一個多月前接手了一個產線機器人項目，上位機以讀寫寄存器的方式控制機器人，服務器就是用 ASP.NET Core 寫的 Web API。由于前一位開發者寫的代碼質量問題，導致上位機需要16秒才能啟動。經過我近一個月的改造，除了保留業務邏輯代碼，其他的基本重寫。如今上位機的啟動時間在網絡狀態良好的條件下可以秒啟動。原上位機啟動慢的原因：
1、啟動時使用同步方式訪問 Web API，在網絡較弱時需要等待很長時間。我改為導步請求，并且不等待請求結果，直接顯示窗口；如果前面的請求失敗，在窗口顯示后再次發出異步請求，并且不等待。如果再失敗才提示用戶。
2、原項目在 Main 方式處就連接PLC，而產線的PLC壓根就沒插電源。我改為在連接機器人之后才連接，同樣是異步不等待。如果連不上直接忽略。
3、原項目是一個窗口一個項目，然后把這些窗口生成 .dll，放到一個目錄下，主程序啟動時從目錄下掃描 .dll，通過反射動態實例化窗口。這根本不需要的，一個上位機不可能有幾百個窗口吧，何必呢。我改為使用服務容器的方式管理窗口，主界面通過依賴注入自動獲取子窗口列表，再添加到主界面上。每個子窗口實現 IPage 接口用于識別，接口里面定義標題和頁面索引即可。
4、干掉 Log4Net，使用官方的 Logging 庫。
5、通信用的 JSON 數據全改用 System.Text.Json，而不是某 Newton，修改后速度快了一個次元。
由于 Web API 程序是運行在服務器的 IIS 中的，上一位開發者沒有實現日志功能（僅僅用 ASP.NET Core 應用程序默認開啟的控制臺等日志功能），問題是日志沒有保存。
我原來的計劃是把日志寫到系統中，這樣就能保存下來，用“事件查看器”就能欣賞。后來想想這方案不行，工廠那伙人肯定找不到日志在哪。寫數據庫里面？想想似乎沒這個必要。簡單粗暴，直接自定義一個 ILogger，把日志輸出到文件中，然后加一個 Web API 讀取文件，上位機那里就可以調用，返回日志內容。
后經過現場調試發現，其實也不需要這樣。時間長了，會存下很多日志文件，就算用日期標識文件名也是很亂。實際上他們并不要求保存日志，只是在運作過程中實時監控機器人（應該叫機械臂）的工作狀態而已。如果不出問題，他們甚至連日志都不看。上面用文件實現的日志方式，主要缺點是不能實時推到上位機。就算他們不看，那我現場調試也方便我自己。
于是，我又想到了另一方案：用 SignalR 實時向上位機推送日志。
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上面都是大話，現在開始主題。
原理是這樣的：上位機作為 SignalR 客戶端，發起連接后，不用主動調用服務器上的方法，而是等服務器調用回調方法。
?第一步，咱們要自定義一個 ILogger。
public class KingkingLogger : ILogger { private readonly string cateName; public KingkingLogger(string cate) { cateName = cate; } public IDisposable? BeginScope<TState>(TState state) where TState : notnull { return default; } public bool IsEnabled(LogLevel logLevel) { return logLevel != LogLevel.None; } public void Log<TState>(LogLevel logLevel, EventId eventId, TState state, Exception? exception, Func<TState, Exception?, string> formatter) { if(IsEnabled(logLevel) == false) { return; } // 獲取格式化后的文本 string fstr = formatter(state, exception); // 顯示消息類型 string head = logLevel switch { LogLevel.Information => "消息", LogLevel.Warning => "警告", LogLevel.Error => "錯誤", _ => "未知" }; // 加個日期 string currdate = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); // 連接字符串 fstr = $"[{head}:{cateName}][{currdate}]{fstr}"; // 觸發事件 TransferLog?.Invoke(fstr); } // 靜態屬性 public static Action<string>? TransferLog { get; set; } }
我暫時想不到叫啥名字，就暫且叫它 Kingking 日志記錄器吧，我在項目中的類是叫 WTFLogger 的，什么內涵你懂的，反正現在這項目只有我一個人在寫，取這個名字也無所謂。這個類不復雜，我解釋一下你就明白了。
1、字符串 cateName 是類別名稱。就是記錄日志時它屬于哪個名錄下的，比如我們常見的?Microsoft.Hosting.Lifetime、Microsoft.Hosting.Lifetime 等這些就是。在 Logging 庫中有兩種方式指定：一是用字符串，二是用 ILogger<T> ，這個類型T將作為日志類別的名稱。這里我采用的是字符串方式，所以不使用 ILogger<T>。
2、BeginScope 方法的用處是當你要把 logger 用在 using 語句塊時才會實現。正因為用在 using 塊中，所以它要求是實現?IDisposable 接口。這個實現?IDisposable 的類一般不用公開。這方法會接收一個泛型參數 TState state。這個看你的需要了，運行庫內部調用經常會用字典類型傳遞一些額外數據。這個 TState 你可以自定義。此處我不需要把 logger 用在 using 語句塊中，所以直接返回 default（或null）。
