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2023/6/26 0:12:42,作 者: 黄兵
SignalR与WebSocket：关键区别和如何选择使用
本文将比较SignalR和WebSocket，这两种用于构建实时功能和体验的常用技术，如聊天、实时多人游戏、多用户协作应用或实时位置追踪。
什么是 WebSocket？
WebSocket是一种实时协议，它在一个TCP连接上为Web客户端（例如浏览器）和Web服务器之间提供持久的全双工通信通道。
WebSocket连接始于客户端和服务器之间的HTTP请求/响应握手。客户端始终发起握手，它向服务器发送一个GET请求，指示它希望将连接从HTTP升级为WebSocket。服务器必须返回一个HTTP 101 Switching Protocols响应码，以建立WebSocket连接。
一旦连接升级成功，从HTTP切换到WebSocket，客户端和服务器可以根据需要自由地在连接上交换低延迟的消息。在WebSocket连接完成其任务后，可以通过关闭握手来终止连接（客户端和服务器都可以发起）。
标准化的WebSocket API被绝大多数浏览器支持，它将WebSocket协议扩展到Web客户端。WebSocket API允许您执行诸如创建WebSocket对象、管理WebSocket连接、发送和接收消息以及监听WebSocket服务器触发的事件等操作。
WebSocket的优缺点
WebSocket的优缺点如下：
优点：
- 实时通信：WebSocket提供了实时的、双向的通信能力，使得客户端和服务器可以即时地交换数据，适用于实时聊天、实时协作和实时更新等场景。
- 较低的延迟：WebSocket通过在单个TCP连接上进行数据传输，减少了通信的开销和延迟，提供了较低的延迟和更高的性能。
- 服务器推送：WebSocket允许服务器主动向客户端推送数据，而不需要客户端发起请求。这种服务器推送的机制非常适合实时通知和实时更新的需求。
- 更广泛的浏览器支持：WebSocket在现代浏览器中得到了广泛的支持，使得开发人员能够构建跨浏览器的实时应用程序。
缺点：
- 难以扩展：WebSocket使用单个持久连接，对于大规模的应用程序，可能需要额外的工作来处理负载均衡和水平扩展的问题。
- 兼容性：较老的浏览器版本可能不支持WebSocket协议，需要通过Polyfill或降级方案来实现兼容性。
- 复杂性：相对于传统的HTTP请求/响应模型，WebSocket涉及到更多的底层细节，开发和调试可能需要更多的技术知识和复杂性。
- 安全性：由于WebSocket允许双向通信，需要额外的安全措施来防止恶意攻击，如跨站点脚本（XSS）和跨站点请求伪造（CSRF）。
WebSocket面临的挑战
WebSocket面临的挑战如下：
兼容性问题：尽管现代浏览器广泛支持WebSocket，但较老的浏览器版本可能不支持该协议。为了在这些浏览器上实现兼容性，可能需要使用Polyfill或降级方案。
防火墙和代理问题：某些网络环境下存在防火墙或代理服务器，它们可能会限制或阻止WebSocket连接。这可能需要额外的配置或使用替代的通信机制。
扩展性问题：WebSocket使用单个持久连接，对于大规模应用程序或需要水平扩展的场景，需要额外的工作来处理负载均衡和高可用性。
安全性问题：WebSocket允许双向通信，因此需要采取适当的安全措施来防止恶意攻击，如跨站点脚本（XSS）和跨站点请求伪造（CSRF）。
网络不稳定性：在不稳定的网络环境下，如弱信号或高延迟网络，WebSocket连接可能会面临断开或连接中断的问题。需要考虑断线重连和错误处理机制来处理这些情况。
复杂性：相对于传统的HTTP请求/响应模型，WebSocket涉及到更多的底层细节，开发和调试可能需要更多的技术知识和复杂性。
什么是 SignalR？
SignalR是一种技术，使您能够为应用程序添加实时Web功能。SignalR有几种不同的变体：
ASP .NET SignalR：ASP .NET SignalR是为ASP .NET开发人员提供的一个库。需要注意的是，这个版本已经过时（只修复关键错误，不再添加新功能）。
ASP .NET Core SignalR：ASP .NET Core SignalR是一个开源的SignalR库，与ASP .NET SignalR不同，这个版本正在积极维护和更新。
Azure SignalR服务：Azure SignalR服务是完全托管的云版本。
SignalR使用WebSocket作为主要的底层传输方式，并提供了其他附加功能，包括：
