C# 上的 WebSocket：使用 .NET 创建实时应用程序

C# WebSocket 实时应用入门

现代 Web 应用越来越需要客户端与服务器之间的即时数据传输。传统的 HTTP 协议采用"请求-响应"模式，对于需要低延迟和持续信息更新的场景（如在线聊天、股票行情、多人在线游戏、监控系统）效率不高。WebSocket 协议应运而生，它提供持久的双向连接。

在 C# (.NET) 生态系统中，既可以通过 System.Net.WebSockets 命名空间的内置类实现 WebSocket，也可以使用高级库 SignalR。本文将介绍这两种方法，编写可运行的示例，并讨论实时应用的架构特点。内容适合初学者和有经验的 .NET 开发者。

WebSocket 基础：在 C# 中的工作原理

WebSocket 是一种协议，在初始 HTTP 握手（upgrade request）后，将连接转换为持久的双向模式。在 C# 中，WebSocket 操作基于异步编程，使用 async 和 await 关键字。

用 C# 创建简单的 WebSocket 服务器

我们来看一个基本服务器示例，它接受 WebSocket 连接并向客户端发送回声响应。这里使用内置的 HttpListener 或 Kestrel（ASP.NET Core）。以下是基于 ASP.NET Core 的示例。

// Startup.cs 或 Program.cs（最小 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        {            // 将数据发送回客户端（回声）            await webSocket.SendAsync(                new ArraySegment<byte>(buffer, 0, result.Count),                result.MessageType,                result.EndOfMessage,                CancellationToken.None);        }    }}

app.Run();

代码展示了基本机制：AcceptWebSocketAsync 将 HTTP 请求转换为 WebSocket，而 ReceiveAsync 和 SendAsync 方法实现异步数据交换。正确处理连接状态并优雅关闭连接非常重要。

C# WebSocket 客户端

客户端部分也很简单。使用 ClientWebSocket 类：

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 = "你好，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($"收