ASP.NET Core的实时库: SignalR -- 预备知识

大纲

本系列会分为2-3篇文章.

  • 第一篇介绍SignalR的预备知识和原理
  • 然后会介绍SignalR和如何在ASP.NET Core里使用SignalR.

本文的目录如下:

实时Web简述

大家都见过和用过实时Web, 例如网页版的即时通讯工具, 网页直播, 网页游戏, 还有股票仪表板等等.

传统的Web应用是这样工作的:

浏览器发送HTTP请求到ASP.NET Core Web服务器, 如果一切顺利的话, Web服务器会处理请求并返回响应, 在Payload里面会包含所请求的数据.

但是这种工作方式对实时Web是不灵的. 实时Web需要服务器可以主动发送消息给客户端(可以是浏览器):

Web服务器可以主动通知客户端数据的变化, 例如收到了新的对话消息.

"底层"技术

而SignalR使用了三种"底层"技术来实现实时Web, 它们分别是Long Polling, Server Sent Events 和 Websocket.

首先, 得知道什么是Ajax. 这个就不介绍了.

Long Polling

Polling

介绍Long Polling之前, 首先介绍一下Polling.

Polling是实现实时Web的一种笨方法, 它就是通过定期的向服务器发送请求, 来查看服务器的数据是否有变化.

如果服务器数据没有变化, 那么就返回204 No Content; 如果有变化就把最新的数据发送给客户端:

下面是Polling的一个实现, 非常简单:

就看这个Controller的Get方法即可. 用到了MyService, 它在项目里是单例的. 它的方法非常简单:

MyService就是做了一个全局的Count, 它的GetLatestCount会返回最新的Count.

Controller里面的代码意思是: 如果Count > 6 就返回一个对象, 里面包含count的值和传进来的id; 如果 count > 10, 还要返回一个finished标志.

看一下前端代码:

也是非常的简单, 点击按钮后定时发送请求, 如果有结果就显示最新count值; 如果有finished标志, 就显示最新值和已结束.

注意这里使用的是fetch API.

运行项目, count > 6的时候:

count > 10的时候结束:

这就是Polling, 很简单, 但是比较浪费资源.

SignalR没有采用Polling这种技术.

Long Polling

Long Polling和Polling有类似的地方, 客户端都是发送请求到服务器. 但是不同之处是: 如果服务器没有新数据要发给客户端的话, 那么服务器会继续保持连接, 直到有新的数据产生, 服务器才把新的数据返回给客户端.

如果请求发出后一段时间内没有响应, 那么请求就会超时. 这时, 客户端会再次发出请求.

例子, Controller的代码稍有改动:

改动的目的就是在符合要求的数据出现之前, 保持连接开放.

前端也有一些改动:

pollWithTimeout方法使用了race, 如果请求后超过9秒没有响应, 那么就返回超时错误.

poll里面, 如果请求返回的结果是200, 那么就更新UI. 但是如果没有finished标志, 就继续发出请求.

运行:

可以看到只有一个请求, 请求的时间很长, 标识连接开放了很长时间.

这里需要注意的一点是, 服务器的超时时长和浏览器的超时时长可能不一样.

前边介绍的Polling和Long Polling都是HTTP请求, 这其实并不是很适合.

下面介绍稍微一个好点的技术: 

Server Sent Events (SSE)

使用SSE的话, Web服务器可以在任何时间把数据发送到浏览器, 可以称之为推送. 而浏览器则会监听进来的信息, 这些信息就像流数据一样, 这个连接也会一直保持开放, 直到服务器主动关闭它.

浏览器会使用一个叫做EventSource的对象用来处理传过来的信息.

 例子, 这和之前的代码有很多地方不同, 用到了Reponse:

注意SSE返回数据的只能是字符串, 而且以data:开头, 后边要跟着换行符号, 否则EventSource会失败.

客户端:

这个就很简单了, 使用EventSource的onmessage事件. 前一个请求等到响应回来后, 会再发出一个请求.

运行:

这个EventSource要比Polling和Long Polling好很多.

它有以下优点: 使用简单(HTTP), 自动重连, 虽然不支持老浏览器但是很容易polyfill.

而缺点是: 很多浏览器都有最大并发连接数的限制, 只能发送文本信息, 单向通信.

Web Socket

Web Socket是不同于HTTP的另一个TCP协议. 它使得浏览器和服务器之间的交互式通信变得可能. 使用WebSocket, 消息可以从服务器发往客户端, 也可以从客户端发往服务器, 并且没有HTTP那样的延迟. 信息流没有完成的时候, TCP Socket通常是保持打开的状态.

使用线代浏览器时, SignalR大部分情况下都会使用Web Socket, 这也是最有效的传输方式. 

全双工通信: 客户端和服务器可以同时往对方发送消息.

并且不受SSE的那个浏览器连接数限制(6个), 大部分浏览器对Web Socket连接数的限制是50个.

消息类型: 可以是文本和二进制, Web Socket也支持流媒体(音频和视频).

其实正常的HTTP请求也使用了TCP Socket. Web Socket标准使用了握手机制把用于HTTP的Socket升级为使用WS协议的 WebSocket socket.

生命周期

Web Socket的生命周期是这样的:

所有的一切都发生在TCP Socket里面, 首先一个常规的HTTP请求会要求服务器更新Socket并协商, 这个叫做HTTP握手. 然后消息就可以在Socket里来回传送, 直到这个Socket被主动关闭. 在主动关闭的时候, 关闭的原因也会被通信.

