【转载】【Unity】WebSocket通信

1 前言


        Unity客户端常用的与服务器通信的方式有socket、http、webSocket。本文主要实现一个简单的WebSocket通信案例，包含客户端、服务器，实现了两端的通信以及客户端向服务器发送关闭连接请求的功能。实现上没有使用Unity相关插件，使用的就是.Net本身的WebSocket。

2 WebSocket简介


        WebSocket是一种基于TCP的应用层网络协议，客户端与服务器经过一次 HTTP 握手，两者之间便可以建立持久性的连接，进而使得客户端与服务器之间能够进行双向实时通信(全双工通信)。PS：网上有更详细的信息，这里就不展开了。

3 代码


        代码分客户端代码、服务器代码。客户端为Unity客户端，服务器是VS控制台程序。首先运行服务器代码，之后再运行客户端代码，完成连接后，在客户端输入框中输入内容，之后点击“发送信息”按钮，向服务器发送信息，点击“断开连接”按钮，向服务器发送断开连接请求，在服务器命令行窗口内输入内容按下回车即可向客户端发送信息。
        PS：先运行客户端再运行服务器也行，但客户端请求连接短时间内得不到回复便会抛出异常，手速得快。所以最好先运行服务器提前开启监听。

3.1 客户端代码


GameStart.cs

using UnityEngine;
 
public class GameStart : MonoBehaviour
{
    //发送的消息变量
    private string msg = null;
 
    void Start()
    {
        //连接服务器。
        NetManager.M_Instance.Connect("ws://127.0.0.1:8888");   //本机地址
    }
 
    //绘制UI
    private void OnGUI()
    {
        //绘制输入框，以及获取输入框中的内容
        //PS：第二参数必须是msg，否则在我们输入后，虽然msg可以获得到输入内容，但马上就被第二参数在下一帧重新覆盖。
        msg = GUI.TextField(new Rect(10, 10, 100, 20), msg);
 
        //绘制按钮，以及按下发送信息按钮，发送信息
        if (GUI.Button(new Rect(120, 10, 80, 20), "发送信息") && msg != null)
        {
            NetManager.M_Instance.Send(msg);
        }
 
        //绘制按钮，以及按下断开连接按钮，发送断开连接请求
        if (GUI.Button(new Rect(210, 10, 80, 20), "断开连接"))
        {
            Debug.Log("向服务器请求断开连接......");
            NetManager.M_Instance.CloseClientWebSocket();
        }
        
    }
}


NetManager.cs（单例，不需要挂到游戏对象上）


using System;
using System.Net.WebSockets;
using System.Text;
using System.Threading;
using UnityEngine;
 
public class NetManager
{
    #region 实现单例的代码
    //变量
    private volatile static NetManager m_instance;          //单例本身。使用volatile关键字修饰，禁止优化，确保多线程访问时访问到的数据都是最新的
    private static object m_locker = new object();          //线程锁。当多线程访问时，同一时刻仅允许一个线程访问
 
    //属性
    public static NetManager M_Instance
    {
        get
        {
            //线程锁。防止同时判断为null时同时创建对象
            lock (m_locker)
            {
                //如果不存在对象则创建对象
                if (m_instance == null)
                {
                    m_instance = new NetManager();
                }
            }
            return m_instance;
        }
    }
    #endregion
 
    //私有化构造
    private NetManager() { }
 
    //客户端webSocket
    private ClientWebSocket m_clientWebSocket;
    //处理接收数据的线程
    private Thread m_dataReceiveThread;
    //线程持续执行的标识符
    private bool m_isDoThread;
 
 
    /// <summary>
    /// ClientWebSocket，与服务器建立连接。
    /// </summary>
    /// <param name="uriStr"></param>
    public void Connect(string uriStr)
    {
        try
        {
            //创建ClientWebSocket
            m_clientWebSocket = new ClientWebSocket();
 
            //初始化标识符
            m_isDoThread = true;
 
            //创建线程
            m_dataReceiveThread = new Thread(ReceiveData);  //创建数据接收线程  
            m_dataReceiveThread.IsBackground = true;        //设置为后台可以运行，主线程关闭时，此线程也会关闭（实际在Unity中并没什么用，还是要手动关闭）
 
            //设置请求头部
            //m_clientWebSocket.Options.SetRequestHeader("headerName", "hearValue");
 
            //开始连接
            var task = m_clientWebSocket.ConnectAsync(new Uri(uriStr), CancellationToken.None);
            task.Wait();    //等待
 
