C# Socket通信三大问题详解

C# Socket通信三大问题是什么呢？让我们开始讲述：

C# Socket通信三大问题之数据包界限符问题。

根据原项目中交通部标准，在连续观测站中数据包中，使用﹤﹥两个字符表示有效数据包开始和结束。实际项目有各自的具体技术规范

C# Socket通信三大问题之数据包不连续问题。

在TCP/IP等通信中，由于时延等原因，一个数据包被Socket做两次或多次接收，此时在接收第一个包后，必须保存到TSession的DatagramBuffer中，在以后一并处理

C# Socket通信三大问题包并发与重叠问题。

由于客户端发送过快或设备故障等原因，一次接收到一个半、两个或多个包文。此时，也需要处理、一个半、两个或多个包

先补充异步BeginReceive()回调函数EndReceiveData()中的数据包分合函数ResolveBuffer()。

下面是C# Socket通信三大问题的实例演示：

/// ﹤summary﹥  
/// 1) 报文界限字符为﹤﹥，其它为合法字符,   
/// 2) 按报文头、界限标志抽取报文，可能合并包文  
/// 3) 如果一次收完数据，此时 DatagramBuffer 为空  
/// 4) 否则转存到包文缓冲区 session.DatagramBuffer  
/// ﹤/summary﹥  
private void ResolveBuffer(TSession session, int receivedSize)  
{  
// 上次留下的报文缓冲区非空（注意：必然含有开始字符 ﹤，空时不含 ﹤）  
bool hasBeginChar = (session.DatagramBufferLength ﹥ 0);   
 
int packPos = 0;  // ReceiveBuffer 缓冲区中包的开始位置  
int packLen = 0;  // 已经解析的接收缓冲区大小  
 
byte dataByte = 0;  // 缓冲区字节  
int subIndex = 0;   // 缓冲区下标  
 
while (subIndex ﹤ receivedSize)  
{  
   // 接收缓冲区数据，要与报文缓冲区 session.DatagramBuffer 同时考虑  
   dataByte = session.ReceiveBuffer[subIndex];  
     
   if (dataByte == TDatagram.BeginChar) // 是数据包的开始字符﹤，则前面的包文均要放弃  
   {  
  // ﹤前面有非空串（包括报文缓冲区），则前面是错包文，防止 AAA﹤A,1,A﹥ 两个报文一次读现象  
  if (packLen ﹥ 0)    
  {  
 Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  // 前面有非空字符  
 Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  // 一个错误包  
 this.OnDatagramError();  
  }  
  session.ClearDatagramBuffer();  // 清空会话缓冲区，开始一个新包  
 
  packPos = subIndex;   // 新包起点，即﹤所在位置  
  packLen = 1;// 新包的长度（即﹤）  
  hasBeginChar = true;  // 新包有开始字符  
   }     
   else if (dataByte == TDatagram.EndChar)  // 数据包的结束字符 ﹥  
   {  
  if (hasBeginChar)  // 两个缓冲区中有开始字符﹤  
  {  
 ++packLen;  // 长度包括结束字符﹥  
 
 // ﹥前面的为正确格式的包，则分析该包，并准备加入包队列  
 AnalyzeOneDatagram(session, packPos, packLen);  
 
 packPos = subIndex + 1;  // 新包起点。注意：subIndex 在循环最后处 + 1  
 packLen = 0;   // 新包长度  
  }  
  else  // ﹥前面没有开始字符，则认为结束字符﹥为一般字符，待后续的错误包处理  
  {  
 ++packLen;  //  hasBeginChar = false;  
  }  
   }  
   else  // 非界限字符﹤﹥，就是是一般字符，长度 + 1，待解析包处理  
   {  
  ++packLen;  
   }  
   ++subIndex;  // 增加下标号  
}  // end while  
 
if (packLen ﹥ 0)  // 剩下的待处理串，分两种情况  
{  
   // 剩下包文，已经包含首字符且不超长，转存到包文缓冲区中，待下次处理  
   if (hasBeginChar && packLen + 
session.DatagramBufferLength ﹤= _maxDatagramSize)  
   {  
  session.CopyToDatagramBuffer(packPos, packLen);  
   }  
   else  // 不含首字符，或超长  
   {  
  Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
  Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
 
  this.OnDatagramError();  
  session.ClearDatagramBuffer();  // 丢弃全部数据  
   }  
}  
}  

