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c#Socket通信实例

sgxw 2020-09-10 17:40 原文

        在上一篇文章中介绍了Socket基础—TCP与UDP协议和他们之间的区别，这篇文章参考另一位前辈的博文重点记录下Socket的原理及两种协议的开发过程。

一、Socket通信简介

 1.按惯例先来介绍下socket

        Windows中的很多东西都是从Unix领域借鉴过来的，Socket也是一样。在Unix中，socket代表了一种文件描述符（在Unix中一切都是以文件为单位），而这里这个描述符则是用于描述网络访问的。什么意思呢？就是程序员可以通过socket来发送和接收网络上的数据。你也可以理解成是一个API。有了它，你就不用直接去操作网卡了，而是通过这个接口，这样就省了很多复杂的操作。
在C#中，MS为我们提供了 System.Net.Sockets 命名空间，里面包含了Socket类。

2.有了socket，那就可以用它来访问网络了

      不过你不要高兴得太早，要想访问网络，还得有些基本的条件（和编程无关的我就不提了）：a. 要确定本机的IP和端口，socket只有与某一IP和端口绑定，才能发挥强大的威力。b. 得有协议吧（否则谁认得你这发送到网络的是什么呀）。想要复杂的，我们可以自己来定协议。但是这个就不在这篇里提了，我这里介绍两种大家最熟悉不过的协议：TCP & UDP。（别说你不知道，不然...不然...我不告诉你）
如果具备了基本的条件，就可以开始用它们访问网络了。来看看步骤吧：
a. 建立一个套接字
b. 绑定本机的IP和端口
c. 如果是TCP，因为是面向连接的，所以要利用Listen（）方法来监听网络上是否有人给自己发东西;如果是UDP，因为是无连接的，所以来者不拒。
d. TCP情况下，如果监听到一个连接，就可以使用accept来接收这个连接，然后就可以利用Send/Receive来执行操作了。而UDP，则不需要accept， 直接使用SendTo/ReceiveFrom来执行操作。（看清楚哦，和TCP的执行方法有区别，因为UDP不需要建立连接，所以在发送前并不知道对方的IP和端口，因此需要指定一个发送的节点才能进行正常的发送和接收）
e. 如果你不想继续发送和接收了，就不要浪费资源了。能close的就close吧。

   面向连接的套接字系统调用时序 （TCP）

    

 无连接的套接字系统调用时序(UDP)

 

二、TCP协议的Socket实例

服务端 后台代码：

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.ComponentModel;
  4 using System.Data;
  5 using System.Drawing;
  6 using System.IO;
  7 using System.Linq;
  8 using System.Net;
  9 using System.Net.Sockets;
 10 using System.Text;
 11 using System.Threading;
 12 using System.Threading.Tasks;
 13 using System.Windows.Forms;
 14 
 15 namespace Socket通信
 16 {
 17     public partial class Form1 : Form
 18     {
 19 
 20         public Form1()
 21         {
 22             InitializeComponent();
 23             TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
 24 
 25         }
 26         Socket socketSend;
 27         Thread threadWatch = null; // 负责监听客户端连接请求的 线程；
 28         Socket socketWatch = null;
 29 
 30 
 31         /// <summary>
 32         /// 监听客户端请求的方法；
 33         /// </summary>
 34         void WatchConnecting()
 35         {
 36             try
 37             {
 38                 while (true)  // 持续不断的监听客户端的连接请求；
 39                 {
 40                     // 开始监听客户端连接请求，Accept方法会阻断当前的线程；
 41                     Socket sokConnection = socketWatch.Accept(); 
 42                     // 一旦监听到一个客户端的请求，就返回一个与该客户端通信的 套接字；
 43                     // 向列表控件中添加客户端的IP信息；
 44                     lbOnline.Items.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
 45                     ShowMsg("客户端连接成功！");
 46                     //开启一个新线程，执行接收消息方法
 47                     Thread r_thread = new Thread(Received);
 48                     r_thread.IsBackground = true;
 49                     r_thread.Start(sokConnection);
 50                 }
 51             }
 52             catch (Exception e)
 53             {
 54                 ShowMsg("异常：" + e.Message);
 55             }
 56 
 57         }
 58         /// <summary>
 59         /// 服务器端不停的接收客户端发来的消息
 60         /// </summary>
 61         /// <param name="o"></param>
 62         void Received(object o)
 63         {
 64             try
 65             {
 66                  socketSend = o as Socket;
 67                 while (true)
 68                 {
 69                     //客户端连接服务器成功后，服务器接收客户端发送的消息
 70                     // 定义一个3M的缓存区；
 71                     byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 3];
 72                     //实际接收到的有效字节数
 73                     // 将接受到的数据存入到输入  buffer中；
 74                     int len = socketSend.Receive(buffer);
 75                     if (len == 0)
 76                     {
 77                         break;
 78                     }
 79                     string str = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, len);
 80                     ShowMsg("接收到的客户端数据：" + socketSend.RemoteEndPoint + ":" + str);
 81                     Send("服务端接收成功（" + str + "）");
 82 
 83                 }
 84             }
 85             catch (Exception e)
 86             {
 87                 ShowMsg("异常：" + e.Message);
 88             }
 89         }
 90         /// <summary>
 91         /// 服务器向客户端发送消息
 92         /// </summary>
 93         /// <param name="str"></param>
 94         void Send(string str)
 95         {
 96             byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
 97             socketSend.Send(buffer);
 98 
 99         }
100         void ShowMsg(string str)
101         {
102             txtMsg.AppendText(str + "\r\n");
103         }
104         private void button1_Click_1(object sender, EventArgs e)
105         {
106             // 创建负责监听的套接字，注意其中的参数；
107             socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
108             // 获得文本框中的IP对象；
109             IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIp.Text.Trim());
110             // 创建包含ip和端口号的网络节点对象；
111             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
112             try
113             {
114                 // 将负责监听的套接字绑定到唯一的ip和端口上；
115                 socketWatch.Bind(endPoint);
116             }
117             catch (SocketException se)
118             {
119                 MessageBox.Show("异常：" + se.Message);
120                 return;
121             }
122             // 设置监听队列的长度；
123             socketWatch.Listen(10);
124             // 创建负责监听的线程；
125             threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
126             threadWatch.IsBackground = true;
127             threadWatch.Start();
128             ShowMsg("服务器启动监听成功！");
129         }
130     }
131 }
Socket_server

