WebSocket in C#: Erstellung von Echtzeit-Anwendungen mit .NET

Einführung in WebSocket in C# für Echtzeitanwendungen

Moderne Webanwendungen benötigen zunehmend eine sofortige Datenübertragung zwischen Client und Server. Das traditionelle HTTP-Protokoll, das nach einem „Anfrage-Antwort"-Schema arbeitet, ist für Aufgaben ineffizient, bei denen niedrige Latenz und konstante Informationsaktualisierungen wichtig sind: Online-Chats, Aktienkurse, Multiplayer-Spiele, Überwachungssysteme. WebSocket kommt zur Rettung — ein Protokoll, das eine dauerhafte bidirektionale Verbindung bereitstellt.

Im C# (.NET)-Ökosystem ist die WebSocket-Implementierung sowohl über die integrierten Klassen des System.Net.WebSockets-Namespaces als auch über die hochwertige SignalR-Bibliothek verfügbar. In diesem Artikel werden wir beide Ansätze behandeln, funktionierende Beispiele schreiben und architektonische Merkmale von Echtzeitanwendungen besprechen. Das Material wird sowohl für Anfänger als auch für erfahrene .NET-Entwickler nützlich sein.

WebSocket-Grundlagen: Wie es in C# funktioniert

WebSocket ist ein Protokoll, das nach einem anfänglichen HTTP-Handshake (Upgrade-Anfrage) die Verbindung in einen dauerhaften bidirektionalen Modus überführt. In C# basiert die Arbeit mit WebSocket auf asynchroner Programmierung unter Verwendung der Schlüsselwörter async und await.

Erstellen eines einfachen WebSocket-Servers in C#

Schauen wir uns ein einfaches Beispiel eines Servers an, der WebSocket-Verbindungen akzeptiert und Daten an den Client zurücksendet (Echo). Dafür verwenden wir die integrierte HttpListener-Klasse oder Kestrel (ASP.NET Core). Nachfolgend ein Beispiel basierend auf ASP.NET Core.

// Startup.cs or Program.cs (minimal API)var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);var app = builder.Build();

app.UseWebSockets();

app.Map("/ws", async (HttpContext context) =>{    if (context.WebSockets.IsWebSocketRequest)    {        using var webSocket = await context.WebSockets.AcceptWebSocketAsync();        await Echo(webSocket);    }    else    {        context.Response.StatusCode = 400;    }});

async Task Echo(WebSocket webSocket){    var buffer = new byte[1024 * 4];    while (webSocket.State == WebSocketState.Open)    {        var result = await webSocket.ReceiveAsync(            new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);        if (result.MessageType == WebSocketMessageType.Close)        {            await webSocket.CloseAsync(                WebSocketCloseStatus.NormalClosure, "Closing", CancellationToken.None);        }        else        {            // Send data back (echo)            await webSocket.SendAsync(                new ArraySegment<byte>(buffer, 0, result.Count),                result.MessageType,                result.EndOfMessage,                CancellationToken.None);        }    }}

app.Run();

Der Code zeigt die grundlegende Mechanik: AcceptWebSocketAsync führt das Upgrade der HTTP-Anfrage auf WebSocket durch, und die Methoden ReceiveAsync und SendAsync ermöglichen den asynchronen Datenaustausch. Es ist wichtig, den Verbindungsstatus zu überwachen und die Verbindung ordnungsgemäß zu schließen.

WebSocket-Client in C#

Die Client-Seite ist ebenfalls einfach. Verwenden Sie die ClientWebSocket-Klasse:

using System.Net.WebSockets;

async Task ConnectAndSend(){    using var client = new ClientWebSocket();    await client.ConnectAsync(new Uri("ws://localhost:5000/ws"), CancellationToken.None);

    var message = "Hello, WebSocket!";    var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(message);    await client.SendAsync(new ArraySegment<byte>(bytes),        WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None);

    var buffer = new byte[1024];    var result = await client.ReceiveAsync(        new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);    var response = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, result.Count);    Console.WriteLine($"Er