　　

C# Socket通信三大问题之分析包文AnalyzeOneDatagram()函数代码补充如下：

/// ﹤summary﹥  
/// 具有﹤﹥格式的数据包加入到队列中  
/// ﹤/summary﹥  
private void AnalyzeOneDatagram(  
TSession session, int packPos, int packLen)  
{  
if (packLen + session.DatagramBufferLength ﹥ _maxDatagramSize)    
// 超过长度限制  
{  
   Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
   Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
   this.OnDatagramError();  
}  
else // 一个首尾字符相符的包，此时需要判断其类型  
{  
   Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
   TDatagram datagram = new TDatagram();  
 
   if (!datagram.CheckDatagramKind())    
// 包格式错误（只能是短期BG、或长期SG包）  
   {  
  Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
  Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
  this.OnDatagramError();  
  datagram = null;  // 丢弃当前包  
   }  
   else  // 实时包、定期包，先解析数据，判断正误，并发回确认包  
   {  
  datagram.ResolveDatagram();  
  if (true)  // 正确的包才入包队列  
  {  
 Interlocked.Increment(ref _datagramQueueCount);  
 lock (_datagramQueue)  
 {  
_datagramQueue.Enqueue(datagram);  // 数据包入队列  
 }  
  }  
  else 
  {  
 Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
 this.OnDatagramError();  
  }  
   }  
}  
session.ClearDatagramBuffer();  // 清包文缓冲区  
} 

　　

 

C# Socket通信三大问题之TSession的拷贝转存数据包文的方法CopyToDatagramBuffer()代码如下：

/// ﹤summary﹥  
/// 拷贝接收缓冲区的数据到数据缓冲区（即多次读一个包文）  
/// ﹤/summary﹥  
public void CopyToDatagramBuffer(int startPos, int packLen)    
{  
int datagramLen = 0;  
if (DatagramBuffer != null) datagramLen =   
DatagramBuffer.Length;  
 
// 调整长度（DataBuffer 为 null 不会出错）  
Array.Resize(ref DatagramBuffer,   
datagramLen + packLen);  
 
// 拷贝到数据就缓冲区  
Array.Copy(ReceiveBuffer, startPos,   
DatagramBuffer, datagramLen, packLen);  
}  

　　

代码中注释比较详细了，下面指出C# Socket通信三大问题实例开发思路：

使用TSession会话对象的字节数组ReceiveBuffer保存BeginReceiver()接收到的数据，使用字节数组DatagramBuffer保存一次接收后分解或合并的剩下的包文。本项目中，由于是5分钟一个包，正常情况下不需要用到DatagramBuffer数组

处理ReceiveBuffer中的字节数据包时，先考虑DatagramBuffer是否有开始字符﹤。如果有，则当前包文是前个包文的补充，否则前个包文是错误的。正确的包文可能存在于两个缓冲区中，见分析函数AnalyzeOneDatagram()

分析完接收数据包后，剩下的转存到DatagramBuffer中，见函数CopyToDatagramBuffer()

设计时考虑的另一个重要问题就是处理速度。如果自动观测站达到100个，此时5*60=300秒钟就有100个包，即每3秒种一个包，不存在处理速度慢问题。但是，真正耗时的是判断包是否重复！特别地，当设备故障时存在混乱上传数据包现象，此时将存在大量的重复包。笔者采用了所谓的区间判重算法，较好地解决了判重速度问题，使得系统具有很好的可伸缩性（分析算法的论文被EI核心版收录，呵呵，意外收获）。事实上，前年的交通部接收服务器还不具备该项功能，可能是太费时间了。

还有，就是在.NET Framework的托管CLR下，系统本身的响应速度如何？当时的确没有把握，认为只要稳定性和速度满足要求就行了。三年半运行情况表明，系统有良好的处理速度、很好的稳定性、满足了部省要求。

C# Socket通信三大问题的基本内容就向你介绍到这里了，希望对你了解和学习C# Socket通信三大问题有所帮助。