3、IsEnabled 方法的功能是分析一下 logLevel 參數指定的日志級別當前是否要輸出日志。如果需要輸出日志，返回 true；不想輸出日志返回 false。后面實現的 Log 方法中也會用到它，如果返回 false，那就不必去處理怎么輸出日志了。
4、Log 方法是核心。在此方法中你盡情發揮吧，你想怎樣輸出日志就在這里完成。比如你要用 Debug 類輸出，那就調用 Debug 類的成員輸出；你用控制臺輸出就調用 Console 類的成員。我這里是要把日志傳給 SignalR Hub 對象，讓其傳回給客戶端，故要調用靜態的?TransferLog 屬性。此屬性是委托類型，可以與方法綁定，因為咱們不能在這里調用 Hub，Hub 是由 SignalR 組件自動激活的。所以要用委托來間接實現傳遞。這個和事件的作用一樣，只是我不用事件成員罷了。
順便說一下，我項目中的類是同時把日志寫入數據庫的（不寫文件了，寫數據庫里好清理），這里老周為了讓示例簡單，沒有加上寫入數據的代碼。其實也沒啥難度的，就是在數據庫中加個表，用 EF Core 往表里 INSERT 一條記錄。
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第二步，實現 Provider。ILogger 咱們定義好了，但這個 Kingking 日志記錄器可不是直接扔進服務容器，而是通過叫?ILoggerProvider 的對象來創建實例。就相當于一個工廠類。
public class KingkingLoggerProvider : ILoggerProvider { public ILogger CreateLogger(string categoryName) { return new KingkingLogger(categoryName); } public void Dispose() { return; } }
代碼很簡單，沒啥玄機。不過，為了調用方便，咱們可以封裝一個擴展方法。
public static class CustLoggerExtensions { public static ILoggingBuilder AddKingkingLogger(this ILoggingBuilder builder) { builder.Services.AddSingleton<ILoggerProvider, KingkingLoggerProvider>(); return builder; } }
這樣就做到了像官方 API 那樣，用 AddXXX 的方法添加日志功能，用法如下：
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args); // 配置日志 builder.Services.AddLogging(o => { // 清空所有日志提供者 o.ClearProviders(); // 添加控制臺日志輸出 o.AddConsole(); // 添加咱們自己寫的日志記錄器 o.AddKingkingLogger(); });
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第三步，實現 Hub。Hub 是 SignalR 通信的“中心”類，當訪問的 URL 匹配時就會激活咱們的 Hub。自定義 Hub 只要從 Hub 類派生即可。
public class MyHub : Hub { public MyHub() { // 這里關聯的就是日志記錄類中的靜態委托 KingkingLogger.TransferLog = KingkingLogger_TransferLog; } private void KingkingLogger_TransferLog(string obj) { // 向所有客戶端發日志 Clients.All.SendAsync("onLogged", obj); } protected override void Dispose(bool disposing) { if(disposing) { // 實例釋放時移除關聯 KingkingLogger.TransferLog = null; } base.Dispose(disposing); } }
邏輯很簡單，就是有日志了就推送給客戶端。Clients.All 是把消息發給所有連接的客戶端。
這里順便提一下：Hub 是支持依賴注入的，即你可以在 MyHub 的構造函數里注入你要用的組件，如 DBContext 等。這里我用不到其他組件，所以沒有注入。
在Web應用程序初始化時要啟用 SignalR 相關服務。
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args); …… builder.Services.AddSignalR(); var app = builder.Build();
還要 Map 一下終結點，以綁定請求 Hub 的地址。
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args); …… var app = builder.Build(); …… // 記得這個 app.MapHub<MyHub>("/hub"); app.Run();
這里我設定的地址是 http://localhost/hub。
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不要以為這樣就完事了，當你運行后用客戶端一測試，你會發現連毛都接收不到。這是因為 Hub 對象的默認生命周期太短了，僅在用的時候實例化，然后馬上 Dispose 了。然后你會想，那我重寫 OnConnectedAsync 方法，關聯 TransferLog 委托；再重寫 OnDisConnectedAsync 方法，把 TransferLog 委托設置為 null。這個也是不行的，原因還是那個—— Hub 對象生命周期太短。
有什么辦法讓 Hub 長壽一點呢？還真有，直接把 Hub 類型注冊進服務器中，并使用單實例。
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args); …… // 把Hub注冊為單實例 builder.Services.AddSingleton<MyHub>(); builder.Services.AddSignalR(); var app = builder.Build();