            //启动数据接收线程
            m_dataReceiveThread.Start(m_clientWebSocket);
 
            //输出提示
            if (m_clientWebSocket.State == WebSocketState.Open)
            {
                Debug.Log("连接服务器完毕。");
            }
        }
        catch (WebSocketException ex)
        {
            Debug.LogError("连接出错：" + ex.Message);
            Debug.LogError("WebSokcet状态：" + m_clientWebSocket.State);
            //关闭连接
            //函数内可能需要考虑WebSokcet状态不是WebSocketState.Open时如何关闭连接的情况。目前没有处理这种情况。
            //比如正在连接时出现了异常，当前状态还是Connecting状态，那么该如何停止呢？
            //虽然我有了解到ClientWebSocket包含的Abort()、Dispose()方法，但并未出现过这种异常情况所以也没继续深入下去，放在这里当个参考吧。
            CloseClientWebSocket();
        }
 
    }
 
    /// <summary>
    /// 持续接收服务器的信息。
    /// </summary>
    /// <param name="socket"></param>
    private void ReceiveData(object socket)
    {
        //类型转换
        ClientWebSocket socketClient = (ClientWebSocket)socket;
        //持续接收信息
        while (m_isDoThread)
        {
            //接收数据
            string data = Receive(socketClient);
            //数据处理（可以和服务器一样使用事件（委托）来处理）
            if (data != null)
            {
                Debug.Log("接收的服务器消息：" + data);
            }
        }
        Debug.Log("接收信息线程结束。");
    }
 
    /// <summary>
    /// 接收服务器信息。
    /// </summary>
    /// <param name="socket"></param>
    /// <returns></returns>
    private string Receive(ClientWebSocket socket)
    {
        try
        {
            //接收消息时，对WebSocketState是有要求的，所以加上if判断（如果不是这两种状态，会报出异常）
            if (socket != null && (socket.State == WebSocketState.Open || socket.State == WebSocketState.CloseSent))
            {
                byte[] arrry = new byte[1024];  //注意长度，如果服务器发送消息过长，这也需要跟着调整
                ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(arrry);  //实例化一个ArraySegment结构体
                //接收数据
                var task = socket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None);
                task.Wait();//等待
 
                //仅作状态展示。在客户端发送关闭消息后，服务器会回复确认信息，在收到确认信息后状态便是CloseReceived，这里打印输出。
                Debug.Log("socekt当前状态：" + socket.State);
 
                //如果是结束消息确认，则返回null，不再解析信息
                if (socket.State == WebSocketState.CloseReceived || task.Result.MessageType == WebSocketMessageType.Close)
                {
                    return null;
                }
                //将接收数据转为string类型，并返回。注意只解析我们接收到的字节数目（task.Result.Count）
                return Encoding.UTF8.GetString(buffer.Array, 0, task.Result.Count);
            }
            else
            {
                return null;
            }
        }
        catch (WebSocketException ex)
        {
            Debug.LogError("接收服务器信息错误：" + ex.Message);
            CloseClientWebSocket();
            return null;
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 发送消息
    /// </summary>
    /// <param name="content"></param>
    public void Send(string content)
    {
        try
        {
            //发送消息时，对WebSocketState是有要求的，加上if判断（如果不是这两种状态，会报出异常）
            if (m_clientWebSocket != null && (m_clientWebSocket.State == WebSocketState.Open || m_clientWebSocket.State == WebSocketState.CloseReceived))
            {
                ArraySegment<byte> array = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes(content)); //创建内容的字节编码数组并实例化一个ArraySegment结构体
                var task = m_clientWebSocket.SendAsync(array, WebSocketMessageType.Binary, true, CancellationToken.None);  //发送
                task.Wait();  //等待
 
                Debug.Log("发送了一个消息到服务器。");
            }
        }
        catch (WebSocketException ex)
        {
            Debug.LogError("向服务器发送信息错误：" + ex.Message);
            CloseClientWebSocket();
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 关闭ClientWebSocket。
    /// </summary>
    public void CloseClientWebSocket()
    {
        //关闭Socket
        if (m_clientWebSocket != null && m_clientWebSocket.State == WebSocketState.Open)
        {
            var task = m_clientWebSocket.CloseAsync(WebSocketCloseStatus.NormalClosure, string.Empty, CancellationToken.None);
            Debug.Log("如果打印过快，↓下面↓这个socket状态可能为Open，出现Open就多试几次，我们想看的是CloseSent状态。");
            Debug.Log("socekt当前状态：" + m_clientWebSocket.State);
            task.Wait();
            Debug.Log("socekt当前状态：" + m_clientWebSocket.State);
            Debug.Log("连接已断开。");
        }
        //关闭线程
        if (m_dataReceiveThread != null && m_dataReceiveThread.IsAlive)
        {
            m_isDoThread = false;   //别想Abort()了，unity中的线程关闭建议使用bool来控制线程结束。
            m_dataReceiveThread = null;
        }
    }
}


