WPF+ASP.NET SignalR实现动态折线图

在实际业务中，当后台数据发生变化，客户端能够实时的收到通知，而不是由用户主动的进行页面刷新才能查看，这将是一个非常人性化的设计。有没有那么一种场景，后台数据明明已经发生变化了，前台却因为没有及时刷新，而导致页面显示的数据与实际存在差异，从而造成错误的判断。那么如何才能在后台数据变更时及时通知客户端呢？本文以一个简单的动态折线图示例，简述如何通过ASP.NET SignalR实现后台通知功能，仅供学习分享使用，如有不足之处，还请指正。

什么是SignalR?

ASP.NET SignalR 是一个面向 ASP.NET 开发人员的库，可简化将实时 web 功能添加到应用程序的过程。实时 web 功能是让服务器代码将内容推送到连接的客户端立即可用，而不是让服务器等待客户端请求新数据的能力。

SignalR做了什么？

传统HTTP采用的是大家熟知的“拉模式”，即客户端发出的每次请求，服务端都是被动处理。此场景下客户端是老大，很显然只有一方主动，操作与处理起来就没那么完美。

为了能让服务端也能主动，html5的出现让这种变得可能，大家知道html5中有两种主动模式。第一种叫做websockect，WebSockets是Html5提供的新的API，可以在Web网页与服务器端间建立Socket连接，它是基于tcp模式的双工通讯。还有一种叫做SSE，也就是客户端来订阅服务器的一种事件模型。

在html5出来之前，如果要做到服务器主动，我们只能采用变相的longpool和iframe流勉强实现。

SignalR对上面四种方案进行了高度的封装，也就是说signalR会在这四种技术中根据浏览器和服务器设置采取最优的一种模式。

封装与集成

对于.NET开发者的福音，.NET平台为我们提供了一种简洁高效智能的实时信息交互技术->SignalR，它集成了上述数种技术，并能根据配置自动或手动选择其最佳应用。

SignalR用途

SignalR 提供了一个简单的 API，用于创建服务器到客户端远程过程调用 (RPC) ，该调用客户端浏览器 (和其他客户端平台中的 JavaScript 函数) 服务器端 .NET 代码。 SignalR 还包括用于连接管理的 API (，例如连接和断开连接事件) ，以及分组连接。

虽然聊天通常被用作示例，但你可以做更多的事情。每当用户刷新网页以查看新数据时，或者该网页实施 Ajax 长轮询以检索新数据时，它都是使用 SignalR 的候选者。SignalR 还支持需要从服务器进行高频更新的全新类型的应用，例如实时游戏。

官方网址和源码

官方网址：https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/apps/aspnet/signalr

微软API文档：https://learn.microsoft.com/zh-cn/aspnet/signalr/overview/getting-started/introduction-to-signalr

GitHub网址：https://github.com/SignalR

示例截图

本示例主要实现一个动态折线图功能，主要分为服务端和客户端两部分，示例如下所示：

服务端项目创建

1. 创建一个Web服务端程序（以ASP.NET WebApi为例），默认情况下SignalR已经作为项目框架的一部分而存在，所以不需要安装，直接使用即可。通过项目--依赖性--框架--Microsoft.AspNetCore.App可以查看

2. 创建ChatHub，继承Hub基类，作为后台连接管理的中心

using Microsoft.AspNetCore.SignalR;

namespace DemoSignalR.Server.Chat
{
    public class ChatHub : Hub
    {
        #region 连接和断开连接

        public override async Task OnConnectedAsync()
        {
            var connId = Context.ConnectionId;
            Console.WriteLine($"{connId} 已连接");
            await base.OnConnectedAsync();
        }

        public void StartNotify(string type)
        {
            if (type == "1")
            {

            }
            else if (type == "2")
            {

            };

        }

        public override async Task OnDisconnectedAsync(Exception ex)
        {
            //如果断开连接
            var connId = Context.ConnectionId;
            Console.WriteLine($"{connId} 已断开");
            await base.OnDisconnectedAsync(ex);
        }

        #endregion
    }
}

SignalR服务端业务集成

在实际业务中，存在各种需要后台通知的功能，根据不同的业务，可以采用不同的通知触发方式：

1. 在调用接口时触发后台通知

using DemoSignalR.Server.Chat;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.AspNetCore.SignalR;

namespace DemoSignalR.Server.Controllers
{
    [ApiController]
    [Route("[controller]")]
    public class TestWebApiController : ControllerBase
    {


        private readonly ILogger<TestWebApiController> _logger;

        private IHubContext<ChatHub> _context;

        public TestWebApiController(ILogger<TestWebApiController> logger, IHubContext<ChatHub> context)
        {
            _logger = logger;
            _context = context;
        }

        [HttpGet]
        public void GetTestA(string Name)
        {
            string info = $"当前接收到的信息为：{Name},{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}";
            _context.Clients.All.SendAsync("", info);
        }


    }
}

2. 定时器循环通知

using Microsoft.AspNetCore.SignalR;
using System.Timers;

namespace DemoSignalR.Server.Chat
{
    public class TestChatInfo
    {
        private IHubContext<ChatHub> _context;

        private System.Timers.Timer _timer;

        private readonly static object locker = new object();//锁对象

        public static TestChatInfo instance;//当前实例

        private readonly ILogger _logger;

        private int _index = 0;

        private TestChatInfo(IHubContext<ChatHub> _context, ILogger _logger)
        {
            this._context = _context;
            this._logger = _logger;
            //定义定时器
            _timer = new System.Timers.Timer(100);
            _timer.AutoReset = true;
            _timer.Enabled = true;
            _timer.Elapsed += Timer_Elapsed;
            _timer.Start();
        }

        private void Timer_Elapsed(object? sender, ElapsedEventArgs e)
        {
            //业务逻辑判断
            var obj = new TestValue();
            obj.Index = this._index;
            obj.Value = DateTime.Now.Millisecond % 100;
            _context.Clients.All.SendAsync("RefreshInfos", obj);
            this._index++;
        }

