Unity WebSocket详解

一、WebSocket简介

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的网络协议。WebSocket使用标准的HTTP端口（80）或安全端口（443），与HTTP协议的初衷相符。它的目标是在Web浏览器和服务器之间建立实时，双向通信的通道。

WebSocket协议在2008年开始出现，并于2011年被IETF（Internet Engineering Task Force）定为标准RFC 6455。WebSocket基于JavaScript标准，可以在Web浏览器和服务器之间进行实时双向通信。与传统的ajax或Comet等技术相比，WebSocket最显著的优点是：服务器可以主动推送消息给客户端，而不需要客户端请求。这将极大地简化了Web应用程序的编写。

WebSocket协议允许客户端和服务器端交换数据。它具有以下特性：

双向通信：客户端和服务器通过单个连接进行实时、双向通信。
实时性：可以快速传输数据，实现实时的数据更新。
低延迟：响应时间非常快，通讯的延迟非常短。
简单易用：只需要通过javascript代码或其他支持WebSocket的语言来进行对WebSocket的连接、断开等操作，与服务器进行双向通信。

二、Unity WebSocket插件

Unity中提供了WebSocket插件，十分方便地实现了WebSocket协议的功能。下面介绍如何在Unity工程中集成WebSocket插件。

1. 创建项目和场景

首先，打开Unity，创建一个新项目，并添加一个空场景。

2. 导入WebSocket插件

从Unity Asset Store中搜索WebSocket-Sharp，导入插件包。导入后，可以看到WebSocket在菜单栏中多了一个选项“WebSocket”。这说明插件成功导入。

3. 编写代码

在Asset文件夹中创建C#脚本文件websocket.cs，打开并编写以下代码：


using UnityEngine;
using System.Collections;
using WebSocketSharp;
using WebSocketSharp.Server;

public class websocket : MonoBehaviour
{
    WebSocketServer wssv;
    void Start()
    {
        wssv = new WebSocketServer(8080);
        wssv.Log.Level = LogLevel.Debug;
        wssv.Start();
        wssv.AddWebSocketService("/chat");
    }

    void OnApplicationQuit()
    {
        wssv.Stop();
    }

    public class chat : WebSocketBehavior
    {
        protected override void OnMessage(MessageEventArgs e)
        {
            Send(e.Data);
        }
    }
}

这里的代码主要实现了以下几个功能：

创建了WebSocketServer。该对象表示一个WebSocket服务器，它监听指定的端口并等待连接。
WebSocketServer.AddWebSocketService方法创建了一个WebSocket服务。我们定义了一个名为“chat”的WebSocket服务，并指定了路径“/chat”。
在WebSocketBehavior子类中，使用Send方法向客户端发送消息。
在unity的生命周期OnApplicationQuit中，停止WebSocketServer。

4. 运行代码

保存代码文件，并返回Unity Editor。在Hierarchy视图中，创建一个空对象，将websocket.cs挂载到该对象上。在菜单栏中选择“WebSocket->Start Server”选项。表示WebSocket服务器已经启动。你现在可以打开一个WebSocket客户端，连接到服务器并发送消息。WebSocket客户端可以使用浏览器或其他WebSocket客户端，例如Node.js WebSocket客户端。

三、WebSocket通讯过程详解

WebSocket通讯过程分为三个阶段：握手阶段、数据传输阶段和断开阶段。

1. WebSocket握手阶段

WebSocket服务器启动后，等待客户端连接。当WebSocket客户端想要连接服务器时，会发送一个HTTP请求到服务器。HTTP请求的格式如下：


GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com:8000
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

在这个请求中，Upgrade头告诉服务器，客户端想要升级到WebSocket协议。Connection头告诉服务器，通过Upgrade升级到WebSocket协议后，原先的HTTP连接应该关闭。Sec-WebSocket-Key是一个随机生成的Base64字符串，用于验证请求是否合法。

当服务器接收到WebSocket连接请求后，需要进行一些处理。服务器会校验请求头，如果请求头不合法，服务器会返回HTTP状态码400（Bad Request）。如果请求头合法，服务器会根据请求头中的Routing key创建一个WebSocket connection。服务器是通过WebSocketSharp.dll库中的WebSocket和WebSocketServer创建的。

2. WebSocket数据传输阶段

WebSocket握手成功后，数据传输阶段开始。WebSocket是全双工通信，客户端和服务器可以同时发送和接收数据。数据在客户端和服务器之间传输时，是经过加密的，并且消息头中包含有关消息内容和加密方式的信息。

3. WebSocket断开阶段

当WebSocket连接结束时，服务器或客户端会发送一个关闭握手请求，关闭WebSocket连接。当WebSocket连接关闭时，服务器和客户端都会停止正在进行的所有操作，包括数据传输和心跳检查。

四、WebSocket应用场景

WebSocket被广泛应用于实时通信应用，例如在线聊天、多人游戏等。另外，WebSocket也可以用于将Web浏览器转换为本地客户端，访问后端服务器提供的服务。

五、总结

本文详细介绍了WebSocket协议和Unity中如何使用WebSocket插件，在实现Web应用程序的时候，WebSocket是一个非常重要的技术，可以大大简化Web应用程序的开发，并且提供实时、双向通信的能力。在Unity中使用WebSocket插件可以方便地实现WebSocket协议的功能。我们相信，WebSocket协议将在未来的Web应用程序开发中扮演越来越重要的角色。

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