Unity WebSocket詳解

一、WebSocket簡介

WebSocket是一種在單個TCP連接上進行全雙工通信的網路協議。WebSocket使用標準的HTTP埠（80）或安全埠（443），與HTTP協議的初衷相符。它的目標是在Web瀏覽器和伺服器之間建立實時，雙向通信的通道。

WebSocket協議在2008年開始出現，並於2011年被IETF（Internet Engineering Task Force）定為標準RFC 6455。WebSocket基於JavaScript標準，可以在Web瀏覽器和伺服器之間進行實時雙向通信。與傳統的ajax或Comet等技術相比，WebSocket最顯著的優點是：伺服器可以主動推送消息給客戶端，而不需要客戶端請求。這將極大地簡化了Web應用程序的編寫。

WebSocket協議允許客戶端和伺服器端交換數據。它具有以下特性：

• 雙向通信：客戶端和伺服器通過單個連接進行實時、雙向通信。
• 實時性：可以快速傳輸數據，實現實時的數據更新。
• 低延遲：響應時間非常快，通訊的延遲非常短。
• 簡單易用：只需要通過javascript代碼或其他支持WebSocket的語言來進行對WebSocket的連接、斷開等操作，與伺服器進行雙向通信。

二、Unity WebSocket插件

Unity中提供了WebSocket插件，十分方便地實現了WebSocket協議的功能。下面介紹如何在Unity工程中集成WebSocket插件。

1. 創建項目和場景

首先，打開Unity，創建一個新項目，並添加一個空場景。

2. 導入WebSocket插件

從Unity Asset Store中搜索WebSocket-Sharp，導入插件包。導入後，可以看到WebSocket在菜單欄中多了一個選項「WebSocket」。這說明插件成功導入。

3. 編寫代碼

在Asset文件夾中創建C#腳本文件websocket.cs，打開並編寫以下代碼：

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);
        }
    }
}

這裡的代碼主要實現了以下幾個功能：

• 創建了WebSocketServer。該對象表示一個WebSocket伺服器，它監聽指定的埠並等待連接。
• WebSocketServer.AddWebSocketService方法創建了一個WebSocket服務。我們定義了一個名為「chat」的WebSocket服務，並指定了路徑「/chat」。
• 在WebSocketBehavior子類中，使用Send方法向客戶端發送消息。
• 在unity的生命周期OnApplicationQuit中，停止WebSocketServer。

4. 運行代碼

保存代碼文件，並返回Unity Editor。在Hierarchy視圖中，創建一個空對象，將websocket.cs掛載到該對象上。在菜單欄中選擇「WebSocket->Start Server」選項。表示WebSocket伺服器已經啟動。你現在可以打開一個WebSocket客戶端，連接到伺服器並發送消息。WebSocket客戶端可以使用瀏覽器或其他WebSocket客戶端，例如Node.js WebSocket客戶端。

三、WebSocket通訊過程詳解

WebSocket通訊過程分為三個階段：握手階段、數據傳輸階段和斷開階段。

1. WebSocket握手階段

WebSocket伺服器啟動後，等待客戶端連接。當WebSocket客戶端想要連接伺服器時，會發送一個HTTP請求到伺服器。HTTP請求的格式如下：

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

在這個請求中，Upgrade頭告訴伺服器，客戶端想要升級到WebSocket協議。Connection頭告訴伺服器，通過Upgrade升級到WebSocket協議後，原先的HTTP連接應該關閉。Sec-WebSocket-Key是一個隨機生成的Base64字元串，用於驗證請求是否合法。

當伺服器接收到WebSocket連接請求後，需要進行一些處理。伺服器會校驗請求頭，如果請求頭不合法，伺服器會返回HTTP狀態碼400（Bad Request）。如果請求頭合法，伺服器會根據請求頭中的Routing key創建一個WebSocket connection。伺服器是通過WebSocketSharp.dll庫中的WebSocket和WebSocketServer創建的。

2. WebSocket數據傳輸階段

WebSocket握手成功後，數據傳輸階段開始。WebSocket是全雙工通信，客戶端和伺服器可以同時發送和接收數據。數據在客戶端和伺服器之間傳輸時，是經過加密的，並且消息頭中包含有關消息內容和加密方式的信息。

3. WebSocket斷開階段

當WebSocket連接結束時，伺服器或客戶端會發送一個關閉握手請求，關閉WebSocket連接。當WebSocket連接關閉時，伺服器和客戶端都會停止正在進行的所有操作，包括數據傳輸和心跳檢查。

四、WebSocket應用場景

WebSocket被廣泛應用於實時通信應用，例如在線聊天、多人遊戲等。另外，WebSocket也可以用於將Web瀏覽器轉換為本地客戶端，訪問後端伺服器提供的服務。

五、總結

本文詳細介紹了WebSocket協議和Unity中如何使用WebSocket插件，在實現Web應用程序的時候，WebSocket是一個非常重要的技術，可以大大簡化Web應用程序的開發，並且提供實時、雙向通信的能力。在Unity中使用WebSocket插件可以方便地實現WebSocket協議的功能。我們相信，WebSocket協議將在未來的Web應用程序開發中扮演越來越重要的角色。