HTTP 握手

每一个Web Socket开始的时候都是一个简单的HTTP Socket.

客户端首先发送一个GET请求到服务器, 来请求升级Socket. 

如果服务器同意的话, 这个Socket从这时开始就变成了Web Socket.

这个请求的示例如下:

第一行表明这就是一个HTTP GET请求.

Upgrade 这个Header表示请求升级socket到Web Socket.

Sec-WebSocket-Key, 也很重要, 它用于防止缓存问题, 具体请查看官方文档.

服务器理解并同意请求以后, 它的响应如下:

返回101状态码, 表示切换协议.

如果返回的不是101, 那么浏览器就会知道服务器没有处理WebSocket的能力.

此外Header里面还有Upgrade: websocket.

Sec-WebSocket-Accept是配合着Sec-WebSocket-Key来运作的, 具体请查阅官方文档.

消息类型

Web Socket的消息类型可以是文本, 二进制. 也包括控制类的消息: Ping/Pong, 和关闭.

每个消息由一个或多个Frame组成:

所有的Frame都是二进制的. 所以文本的话, 就会首先转化成二进制.

Frame 有若干个Header bits.

有的可以表示这个Frame是否是消息的最后一个Frame;

有的可以表示消息的类型.

有的可以表示消息是否被掩蔽了. 客户端到服务器的消息被掩蔽了, 为了防止缓存投毒(使用恶意数据替换缓存).

有的可以设置payload的长度, payload会占据frame剩下的地方.

实际上用的时候, 你基本不会观察到frame, 它是在后台处理的, 你能看到的就是完整的消息.

但是在浏览器调试的时候, 你看到的是frame挨个传递进来而不是整个消息.

看下例子:

首先ASP.NET Core项目里已经内置了WebSocket, 但是需要配置和使用这个中间件, 在Startup:

这里我们设置了每隔120秒就ping一下. 还设置用于接收和解析frame的缓存大小. 其实这两个值都是默认的值.

修改后的Controller:

这里需要注入HttpContextAccessor. 然后判断请求是否是WebSocket请求, 如果是的话, 客户端会收到回复, 这时Socket就升级完成了. 升级完返回一个webSocket对象, 然后我把events通过它发送出去. 随后我关闭了webSocket, 并指明了原因NormalClosure.

然后看看SendEvents方法:

这里的重点就是webSocket对象的SendAsync方法. 我需要把数据转化成buffer进行传送. 数据类型是Text. 具体参数请查看文档.

看一下客户端:

也很简单, 这里有一个WebSocket对象, 注意这里的url开头是ws而不是http, 还有一个wss, 就先当与http里的https.

然后eventhandler和SSE的差不多. 返回的json数据需要先parse, 然后再使用.

本文先到这, 随后再介绍下SignalR和用法即可.

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏Golang语言社区

【Go 语言社区】js 向服务器请求数据的五种技术

Ajax,在它最基本的层面,是一种与服务器通讯而不重载当前页面的方法,数据可从服务器获得或发送给服务器。有多种不同的方法构造这种通讯通道,每种方法都有自己的优势...

47110
来自专栏木头编程 - moTzxx

PHP base64 编码转化图片并进行指定路径的保存和上传处理

版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。 https://blog.csdn.net/u011415782/article/de...

1821
来自专栏IT派

静态站点生成器:makesite.py

通过在Python中编写自己的简单、轻量级、无魔法的静态站点生成器,完全控制静态网站/博客生成。对的!重新发明轮子,伙计们!

1493
来自专栏小狼的世界

Silverlight学习笔记:资源的位置

    在 Web 项目中,我们免不了使用一些诸如图片、音频、视频、字体之类的在我们的程序中非可执行的数据文件,习惯称之为资源文件。在Silverlight中,...

642
来自专栏python爬虫实战之路

网络字体反爬之起点中文小说

前几天跟同事聊到最近在看什么小说,想起之前看过一篇文章说的是网络十大水文,就想把起点上的小说信息爬一下,搞点可视化数据看看。这段时间正在看爬虫框架-pyspid...

1782
来自专栏企鹅号快讯

使用技巧精讲

1、快速建立连接 单击顶部活动菜单栏上的“快速建立连接按钮”(Alt+Q),如图1 图1 单击按钮后,弹出图2所示的窗口 ? 图2 Protocol:默认SSH...

2165
来自专栏云计算教程系列

如何使用AngularJS和PHP为任何位置生成短而独特的数字地址

邮政地址通常很长,有时很难记住。在许多情况下,需要较短的地址。例如,能够发送仅由几个字符组成的短地址可以确保更快地提供紧急救护车服务。Pieter Geelen...

1452
来自专栏大史住在大前端

javascript基础修炼(6)——前端路由的基本原理

现代前端开发中最流行的页面模型,莫过于SPA单页应用架构。单页面应用指的是应用只有一个主页面,通过动态替换DOM内容并同步修改url地址,来模拟多页应用的效果,...

1503
来自专栏Java架构沉思录

Node.js 三大特点你都懂了吗

在Java、PHP或者.net等服务器端语言中,会为每一个客户端连接创建一个新的线程。而每个线程需要耗费大约2MB内存。也就是说,理论上,一个8GB内存的服务器...

983
来自专栏数据小魔方

Excel多工作薄合并

今天要给大家介绍一下Excel多工作表合并的技巧! 由于Excel工作薄文件可以包含多个工作表,所以合并起来要比Word麻烦! 目前还无法单纯通过Excel界面...

3066

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券