 3.2 服务器代码


Program.cs


using System;
using System.Threading.Tasks;
 
internal class Program
{
    //创建一个WebSocketService
    private static WebSocketService m_serviceSocket;
    static void Main(string[] args)
    {
        //开启后台线程，监听客户端连接
        Task.Run(() =>
        {
            m_serviceSocket = new WebSocketService();           //实例化一个WebSocketService
            m_serviceSocket.m_DataReceive += HandleDataRecive;    //监听消息事件，处理函数，当有接收到客户端消息时会调用此处理函数来处理
            m_serviceSocket.Listening();                        //开始监听
        });
 
        //持续接收键盘输入，为了能多次向客户端发消息，同时起到不关闭控制台程序的作用
        while (true)
        {
            //输入内容，发送消息到客户端
            string msg = Console.ReadLine();
            m_serviceSocket.Send(msg);
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 消息事件处理函数
    /// </summary>
    /// <param name="sender"></param>
    /// <param name="e"></param>
    private static void HandleDataRecive(object sender, string e)
    {
        Console.WriteLine("接收的客户端消息：" + e);
    }
}

WebSocketService.cs 

using System;
using System.Net;
using System.Net.WebSockets;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
 
internal class WebSocketService
{
    HttpListener m_httpListener;                //监听者
    private WebSocket m_webSocket;              //socket
    public event EventHandler<string> m_DataReceive;  //事件（委托），消息处理函数添加到这里。
    private bool m_isDoThread;              //线程持续执行标识符
 
    public void Listening()
    {
        Console.WriteLine("正在监听...");
        //监听Ip、端口
        m_httpListener = new HttpListener();
        m_httpListener.Prefixes.Add("http://127.0.0.1:8888/");  //监听本机地址
        m_httpListener.Start();
        var httpListenContext = m_httpListener.GetContext();    //这里就等待客户端连接了。
        var webSocketContext = httpListenContext.AcceptWebSocketAsync(null);
        m_webSocket = webSocketContext.Result.WebSocket;
        //初始化标识符
        m_isDoThread = true;
        //开启后台线程，持续接收客户端消息
        Task.Run(() =>
        {
            while (m_isDoThread)
            {
                //接收消息
                string msg = Receive(m_webSocket);
                if (msg != null)
                {
                    m_DataReceive?.Invoke(m_webSocket, msg);  //数据处理
                }
            }
            Console.WriteLine("接收信息线程结束。");
        });
        Console.WriteLine("连接建立成功！");
    }
 
    /// <summary>
    /// 发送信息
    /// </summary>
    /// <param name="content">发送的内容</param>
    public void Send(string content)
    {
        //同客户端，WebSocketState要求
        if (m_webSocket != null && (m_webSocket.State == WebSocketState.Open || m_webSocket.State == WebSocketState.CloseReceived))
        {
            ArraySegment<byte> array = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes(content)); //创建数组，并存储发送内容字节编码
            var task = m_webSocket.SendAsync(array, WebSocketMessageType.Binary, true, CancellationToken.None);  //发送   
            task.Wait();          //等待
            Console.WriteLine("发送了一个消息到客户端。");
        }
    }
 
    /// <summary>
    /// 接收信息
    /// </summary>
    /// <param name="webSocket"></param>
    /// <returns></returns>
    private string Receive(WebSocket webSocket)
    {
        //同客户端，WebSocketState要求
        if (webSocket != null && (webSocket.State == WebSocketState.Open || webSocket.State == WebSocketState.CloseSent))
        {
            //接收消息
            byte[] arrry = new byte[1024];  //大小根据情况调整
            ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(arrry);
            var task = webSocket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None);
            task.Wait();
 
            Console.WriteLine("当前socket状态：" + webSocket.State);
            //当收到关闭连接的请求时（关闭确认）
            if (webSocket.State == WebSocketState.CloseReceived || task.Result.MessageType == WebSocketMessageType.Close)
            {
                webSocket.CloseOutputAsync(WebSocketCloseStatus.NormalClosure, "Acknowledge Close frame", CancellationToken.None);//关闭确认
                Console.WriteLine("当前socket状态：" + webSocket.State);
                Console.WriteLine("连接已断开。");
                //关闭线程
                m_isDoThread = false;
 
                return null;
            }
            //将接收数据转为string类型，并返回。注意只解析我们接收到的字节数目（task.Result.Count）
            return Encoding.UTF8.GetString(buffer.Array, 0, task.Result.Count);
        }
        else
        {
            return null;
        }
    }
}


