
        {
            //var serversocket = websocketconnectionmanager.getwebsocket(key);
            //if (serversocket != null)
            //{
            //    websocketconnectionmanager.addsocket();
            //    console.writeline("已经存在当前的连接,断开。。");
            //}
            websocketconnectionmanager.addsocket(socket, key);
        }

        public virtual async task ondisconnected(websocket socket)
        {
            console.writeline("socket 断开了");
            await websocketconnectionmanager.removesocket(websocketconnectionmanager.getid(socket));
        }

        public async task sendmessageasync(websocket socket, string message)
        {
            if (socket.state != websocketstate.open)
                return;
            var bytes = encoding.utf8.getbytes(message);
            await socket.sendasync(buffer: new arraysegment<byte>(array: bytes, offset: 0, count: bytes.length), messagetype: websocketmessagetype.text, endofmessage: true, cancellationtoken: cancellationtoken.none);
        }

        public async task sendmessageasync(string socketid, string message)
        {
            try
            {
                await sendmessageasync(websocketconnectionmanager.getsocketbyid(socketid), message);
            }
            catch (exception)
            {

            }

        }

        public async task sendmessagetoallasync(string message)
        {
            foreach (var pair in websocketconnectionmanager.getall())
            {
                if (pair.value.state == websocketstate.open)
                    await sendmessageasync(pair.value, message);
            }
        }
        /// <summary>
        /// 获取一些连接
        /// </summary>
        /// <param name="keys"></param>
        /// <returns></returns>
        public ienumerable<websocket> getsomewebsocket(string[] keys)
        {
            foreach (var key in keys)
            {
                yield return websocketconnectionmanager.getwebsocket(key);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 给一堆人发消息
        /// </summary>
        /// <param name="websockets"></param>
        /// <param name="message"></param>
        /// <returns></returns>
        public async task sendmessagetosome(websocket[] websockets, string message)
        {
            websockets.tolist().foreach(async a => { await sendmessageasync(a, message); });
        }

        public abstract task receiveasync(websocket socket, websocketreceiveresult result, byte[] buffer);
    }

需要把一些必须要重写的方法定义为abstract  给子类重写

使用我们写好的websocket管理中间件

  public void configureservices(iservicecollection services)
        {
            services.addwebsocketmanager();
        }
 var websocketoptions = new websocketoptions()
            {
                keepaliveinterval = timespan.fromseconds(20),
                receivebuffersize = 4 * 1024
            };
            app.usewebsockets(websocketoptions);
            app.mapwebsocketmanager("/zhajinhua", serviceprovider.getservice<zjhgame>());

zjhgame这个类,必须实现 websockethandler,这样我们就能在zjhgame这个类,处理游戏逻辑

好了,大致就是这样的,毕竟我也没有开发游戏的经验,有错误的地方,希望大佬们能指出