自动重新连接：SignalR能够在连接中断后自动重新连接，确保持久的实时通信。
回退到其他传输方式：如果WebSocket不可用，SignalR能够回退到其他传输方式，如Server-Sent Events (SSE)或长轮询。
用于创建服务器到客户端远程过程调用（RPC）的API：SignalR提供了一套API，使得服务器和客户端能够在彼此之间调用方法。
同时向所有连接的客户端或特定（群组的）客户端发送消息的能力：SignalR允许将消息同时发送给所有已连接的客户端，或者发送给特定的客户端或客户端群组。
SignalR使用hubs来在客户端和服务器之间进行通信。一个SignalR hub是一个高级管道，使得连接的服务器和客户端能够在彼此之间调用方法。SignalR内置了两个hub协议：一个基于JSON的文本协议，和一个受MessagePack启发的二进制协议。
SignalR 的优缺点
SignalR 的优缺点如下：
优点：
简化实时通信：SignalR提供了高级抽象和易用的API，简化了实时通信的开发过程。它处理了连接管理、自动重连和传输回退等细节，使开发人员能够更专注于应用程序逻辑而非底层细节。
多协议支持：SignalR支持多种协议，包括WebSocket、Server-Sent Events（SSE）和长轮询等，可以根据浏览器和服务器的能力自动选择最佳的传输方式，以实现更广泛的兼容性。
灵活的消息广播：SignalR允许向所有已连接的客户端广播消息，也可以针对特定的客户端或客户端群组发送消息。这种灵活性使得实时通知、实时更新和多人协作等场景变得更加容易实现。
- 服务器到客户端远程过程调用（RPC）：SignalR提供了服务器到客户端的RPC功能，使得服务器可以直接调用客户端的方法。这种能力非常有用，例如实现推送更新、执行客户端特定的操作或远程控制客户端应用程序等。
缺点：
学习曲线：尽管SignalR提供了高级抽象和简化开发的特性，但它仍然需要一定的学习曲线，特别是对于初学者来说。了解SignalR的概念、API和工作原理可能需要一些时间和学习成本。
服务器资源消耗：由于SignalR使用持久连接和实时通信，服务器需要为每个连接维护资源。在大规模应用程序中，这可能会对服务器的资源消耗造成一定的压力，需要进行适当的优化和扩展。
浏览器兼容性：尽管SignalR支持多种协议，但仍然可能在某些旧版本或不常用的浏览器中遇到兼容性问题。特别是对于需要支持广泛的浏览器环境的应用程序，需要进行兼容性测试和处理。
可扩展性：尽管SignalR提供了一些扩展性功能，例如使用后端消息传输器进行扩展，但对于大规模和高负载的应用程序，可能需要额外的工作和配置来实现有效的扩展性。
SignalR面临的挑战
SignalR面临的挑战如下：
性能和扩展性：由于SignalR使用持久连接并处理实时通信，对服务器资源和网络带宽有较高的需求。在高并发和大规模应用程序中，需要进行性能优化和扩展性设计，以确保系统的可靠性和可扩展性。
复杂的网络环境：在某些网络环境中，如防火墙、代理服务器或负载均衡设备，可能会对SignalR连接造成限制或干扰。需要针对这些网络环境进行适当的配置和处理，以确保SignalR的正常运行。
浏览器兼容性：尽管SignalR支持多种传输协议，但在某些浏览器中可能存在兼容性问题。特别是对于较旧的或不常见的浏览器版本，可能需要进行额外的测试和兼容性处理。
安全性：由于SignalR涉及实时通信和双向数据传输，安全性是一个重要的考虑因素。需要采取适当的安全措施来防止潜在的攻击，如跨站点脚本（XSS）和跨站点请求伪造（CSRF）。
复杂的调试和故障排除：由于SignalR涉及到多个组件和网络通信，调试和故障排除可能会更加复杂。需要具备深入了解SignalR的知识，并使用适当的工具和技术来解决问题。
学习曲线和开发复杂性：使用SignalR需要对其概念、API和工作原理有一定的理解。对于初学者来说，可能需要花费一些时间来学习和适应SignalR的开发模式和最佳实践。
SignalR和WebSocket的使用案例
SignalR和WebSocket的使用案例如下：
SignalR使用案例：
实时聊天应用：SignalR非常适合构建实时聊天应用程序，可以实现即时通信和消息广播，允许多个用户实时交流。
实时协作工具：SignalR可用于构建实时协作工具，如多用户编辑器、实时白板或团队协作应用程序。它可以让多个用户同时在同一文档上进行实时编辑和操作。
实时通知和推送：SignalR可以用于发送实时通知和推送给用户，例如新消息通知、实时更新或重要事件提醒。这样可以提供即时性和个性化的用户体验。
WebSocket使用案例：
多人在线游戏：WebSocket非常适合构建多人在线游戏，可以实现实时的游戏状态同步和多玩家交互，提供流畅的游戏体验。