4 演示


通信、断开连接： 

socket状态变化截图：

5 webSocket状态变化


        这里说一下客户端在发送断开连接请求时，客户端与服务器socket的状态变化，在代码中socket状态变化时都会有打印出来。
        状态变化：客户端使用CloseAsync申请关闭，客户端socket转为CloseSent状态；服务器接收到请求后，服务器socket转为CloseReceived状态；服务器执行CloseOutputAsync确认关闭，自己转为Closed状态；客户端受到确认转为CloseReceived，经过一小段时间（非常短）转为Closed状态。

6 结束语


        开始在找Unity WebSocket通信这方面资料时，发现大多数的方案都是使用插件，插件的确很方便，用起来也比较舒服，但我个人还是倾向于使用非插件的方法，所以就研究了下。所提供的代码只是实现了简单的通信与控制，演示了相关API，在具体到项目中时肯定还要根据需要进行修改补充。

        列举目前代码中可优化的部分内容（想要真正应用到项目，那么要完善和考虑的东西非常多，这里只列举几个）：

  1. 发送和关闭方法处于主线程中（异常抛出时，关闭方法在非主线程中执行，直接调用在主线程），当task.Wait()时便会阻塞主线程，当时间等待过长时就会出现卡死主线程的情况，所以可以考虑创建两个新线程来处理发送、关闭，就像接收消息线程一样，发送线程负责整个客户端的消息发送，关闭线程负责客户端断开连接请求，避免可能出现的卡死主线程的情况。
  2. 在CloseClientWebSocket()方法中还应该考虑到连接到一半时出错该如何关闭socket的处理情况，但目前并未遇到这种情况，所以也没有针对这种情况进行处理。我是在查阅资料时看到有人出现过这种错误，但后来再找那篇文章时找不到了.......所以目前就先这样吧，以后有机会再更新。更具体的内容在代码注释中有说明。
  3. 关于catch抛出的异常的问题，在代码中我catch的是WebSocketException，但到具体项目中要根据情况再修改，如服务器不监听的情况下客户端连接超时时会抛出异常，但使用WebSocketException我们就catch不到抛出的异常，使用Exception才可以catch到，那如果我们想捕获此异常并提示连接超时之类信息时就需要将WebSocketException修改为Exception了。
  4. 使用事件（委托）来处理接收到的消息时，最好单独开个线程来处理消息，接收消息的线程只负责接收并存储消息，而处理则由另一个线程负责（也可以多个线程处理），当然，也可以直接使用主线程来处理消息。这样做是为了减少接收线程的任务量，让其可以更专注于接收与存储，及时接收数据。
  5. 代码中接收数据每次都会new一个新数组，接收数据不频繁时无所谓，但如果过于频繁，最好把数组放到外面只new一个，之后每次接收之前Clear一下，以Clear替换new操作，这样性能上会好些。
  6. 断线重连。
  7. 心跳包。

————————————————
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传统软件和AI大模型的胶水——Function Calling 浅谈GPT对传统软件的影响Function Calling做了什么&#xff0c;为什么选择Function CallingFunction Calling简单例子&#xff0c;如何使用使用场景 浅谈GPT对传统软件的影响 目前为止好多人对chatGPT的使用才停留在OpenAI自己提…
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详细教程 - 从零开发 Vue 鸿蒙harmonyOS应用 第六节（js版） ——模块化设计实现复杂页面

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随着HarmonyOS生态的日渐完善,越来越多的厂商加入鸿蒙系统应用开发的行列。然而从其他系统转到鸿蒙开发,很多开发者还是需要一个适应的过程,特别是面对比较复杂的页面,应该如何合理进行模块化拆分是一个难点。 本文将通过一个实例,来分析如果采用模块化的方式实现一个包含丰富内…
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“去 Android化”为何蔚然成风？

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早在2008年时&#xff0c;国内市场诞生了第一批自研手机OS&#xff0c;由于种种缘由铩羽而归&#xff0c;“优化Android ”貌似成为了本土特色。而从2023年下半年开始掀起了一股"去安卓化"的热潮&#xff0c;像华为、小米、vivo等都不约而同的站在了同一战线。 “去…
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