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C# 2.0 套接字編程實例初探

編輯：關於C語言

首先從原理上解釋一下采用Socket接口的網絡通訊，這裡以最常用的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，一旦連接上之後，就可以按設計的數據交換方法和格式進行數據傳輸。客戶端在需要的時刻發出向服務端的連接請求。這裡為了便於理解，提到了一些調用及其大致的功能。使用socket調用後，僅產生了一個可以使用的socket描述符，這時還不能進行通信，還要使用其他的調用，以使得socket所指的結構中使用的信息被填寫完。

　　在使用TCP協議時，一般服務端進程先使用socket調用得到一個描述符，然後使用bind調用將一個名字與socket描述符連接起來，對於Internet域就是將Internet地址聯編到socket。之後，服務端使用listen調用指出等待服務請求隊列的長度。然後就可以使用accept調用等待客戶端發起連接，一般是阻塞等待連接，一旦有客戶端發出連接，accept返回客戶的地址信息，並返回一個新的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返回後創建一個新的進程進行與客戶的通信，父進程則再到accept調用處等待另一個連接。客戶端進程一般先使用socket調用得到一個socket描述符，然後使用connect向指定的服務器上的指定端口發起連接，一旦連接成功返回，就說明已經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，在這個命名空間裡面有以下幾個常用的重要類分別是:

　　·Socket類這個低層的類用於管理連接，WebRequest，TcpClient和UdpClIEnt在內部使用這個類。

　　·NetworkStream類這個類是從Stream派生出來的，它表示來自網絡的數據流

　　·TcpClIEnt類允許創建和使用TCP連接

　　·TcpListener類允許監聽傳入的TCP連接請求

　　·UdpClIEnt類用於UDP客戶創建連接(UDP是另外一種TCP協議，但沒有得到廣泛的使用，主要用於本地網絡)

　　下面我們來看一個基於Socket的雙機通信代碼的C#版本

　　首先創建Socket對象的實例，這可以通過Socket類的構造方法來實現：

public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);
　　其中，addressFamily 參數指定 Socket 使用的尋址方案，socketType 參數指定 Socket 的類型，protocolType 參數指定 Socket 使用的協議。

　　下面的示例語句創建一個 Socket，它可用於在基於 TCP/IP 的網絡（如 Internet）上通訊。

Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
　　若要使用 UDP 而不是 TCP，需要更改協議類型，如下面的示例所示：

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

　　一旦創建 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起連接，如果不事先Bind端口號的話，系統會默認在1024到5000隨機綁定一個端口號），並通過Send方法向遠程服務器發送數據，而後可以通過Receive從服務端接收數據；而在服務器端，你需要使用Bind方法綁定所指定的接口使Socket與一個本地終結點相聯，並通過Listen方法偵聽該接口上的請求，當偵聽到用戶端的連接時，調用Accept完成連接的操作，創建新的Socket以處理傳入的連接請求。使用完 Socket 後，使用 Close 方法關閉 Socket。

　　可以看出，以上許多方法包含EndPoint類型的參數，在Internet中，TCP/IP 使用一個網絡地址和一個服務端口號來唯一標識設備。網絡地址標識網絡上的特定設備；端口號標識要連接到的該設備上的特定服務。網絡地址和服務端口的組合稱為終結點，在 .NET 框架中正是由 EndPoint 類表示這個終結點，它提供表示網絡資源或服務的抽象，用以標志網絡地址等信息。.Net同時也為每個受支持的地址族定義了 EndPoint 的子代；對於 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 網絡上的地址。其Parse方法可將 IP 地址字符串轉換為 IPAddress 實例。下面的語句創建一個 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。其區別在於：在同步模式中，按塊傳輸，對執行網絡操作的函數（如 Send 和 Receive）的調用一直等到所有內容傳送操作完成後才將控制返回給調用程序。在異步模式中，是按位傳輸，需要指定發送的開始和結束。同步模式是最常用的模式，我們這裡的例子也是使用同步模式。

　　下面看一個完整的例子，client向server發送一段測試字符串，server接收並顯示出來，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和端口轉化為IPEndPoint實例
　　　　Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//創建一個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);//創建一個Socket類
　　　　s.Bind(ipe);//綁定2000端口
　　　　s.Listen(0);//開始監聽
　　　　Console.WriteLine("Wait for connect");
　　　　Socket temp = s.Accept();//為新建連接創建新的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和用於通訊流處理的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(監聽端口);
tcpListener.Start();
TcpClient tcpClient=tcpListener.AcceptTcpClIEnt();
NetworkStream ns=tcpClIEnt.GetStream();
　　服務端用TcpListener監聽,然後把連接的對象實例化為一個TcpClient,調用TcpClIEnt.GetStream()方法,返回網絡流實例化為一個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,然後調用UdpClient的Send和Receive方法,需要注意的事,UdpClIEnt沒有返回網絡流的方法,就是說沒有GetStream方法,所以無法流化,而且使用Udp通信的時候,不要服務器監聽。

　　現在我們大致了解了.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。

　　客戶端設計需要一個1個ListBox，用於顯示聊天內容，一個TextBox輸入你要說的話，一個Button發送留言，一個Button建立連接。

　　點擊建立連接的Button後出來一個對話框，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並顯示在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，然後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，我這裡簡單寫成一個While(ture)循環，不斷判斷是否有信息流入，有就接收，並顯示在ListBox上，這裡有問題，在.Net2.0裡面，交錯線程修改窗體空間屬性的時候會引發一個異常，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系統事件），在Closing()函數裡面，發送Close字符給服務端，服務器判斷循環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。看到這裡，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。