项目代码第5讲：所有与WebSocket有关的【OnlineUsersController控制器、在线用户的列表、ws连接】

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一、WebSocket（ws）

1、为什么要有WebSocket？区别http协议

1>http特点：半双工通信，服务器不会主动向客户端发起请求，只会响应。

1》半双工通信：HTTP是一个请求-响应协议，客户端发起请求后，服务器进行响应。在传统HTTP中，服务器不能主动向客户端推送数据，除非客户端先发出请求。

2》无状态：每次请求都是独立的，服务器不会保存任何关于之前请求的信息（除非使用了会话机制如Cookies、Session等）。

3》不适合实时应用：对于需要频繁更新的应用场景（例如在线游戏、实时聊天、股票市场更新），HTTP的长轮询或短轮询会导致不必要的延迟和资源消耗。

2>Websocket特点：全双工通信，允许服务端主动向客户端发送数据。【双向数据交互】

1》全双工通信：一旦建立连接，服务器和客户端都可以随时发送消息给对方，而不需要等待对方的请求或响应。

2》持久连接：连接一旦建立就会保持打开状态，直到有一方明确关闭它。

3》适合实时应用：由于其双向通信能力，WebSocket非常适合用于需要快速、低延迟的数据交换的应用程序，如即时通讯、在线游戏、实时数据分析等。

2、WebSocket是如何建立的？（对应的使用步骤在三、2、）——WebSocket只在最开始建立时借用了HTTP协议来进行握手，但是一旦握手完成，后续的通信就不再依赖HTTP了

以下是WebSocket连接建立的步骤：

1>客户端发起HTTP请求：客户端通过发送一个特殊的HTTP请求到服务器。

这个请求包含了Upgrade: websocket头部，表示希望将现有的HTTP连接升级为WebSocket连接。此外，还有其他必要的头部信息，如Sec-WebSocket-Key（用于验证）和Sec-WebSocket-Version（指定WebSocket版本）。

2>服务器响应

如果服务器支持WebSocket并且同意升级，则返回一个HTTP 101 Switching Protocols状态码，并包含确认握手成功的头部信息，如Upgrade: websocket和Connection: Upgrade，以及计算后的Sec-WebSocket-Accept值。

3>连接升级

当客户端接收到101响应时，意味着HTTP连接已经成功升级为WebSocket连接。从这一刻起，双方可以开始使用WebSocket协议进行通信，而不受HTTP约束。

4>WebSocket通信【即下面3、】

在WebSocket连接上，客户端和服务端可以通过帧（frame）的形式互相发送文本或二进制数据。每个帧都有自己的结构，包括操作码（Opcode）、掩码位（Mask）、负载长度（Payload Length）等字段，这些字段定义了帧的内容类型和格式。

5>连接关闭

当任意一方想要关闭连接时，它可以发送一个关闭控制帧（close control frame），另一方接收到后也会相应地关闭连接。这确保了优雅地终止连接，而不是突然断开。

3、Websocket通信使用“帧”的数据格式

1>opcde：用定义帧的数据类型

0x1: 文本帧（UTF-8编码的文本消息）
0x2: 二进制帧
0x8: 关闭连接

2>paload长度 (7位或者更多)：负载数据的长度，选用最开始 7位为做标志位。从最开始的7位 Payload 长度开始，根据它的取值决定还要不要继续使用 [扩展用] 。

如果负载长度小于等于125，则直接使用这7位表示；
如果负载长度为126，则接下来的两个字节（16位）表示实际负载长度；
如果负载长度为127，则接下来的八个字节（64位）表示实际负载长度（2^7=128。最高位为符号位，一般设为0）。

3>payload数据：实际传输的数据内容，可以是文本也可以是二进制数据，取决于`Opcode`。

4>举例：解析WebSocket帧

通过ReceiveAsync方法接收到来自WebSocket的数据【即上述3>】。

并检查result.MessageType以确定消息类型【即上述1>】。

对于文本消息，我们简单地将字节数组转换成字符串并打印出来；对于二进制消息，我们可以选择性地进行相应的处理；而对于关闭连接的操作码，则执行关闭逻辑。

public async Task HandleWebSocketMessages(WebSocket webSocket)
{
    var buffer = new byte[1024 * 4];// 缓冲区大小设置为4KB

    // 当WebSocket连接处于打开状态时，持续监听并处理消息
    while (webSocket.State == WebSocketState.Open)
    {
        try
        {
            // 通过ReceiveAsync方法接收到来自WebSocket的数据
            var result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);
            
            // 解析操作码，以确定消息类型
            switch (result.MessageType)
            {
                case WebSocketMessageType.Text:
                    // 处理文本消息，将字节数组转换成字符串并打印出来
                    string receivedText = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, result.Count);
                    Console.WriteLine($"Received text message: {receivedText}");
                    break;
                case WebSocketMessageType.Binary:
                    // 处理二进制消息，
                    Console.WriteLine("Received binary data.");
                    break;
                case WebSocketMessageType.Close:
                    // 处理关闭连接信号
                    Console.WriteLine("Received close signal.");
                    await webSocket.