实时数据可视化：WebSocket可以用于实时数据可视化应用，例如股票行情图、实时监控仪表盘或实时地图跟踪。它能够实时传输数据，并在客户端实时更新可视化展示。
实时协作和共享：WebSocket可用于构建实时协作和共享应用，如实时协作编辑器、实时文档共享或会议工具。它使多个用户可以同时在同一文档上工作和协作。
SignalR和WebSocket之间的主要区别
SignalR和WebSocket之间的主要区别如下：
抽象级别：SignalR是一个更高级别的框架，它构建在WebSocket之上并提供了更多的功能和抽象。SignalR处理连接管理、自动重连、消息广播等细节，简化了实时通信的开发。WebSocket则是一种底层协议，提供了基本的全双工通信通道。
兼容性：SignalR使用WebSocket作为主要传输方式之一，但也支持其他传输协议，如Server-Sent Events（SSE）和长轮询。这使得SignalR具有更广泛的浏览器兼容性，可以在不支持WebSocket的浏览器上回退到其他传输方式。WebSocket在大多数现代浏览器中得到广泛支持，但仍可能在一些旧版本或特定环境中存在兼容性问题。
功能扩展：SignalR提供了一些额外的功能，如自动重新连接、服务器到客户端远程过程调用（RPC）和消息广播。这些功能使得开发实时应用程序更加方便，减少了开发人员需要自己实现的工作量。WebSocket本身并没有提供这些高级功能，开发人员需要自行处理重新连接、RPC和消息广播等方面。
灵活性：WebSocket提供了一个简单而灵活的通信通道，允许开发人员自由地定义通信协议和数据格式。这使得WebSocket非常适合在需要更细粒度控制的情况下使用。SignalR在WebSocket之上提供了更高级的抽象，并固定了一些通信协议和数据格式，以实现更简化的开发模式。
你应该使用 SignaIR 还是 WebSocket？
你应该使用SignalR还是WebSocket取决于你的具体需求和项目要求。以下是一些考虑因素：
开发复杂性：如果你希望快速搭建实时应用程序并简化开发过程，那么SignalR可能是更好的选择。SignalR提供了更高级的抽象和功能，处理了连接管理、自动重连和消息广播等细节，使开发人员能够更专注于业务逻辑。
兼容性：如果你需要确保应用程序在各种浏览器中具有广泛的兼容性，包括旧版本的浏览器，那么SignalR可能更适合。SignalR可以在不支持WebSocket的浏览器上回退到其他传输方式，如Server-Sent Events（SSE）或长轮询。这样可以确保应用程序在各种环境下都能正常工作。
功能需求：如果你的应用程序需要额外的功能，如自动重新连接、服务器到客户端的远程过程调用（RPC）或消息广播，那么SignalR可能更适合。SignalR提供了这些高级功能，减少了开发人员需要自己实现的工作量。
灵活性和控制：如果你对通信协议和数据格式有更细粒度的控制要求，或者希望使用自定义的通信协议，那么WebSocket可能更适合。WebSocket提供了一个简单而灵活的通信通道，可以根据需要自由定义通信协议和数据格式。
SignalR和WebSocket的替代方案
SignalR和WebSocket的替代方案如下：
Socket.IO：Socket.IO是一个跨平台的实时应用程序框架，支持WebSocket和其他传输方式（如轮询和长轮询）。它提供了类似于SignalR的功能，包括实时通信、事件触发和房间管理。
STOMP：STOMP（Simple Text Oriented Messaging Protocol）是一个简单的文本导向消息传递协议，适用于构建实时应用程序。它可以在WebSocket或其他传输方式上运行，并提供了消息发布和订阅的功能。
MQTT：MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的发布/订阅消息传递协议，广泛应用于物联网和实时数据传输领域。MQTT支持高效的消息传递和实时通信。
Firebase Realtime Database：Firebase Realtime Database是一种云托管的实时数据库服务，可以用于构建实时应用程序。它提供了实时数据同步和事件触发的功能，可用于实时通信和数据共享。
参考资料：
1、SignalR vs. WebSocket: Key differences and which to use
其它相关推荐：
3、在 Asp.NET MVC 中使用 SignalR 实现推送功能
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