在網絡通訊的編程中我們經常使用到Socket, 這種情況下我們往往需要長期的監聽某個端口, 以獲得相應的Socket, 然后再利用它進行相關操作. 但是這樣的話, 主線程就會被阻塞.無法對其他時間做出相應. 其實在.Net的Socket類中提供了對異步操作的支持. 下面將介紹其基本原理, 以及利用它做的一個P2P的實現.
背景知識:
你需要了解有關Socket的基本知識, 以及Delegate的異步調用操作.
在這個例子中, 我們實現了一個利用非阻塞(non-blocking)的Socket進行局域網通訊的P2P應用. 每個客戶擁有一個Grid(類似於一個二維數組), 當它啟動Grid設置服務的時候,一旦別的客戶與它相連就可以查詢並修改某個網格中的數值.(比如查詢 grid[1][2]的值).
運行步驟:
1. 啟動服務 在某個客戶端輸入 start 400 (400是端口號, 你可以任意指定)
2. 連接其他Peer 在另一個客戶端中輸入 connect 202.119.9.12 400 (202.119.9.12 400是某個開啟服務的客戶端的IP地址)
3. 輸入 get 1 1 表示你想獲得grid[1][1]這個網格中的數值. 默認情況下得到0
4. 輸入 set 1 1 5 表示你想設置grid[1][1]這個網格中的數值為5 .
5. 再次輸入 get 1 1 查詢到結果為已修改的5
6. 輸入shutdown 關閉與剛才與當前的Peer的連接. 你可以再次連接別的Peer
運行示意圖.
在通常的應用中Server往往需要長期處於監聽狀態, 以等待Client的連接. 下面是一個典型的應用.
private
Socket client
=
null
;
const
int
nPortListen
=
399
;
try
{ 
TcpListener listener =new TcpListener( nPortListen ); Console.WriteLine( "Listening as {0}", listener.LocalEndpoint ); listener.Start(); do 
{ 
byte [] m_byBuff =newbyte[127]; if( listener.Pending() ) { client = listener.AcceptSocket(); // Get current date and time. DateTime now = DateTime.Now; string strDateLine ="Welcome "+ now.ToString("G") +"nr"; // Convert to byte array and send. Byte[] byteDateLine = System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes( strDateLine.ToCharArray() ); client.Send( byteDateLine, byteDateLine.Length, 0 ); 
} else { Thread.Sleep( 100 ); } }while( true ); // Don't use this. 
}
catch
( Exception ex )
{ Console.WriteLine ( ex.Message ); }
看到那個do {} while( true )了嗎?
只要if( listener.Pending() )的條件不被滿足,這個過程中,主線程就處於被阻塞的狀態, 當然很不利於與用戶的交互(還以為死機了呢).
於是就希望有一種非阻塞的機制來實現網絡間的通訊. 如果你熟悉java的話, 你可能用過java1.4中的nio (new io). 其中的select機制就是用於解決此問題的. 其實在.net中也有類似於它的一個機制, 而且通過事件觸發的異步操作, 使得它更方便被使用, 也更容易被理解.
首先來看看服務器是如何監聽客戶端的連接的.
const
int
nPortListen
=
399
;
//
Create the listener socket in this machines IP address
Socket listener
=
new
Socket( AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp ); listener.Bind(
new
IPEndPoint( aryLocalAddr[
0
],
399
) );
//
listener.Bind( new IPEndPoint( IPAddress.Loopback, 399 ) );
//
For use with localhost 127.0.0.1
listener.Listen(
10
);
//
Setup a callback to be notified of connection requests
listener.BeginAccept(
new
AsyncCallback( OnConnectRequest ), listener );
注意最后一行代碼, BeginAccept 為以后client真正接入的時候設置好了回調函數, 也就是說一旦server發現有client連接它, server端的 OnConnectRequest方法就將被調用.
那么OnConnectRequest方法中又將做一些什么事呢?
