C# .net2.0 套接字編程實例 UDP TCP通信

         首先從原理上解釋一下采用Socket接口的網(wǎng)絡通訊，這里以最常用的C/S模式作為范例，首先，服務端有一個進程（或多個進程）在指定的端口等待客戶來 連接，服務程序等待客戶的連接信息，一旦連接上之后，就可以按設(shè)計的數(shù)據(jù)交換方法和格式進行數(shù)據(jù)傳輸?？蛻舳嗽谛枰臅r刻發(fā)出向服務端的連接請求。這里為 了便于理解，提到了一些調(diào)用及其大致的功能。使用socket調(diào)用后，僅產(chǎn)生了一個可以使用的socket描述符，這時還不能進行通信，還要使用其他的調(diào) 用，以使得socket所指的結(jié)構(gòu)中使用的信息被填寫完。

　　在使用TCP協(xié)議時，一般服務端進程先使用socket調(diào)用得到一個描述符，然后使用bind調(diào)用將一個名字 與socket描述符連接起來，對于Internet域就是將Internet地址聯(lián)編到socket。之后，服務端使用listen調(diào)用指出等待服務請 求隊列的長度。然后就可以使用accept調(diào)用等待客戶端發(fā)起連接，一般是阻塞等待連接，一旦有客戶端發(fā)出連接，accept返回客戶的地址信息，并返回 一個新的socket描述符，該描述符與原先的socket有相同的特性，這時服務端就可以使用這個新的socket進行讀寫操作了。一般服務端可能在 accept返回后創(chuàng)建一個新的進程進行與客戶的通信，父進程則再到accept調(diào)用處等待另一個連接?？蛻舳诉M程一般先使用socket調(diào)用得到一個 socket描述符，然后使用connect向指定的服務器上的指定端口發(fā)起連接，一旦連接成功返回，就說明已經(jīng)建立了與服務器的連接，這時就可以通過 socket描述符進行讀寫操作了。

　　.NetFrameWork為Socket通訊提供了System.Net.Socket命名空間，在這個命名空間里面有以下幾個常用的重要類分別是:

　　·Socket類這個低層的類用于管理連接，WebRequest，TcpClient和UdpClient在內(nèi)部使用這個類。

　　·NetworkStream類這個類是從Stream派生出來的，它表示來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流

　　·TcpClient類允許創(chuàng)建和使用TCP連接

　　·TcpListener類允許監(jiān)聽傳入的TCP連接請求

　　·UdpClient類用于UDP客戶創(chuàng)建連接(UDP是另外一種TCP協(xié)議，但沒有得到廣泛的使用，主要用于本地網(wǎng)絡)

　　下面我們來看一個基于Socket的雙機通信代碼的C#版本

　　首先創(chuàng)建Socket對象的實例，這可以通過Socket類的構(gòu)造方法來實現(xiàn)：

public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);

　　其中，addressFamily 參數(shù)指定 Socket 使用的尋址方案，socketType 參數(shù)指定 Socket 的類型，protocolType 參數(shù)指定 Socket 使用的協(xié)議。

　　下面的示例語句創(chuàng)建一個 Socket，它可用于在基于 TCP/IP 的網(wǎng)絡（如 Internet）上通訊。

Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

　　若要使用 UDP 而不是 TCP，需要更改協(xié)議類型，如下面的示例所示：

Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

　　一旦創(chuàng)建 Socket，在客戶端，你將可以通過Connect方法連接到指定的服務器（你可以在Connect方法前Bind端口，就是以指定的端口發(fā)起連接，如 果不事先Bind端口號的話，系統(tǒng)會默認在1024到5000隨機綁定一個端口號），并通過Send方法向遠程服務器發(fā)送數(shù)據(jù)，而后可以通過 Receive從服務端接收數(shù)據(jù)；而在服務器端，你需要使用Bind方法綁定所指定的接口使Socket與一個本地終結(jié)點相聯(lián)，并通過Listen方法偵 聽該接口上的請求，當偵聽到用戶端的連接時，調(diào)用Accept完成連接的操作，創(chuàng)建新的Socket以處理傳入的連接請求。使用完 Socket 后，使用 Close 方法關(guān)閉 Socket。

　　可以看出，以上許多方法包含EndPoint類型的參數(shù)，在Internet中，TCP/IP 使用一個網(wǎng)絡地址和一個服務端口號來唯一標識設(shè)備。網(wǎng)絡地址標識網(wǎng)絡上的特定設(shè)備；端口號標識要連接到的該設(shè)備上的特定服務。網(wǎng)絡地址和服務端口的組合稱 為終結(jié)點，在 .NET 框架中正是由 EndPoint 類表示這個終結(jié)點，它提供表示網(wǎng)絡資源或服務的抽象，用以標志網(wǎng)絡地址等信息。.Net同時也為每個受支持的地址族定義了 EndPoint 的子代；對于 IP 地址族，該類為 IPEndPoint。IPEndPoint 類包含應用程序連接到主機上的服務所需的主機和端口信息，通過組合服務的主機IP地址和端口號，IPEndPoint 類形成到服務的連接點。

　　用到IPEndPoint類的時候就不可避免地涉及到計算機IP地址，System.Net命名空間中有兩種類可以得到IP地址實例：

　　·IPAddress類：IPAddress 類包含計算機在 IP 網(wǎng)絡上的地址。其Parse方法可將 IP 地址字符串轉(zhuǎn)換為 IPAddress 實例。下面的語句創(chuàng)建一個 IPAddress 實例：

IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.0.1");

　　需要知道的是：Socket 類支持兩種基本模式：同步和異步。其區(qū)別在于：在同步模式中，按塊傳輸，對執(zhí)行網(wǎng)絡操作的函數(shù)（如 Send 和 Receive）的調(diào)用一直等到所有內(nèi)容傳送操作完成后才將控制返回給調(diào)用程序。在異步模式中，是按位傳輸，需要指定發(fā)送的開始和結(jié)束。同步模式是最常用 的模式，我們這里的例子也是使用同步模式。

　　下面看一個完整的例子，client向server發(fā)送一段測試字符串，server接收并顯示出來，給予client成功響應。

//client端
using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace socketsample
{
class Class1
{
static void Main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和端口轉(zhuǎn)化為IPEndPoint實例
Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//創(chuàng)建一個Socket
Console.WriteLine("Conneting...");
c.Connect(ipe);//連接到服務器
string sendStr = "hello!This is a socket test";
byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
Console.WriteLine("Send Message");
c.Send(bs, bs.Length, 0);//發(fā)送測試信息
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從服務器端接受返回信息
recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
Console.WriteLine("Client Get Message:{0}", recvStr);//顯示服務器返回信息
c.Close();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
}
catch (SocketException e)
{
Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
}
Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
Console.ReadLine();
}
}
}
//server端
using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace Project1
{
class Class2
{
static void Main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//創(chuàng)建一個Socket類
s.Bind(ipe);//綁定2000端口
s.Listen(0);//開始監(jiān)聽
Console.WriteLine("Wait for connect");
Socket temp = s.Accept();//為新建連接創(chuàng)建新的Socket。
Console.WriteLine("Get a connect");
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從客戶端接受信息
recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
Console.WriteLine("Server Get Message:{0}",recvStr);//把客戶端傳來的信息顯示出來
string sendStr = "Ok!Client Send Message Sucessful!";
byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
temp.Send(bs, bs.Length, 0);//返回客戶端成功信息
temp.Close();
s.Close();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
}
catch (SocketException e)
{
Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
}
Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
Console.ReadLine();
}
}
}

　　上面的例子是用的Socket類，System.Net.Socket命名空間還提供了兩個抽象高級類TCPClient和UDPClient和用于通訊流處理的NetWorkStream,讓我們看下例子

　　客戶端

TcpClient tcpClient=new TcpCLient(主機IP,端口號);
NetworkStream ns=tcp.Client.GetStream();

　　服務端

TcpListener tcpListener=new TcpListener(監(jiān)聽端口);
tcpListener.Start();
TcpClient tcpClient=tcpListener.AcceptTcpClient();
NetworkStream ns=tcpClient.GetStream();

　　服務端用TcpListener監(jiān)聽,然后把連接的對象實例化為一個TcpClient,調(diào)用TcpClient.GetStream()方法,返回網(wǎng)絡流實例化為一個NetworlStream流,下面就是用流的方法進行Send,Receive

　　如果是UdpClient的話,就直接UdpClient實例化,然后調(diào)用UdpClient的Send和 Receive方法,需要注意的事,UdpClient沒有返回網(wǎng)絡流的方法,就是說沒有GetStream方法,所以無法流化,而且使用Udp通信的時 候,不要服務器監(jiān)聽。

　　現(xiàn)在我們大致了解了.Net Socket通信的流程，下面我們來作一個稍微復雜點的程序，一個廣播式的C/S聊天程序。

客戶端設(shè)計需要一個1個ListBox，用于顯示聊天內(nèi)容，一個TextBox輸入你要說的話，一個Button發(fā)送留言，一個Button建立連接。

　　點擊建立連接的Button后出來一個對話框，提示輸入連接服務器的IP，端口，和你的昵稱，啟動一個接受線程，負責接受從服務器傳來的信息并顯示在ListBox上面。

　　服務器端2個Button，一個啟動服務，一個T掉已建立連接的客戶端，一個ListBox顯示連接上的客戶端的Ip和端口。

　　比較重要的地方是字符串編碼的問題，需要先把需要傳送的字符串按照UTF8編碼，然后接受的時候再還原成為GB2312，不然中文顯示會是亂碼。

　　還有一個就是接收線程，我這里簡單寫成一個While(ture)循環(huán)，不斷判斷是否有信息流入，有就接收，并顯示在ListBox上，這里有問題，在.Net2.0里面，交錯線程修改窗體空間屬性的時候會引發(fā)一個異常，不可以直接修改，需要定義一個委托來修改。

　　當客戶端需要斷開連接的時候，比如點擊窗體右上角的XX，就需要定義一個this.FormClosing += new System.Windows.Forms.FormClosingEventHandler(this.Closing);（.Net2.0是 FormClosing系統(tǒng)事件），在Closing()函數(shù)里面，發(fā)送Close字符給服務端，服務器判斷循環(huán)判斷所有的連接上的客戶端傳來的信息，如 果是以Close開頭，斷開與其的連接?？吹竭@里，讀者就會問了，如果我在聊天窗口輸入Close是不是也斷開連接呢？不是的，在聊天窗口輸入的信息傳給 服務器的時候開頭都要加上Ip信息和昵稱，所以不會沖突。