客户端 后台代码：

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.ComponentModel;
 4 using System.Data;
 5 using System.Drawing;
 6 using System.Linq;
 7 using System.Text;
 8 using System.Threading.Tasks;
 9 using System.Windows.Forms;
10 using System.Net;
11 using System.Net.Sockets;
12 using System.Threading;
13 
14 
15 namespace Socket通信客户端
16 {
17     public partial class Socket_client : Form
18     {
19         public Socket_client()
20         {
21             InitializeComponent();
22             CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
23         }
24         Socket socketSend;
25         void ShowMsg(string str)
26         {
27             txtMsg.AppendText(str + "\r\n");
28         }
29         /// <summary>
30         /// 接收服务端返回的消息
31         /// </summary>
32         void Received()
33         {
34             while (true)
35             {
36                 try
37                 {
38                     byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 3];
39                     //实际接收到的有效字节数
40                     int len = socketSend.Receive(buffer);
41                     if (len == 0)
42                     {
43                         continue;
44                     }
45                     string str = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, len);
46                     ShowMsg("接收到的服务端数据：" + socketSend.RemoteEndPoint + ":" + str);
47                 }
48                 catch
49                 {
50                     MessageBox.Show("接收失败，请检查服务端是否断开！");
51                     return;
52                 }
53             }
54         }
55 
56         private void btnDisconnect_Click(object sender, EventArgs e)
57         {
58             socketSend.Close();
59             ShowMsg("连接已经断开!");
60         }
61         void Send(string str)
62         {
63             byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
64             socketSend.Send(buffer);
65         }
66     }
67 }
Socket_client

三、UDP协议的Socket实例

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace SimpleUdpSrvr
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int recv;
            byte[] data = new byte[1024];
            IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 9050);//定义一网络端点
            Socket newsock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);//定义一个Socket
            newsock.Bind(ipep);//Socket与本地的一个终结点相关联
            Console.WriteLine("Waiting for a client..");

            IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);//定义要发送的计算机的地址
            EndPoint Remote = (EndPoint)(sender);//
            recv = newsock.ReceiveFrom(data, ref Remote);//接受数据           
            Console.WriteLine("Message received from{0}:", Remote.ToString());
            Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetBytes(data,0,recv));

            string welcome = "Welcome to my test server!";
            data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
            newsock.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, Remote);
            while (true)
            {
                data = new byte[1024];
                recv = newsock.ReceiveFrom(data, ref Remote);
                Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
                newsock.SendTo(data, recv, SocketFlags.None, Remote);
            }
        }
    }
}
UDPServer
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace SimpleUdpClient
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            byte[] data = new byte[1024];//定义一个数组用来做数据的缓冲区
            string input, stringData;
            IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9050);
            Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
            string welcome = "Hello,are you there?";
            data = Encoding.ASCII.GetBytes(welcome);
            server.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, ipep);//将数据发送到指定的终结点

            IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
            EndPoint Remote = (EndPoint)sender;
            data = new byte[1024];
            int recv = server.ReceiveFrom(data, ref Remote);//接受来自服务器的数据

            Console.WriteLine("Message received from{0}:", Remote.ToString());
            Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv));
            while (true)//读取数据
            {
                input = Console.ReadLine();//从键盘读取数据
                if (input == "text")//结束标记
                {
                    break;
                }
                server.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes(input), Remote);//将数据发送到指定的终结点Remote
                data = new byte[1024];
                recv = server.ReceiveFrom(data, ref Remote);//从Remote接受数据
                stringData = Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recv);
                Console.WriteLine(stringData);
            }
            Console.WriteLine("Stopping client");
            server.Close();
        }
    }
}
UDPClient

   上面的示例只是简单的应用了socket来实现通信，你也可以实现异步socket、IP组播 等等。

     MS还为我们提供了几个助手类：TcpClient类、TcpListener类、UDPClient类。这几个类简化了一些操作，所以你也可以利用这几类来写上面的代码，但我个人还是比较习惯直接用socket来写。
      既然快写完了，那我就再多啰嗦几句。在需要即时响应的软件中，我个人更倾向使用UDP来实现通信，因为相比TCP来说，UDP占用更少的资源，且响应速度快，延时低。至于UDP的可靠性，则可以通过在应用层加以控制来满足。当然如果可靠性要求高的环境下，还是建议使用TCP。

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