Socket client;
public
void
OnConnectRequest( IAsyncResult ar )
{ Socket listener = (Socket)ar.AsyncState; client = listener.EndAccept( ar ); Console.WriteLine( "Client {0}, joined", client.RemoteEndPoint ); // Get current date and time. DateTime now = DateTime.Now; string strDateLine ="Welcome "+ now.ToString("G") +"nr"; // Convert to byte array and send. Byte[] byteDateLine = System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes( strDateLine.ToCharArray() ); client.Send( byteDateLine, byteDateLine.Length, 0 ); listener.BeginAccept( new AsyncCallback( OnConnectRequest ), listener ); }
這里利用連接獲得的socket, 向client發回了連接成功的信息.
隨后又跳回了BeginAccept的狀態, 繼續監聽, 也就是允許有多用戶連接.
再來看看連接的那方.
///<summary> /// Connect to the server, setup a callback to connect ///</summary> ///<param name="serverAdd">server ip address</param> ///<param name="port">port</param>
public
void
Connect(
string
serverAdd,
int
port)
{ try { // Create the socket object clientSock =new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); // Define the Server address and port IPEndPoint epServer =new IPEndPoint(IPAddress.Parse(serverAdd), port); // Connect to server non-Blocking method clientSock.Blocking =false; // Setup a callback to be notified of connection success clientSock.BeginConnect(epServer, new AsyncCallback(OnConnect), clientSock); } catch (Exception ex) { Console.WriteLine("Server Connect failed!"); Console.WriteLine(ex.Message); } }
BeginConnect為連接成功設置了回調方法OnConnect, 一旦與服務器連接成功就會執行該方法. 來看看OnConnect具體做了什么
///<summary> /// Callback used when a server accept a connection. /// setup to receive message ///</summary> ///<param name="ar"></param>
public
void
OnConnect(IAsyncResult ar)
{ // Socket was the passed in object Socket sock = (Socket)ar.AsyncState; // Check if we were sucessfull try { //sock.EndConnect( ar ); if (sock.Connected) { AsyncCallback recieveData =new AsyncCallback(OnRecievedData); sock.BeginReceive(msgBuff, 0, msgBuff.Length, SocketFlags.None, recieveData, sock); } else Console.WriteLine("Unable to connect to remote machine", "Connect Failed!"); } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message, "Unusual error during Connect!"); } }
它在檢測確實連接成功后, 又使用BeginReceive注冊了接受數據的回調函數.
///<summary> /// Callback used when receive data., both for server or client /// Note: If not data was recieved the connection has probably died. ///</summary> ///<param name="ar"></param>
public
void
OnRecievedData(IAsyncResult ar)
{ Socket sock = (Socket)ar.AsyncState; // Check if we got any data try { int nBytesRec = sock.EndReceive(ar); if (nBytesRec >0) { // Wrote the data to the List string sRecieved = Encoding.ASCII.GetString(msgBuff, 0, nBytesRec); ParseMessage(sock ,sRecieved); // If the connection is still usable restablish the callback SetupRecieveCallback(sock); } else { // If no data was recieved then the connection is probably dead Console.WriteLine("disconnect from server {0}", sock.RemoteEndPoint); sock.Shutdown(SocketShutdown.Both); sock.Close(); } } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message, "Unusual error druing Recieve!"); } }
它在檢測確實連接成功后又使用注冊了接受數據的回調函數
我們可以發現在整個過程中就是通過事件的不斷觸發, 然后在預先設置好的回調函數中做相應的處理工作,比如發送接受數據.下面這幅圖將讓你對這個事件觸發的過程有一個形象的認識.
配合附帶的源代碼, 相信可以讓你對此過程有更加深入的了解.
至於本文有關P2P的示例, 其實還很不完善. 只是為每個Peer同時提供了充當服務器和客戶端的功能. 當然在這個基礎上你可以很方便的做出你想要的效果.