        /// <summary>
        /// 注册，即初始化单例实例
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="reviewTaskService"></param>
        /// <param name="sysParamService"></param>
        public static void Register(IHubContext<ChatHub> context, ILogger logger)
        {
            lock (locker)
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (locker)
                    {
                        instance = new TestChatInfo(context, logger);
                    }
                }
            }
        }

    }

    public class TestValue
    {
        private int index;
        public int Index { get { return index; } set { index = value; } }

        private float value;
        public float Value { get { return value; } set { this.value = value; } }
    }
}

SignalR服务端配置

SignalR服务端配置主要分成三步：

1. 添加SignalR服务

2. 映射SignalR路由

3. 注册单例后台通知服务（如果其他方式，可省略）

using DemoSignalR.Server.Chat;
using Microsoft.AspNetCore.SignalR;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// Add services to the container.

builder.Services.AddControllers();
// Learn more about configuring Swagger/OpenAPI at https://aka.ms/aspnetcore/swashbuckle
builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
builder.Services.AddSwaggerGen();
//1.添加SignalR服务
builder.Services.AddSignalR();
builder.Services.AddLogging(logging => logging.AddConsole());

var app = builder.Build();

// Configure the HTTP request pipeline.
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}
app.UseRouting();
app.UseHttpsRedirection();

app.UseAuthorization();


//在Use中注册单例实例
app.Use(async (context, next) =>
{
    var hubContext = context.RequestServices.GetRequiredService<IHubContext<ChatHub>>();
    //var logger = context.RequestServices.GetRequiredService<ILogger>();
    TestChatInfo.Register(hubContext, null);//调用静态方法注册
    if (next != null)
    {
        await next.Invoke();
    }
});

app.MapControllers();

//2.映射路由
app.UseEndpoints(endpoints => {
    endpoints.MapHub<ChatHub>("/chat");
});

app.Run();

客户端项目创建

1. 创建WPF项目

2. 通过NuGet包管理器安装SignalR客户端

3. 创建SignalR状态管理，主要管理SignalR的连接，关闭，重连等操作。

using Microsoft.AspNetCore.SignalR.Client;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Configuration;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace DemoSignalR.Client
{
    internal class SignalRClient
    {
        private readonly HubConnection hubConnection;

        public HubConnection HubConnection
        {
            get { return hubConnection; }
        }

        public SignalRClient()
        {
            var server = ConfigurationManager.AppSettings["Server"].ToString();
            hubConnection = new HubConnectionBuilder().WithUrl($"{server}/chat").WithAutomaticReconnect().Build();
            hubConnection.KeepAliveInterval = TimeSpan.FromSeconds(5);
        }

        public virtual void Listen()
        {

        }

        public async void Start()
        {
            try
            {
                await hubConnection.StartAsync();

            }
            catch (Exception e)
            {

            }
        }
    }
}

客户端业务逻辑处理

1. 根据不同的业务逻辑分别监听不同的通知事件。

2. 示例详见源码

using Microsoft.AspNetCore.SignalR.Client;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace DemoSignalR.Client
{
    internal class TestSignalRClient : SignalRClient
    {
        public Action<object> RefreshInfos;

        public Action<string> Reconnected;

        public TestSignalRClient() : base()
        {
        }

        public override void Listen()
        {
            HubConnection.On<object>("RefreshInfos", (obj) =>
            {
                //
                if (obj != null)
                {
                    Console.WriteLine("收到数据");
                    //发送消息
                    if (RefreshInfos != null)
                    {
                        RefreshInfos(obj);
                    }
                }
            });
            HubConnection.Reconnected += HubConnection_Reconnected;
        }

        private Task HubConnection_Reconnected(string arg)
        {
            return Task.Run(() =>
            {
                if (Reconnected != null)
                {
                    Reconnected(arg);
                }
            });
        }

        public virtual void StartNotify(string condition)
        {
            HubConnection.SendAsync("StartNotify", condition);
            Console.WriteLine($"开始通过知{condition}");
        }
    }
}

SignalR需要注意事项

你不会实例化 Hub 类或从服务器上自己的代码调用其方法;由 SignalR Hubs 管道为你完成的所有操作。 SignalR 每次需要处理中心操作（例如客户端连接、断开连接或向服务器发出方法调用时）时，SignalR 都会创建 Hub 类的新实例。

由于 Hub 类的实例是暂时性的，因此无法使用它们来维护从一个方法调用到下一个方法的状态。每当服务器从客户端收到方法调用时，中心类的新实例都会处理消息。若要通过多个连接和方法调用来维护状态，请使用一些其他方法（例如数据库）或 Hub 类上的静态变量，或者不派生自 Hub的其他类。如果在内存中保留数据，请使用 Hub 类上的静态变量等方法，则应用域回收时数据将丢失。

如果要从在 Hub 类外部运行的代码将消息发送到客户端，则无法通过实例化 Hub 类实例来执行此操作，但可以通过获取对 Hub 类的 SignalR 上下文对象的引用来执行此操作。

注意：ChatHub每次调用都是一个新的实例，所以不可以有私有属性或变量，不可以保存对像的值，所以如果需要记录一些持久保存的值，则可以采用静态变量，或者中心以外的对象。