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第四步，客戶端程序。客戶端并不是只能用 JS 來寫，.NET 團隊也做了相關的 Nuget 包。在項目中引用一下。
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"> <PropertyGroup> <OutputType>WinExe</OutputType> <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework> <Nullable>enable</Nullable> <UseWindowsForms>true</UseWindowsForms> <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings> </PropertyGroup> <ItemGroup> <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.SignalR.Client" Version="8.0.0" /> </ItemGroup> </Project>
在主窗口中放一個文本框，兩個按鈕。文本框顯示收到的日志，按鈕用來請求連接和斷開連接。
using Microsoft.AspNetCore.SignalR.Client; namespace TestClient; public partial class Form1 : Form { // 連接對象 HubConnection hubConn; public Form1() { InitializeComponent(); // 初始化連接 var connBuilder = new HubConnectionBuilder() .WithUrl("http://localhost:6225/hub") .WithAutomaticReconnect(); hubConn = connBuilder.Build(); // 關聯方法 hubConn.On<string>("onLogged", OnLogRecv); } private void OnLogRecv(string msg) { // 服務器回調，顯示收到的日志 textBox1.Invoke(() => { textBox1.AppendText(msg + Environment.NewLine); }); } private async void btnConn_Click(object sender, EventArgs e) { try { await hubConn.StartAsync(); lbMessage.Text = "已建立連接"; } catch(Exception ex) { lbMessage.Text = ex.Message; } } private async void btnDisconn_Click(object sender, EventArgs e) { if(hubConn.State == HubConnectionState.Connected) { await hubConn.StopAsync(); lbMessage.Text = "已斷開連接"; } } }
注意，在調用 On 方法時，onLogged 要與服務器上指定的一致，否則服務器回調無效。
/*---------------- 服務器端 ------------------*/ private void KingkingLogger_TransferLog(string obj) { // 向所有客戶端發日志 Clients.All.SendAsync("onLogged", obj); } /*--------------------- 客戶端 -------------------*/ hubConn.On<string>("onLogged", OnLogRecv);
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為了測試能否真的傳遞了日志，咱們在服務端寫幾個 Mini-API 來驗證。
app.MapGet("/", (ILoggerFactory logFact) => { ILogger logger = logFact.CreateLogger("MINI Main"); logger.LogInformation("歡迎來到圓環世界"); return "Hello Guy"; }); app.MapGet("/start", (ILoggerFactory logFact) => { ILogger logger = logFact.CreateLogger("MINI Go Go Go"); logger.LogWarning("游戲開始了，你必須先和QB簽訂契約"); return "圓神啟動"; }); app.MapGet("/shot", (ILoggerFactory loggerFact) => { ILogger logger = loggerFact.CreateLogger("MINI Wind"); logger.LogInformation("干得好，三發入魂"); return "第一局完勝"; });
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同時啟動服務端和客戶端試試吧。為了使測試更真實，我啟動了三個客戶端。觸發日志記錄，請調用任意一個 API。
依次點擊三個窗口上的“連接”按鈕，確認全部都連上。
然后依次調用那幾個 mini API 試試。
可以看到，三個客戶端都收到日志推送了。
為了演示，沒有數據存儲，所以如果客戶端沒有及時連接，會丟失前面的日志。老周的實際項目中是用數據庫存起來，用的時候再取出來發給客戶端。默認是發最近的 100 條。如果上位機要看全部，就調用一下 Hub 的方法，Hub 的代碼會 select 整個日志表再發回。
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