C#網絡編程初步之TCP

http://blog.csdn.net/mymonkey110/article/details/6841347

 

  閱讀背景：本文針對有C#的初學者而寫的，主要講解如何利用C#進行網絡編程。如果你已經有一些網絡編程的經驗（只需要懂得網絡編程的基本常識即可），並且理解C#的基本語法，那么這篇文章可以很快地帶你進入C#網絡編程的世界。如果你的基礎不好，也不要緊，我相信這篇文章也會有你需要的內容。

 

網絡編程基礎復習：

 

 

      圖1. TCP編程基本模型

 

 

        相信很多人看到圖1應該不會陌生，這是一個利用TCP進行通信的經典模型圖。我想大家都應該把這張圖記在心中。在此我就不講述上圖中每個API的意思了，百度一下，你就知道。我想說的是，難道你不覺得這么編程很累嗎? 我們需要去調用每個API函數，然后每個判斷返回值是多少，如果你忘記了哪個API的參數形式還得去查MSDN，這種時間花費是巨大的，尤其當你做應用層的快速開發時。

 

 

        圖2是利用UDP通信時的編程基本模型，這個模型較為簡單，但是應用極為廣泛，相比TCP而言，我本人覺得利用UDP通信是一門更為高深的技術，因為它是無連接的，換言之，它的效率與靈活度就更高些。

 

圖2. UDP編程基本模型

 

        在此我補充一點，關於何時利用TCP通信、何時利用UDP通信的問題。他們的特性其實已經決定了他們的適用范圍。在進行大數據量、持續連接時，我們使用TCP，例如FTP協議；而在進行小規模數據、突發性高的通信時，我們使用UDP，例如聊天程序。但是，這並不是絕對的事情。例如流媒體通信，它是大數量、持續的通信，但是使用的是UDP協議，為什么呢？——因為我們不關心丟失的幀，人的肉眼是無法識別出少量的幀丟失的。那么使用UDP通信就可以大幅度提高效率，降低網絡負載。

 

 

C#之TCP編程

 

• 如何創建一個套接字？

 

我們先來看看利用Winsock2是如何建立一個套接字的：

首先，我們要加載套接字庫，然后再建立套接字。大致代碼如下：

 

WORD wVersion=MAKEWORD(2,2);
WSADATA wsaData;
if(WSAStartup(wVersion,&wsaData))
{
WSACleanup();
returnFALSE;
}

m_sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,NULL,0,0);
if(m_sock==INVALID_SOCKET)
{
        MessageBox("創建套接字失敗！");
        return FALSE;
}

 

        難道你不覺得利用Winsock2創建一個套接字很費勁嗎？如果你在Linux環境中變成倒是可以省掉加載套接字的部分，但是卻只能反復的調用API，這樣也是很費時的事情。那我們再看看看利用C#是如何幫你簡化工作的。這里我會介紹TCPClient類。

        以上是從MSDN上截取的一段話，可見我們利用TCPClient還處理與TCP通信相關的操作。TCPClient有四個構造函數，每個構造函數的用法是有不同的。這里我補充一個知識，那就是端地址在C#中描述。我們知道，我們用一個IP地址和一個端口號就可以表示一個端地址。在C#中我們利用IPEndPoint類來表示一個端地址，本人經常利用如下的構造函數來創建一個IPEndPoint類。

 

IPEndPoint localEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);

 

 

這樣來表示一個端地址是不是比創建一個struct sockaddr_in的結構體來的快呢？

 

 

 

• 如何綁定一個端地址？

 

       我們已經創建了一個端地址，也構造了套接字（TCPClient類），那么如何將二者綁定起來呢?也許你已經發現了，在建立TCPClient的時候我們其實就可以綁定端地址了。如果你使用的TCPClient tcp_Client=new TCPClient()的構造函數來創建的TCPClient,那么系統會認為你沒有人為的制定端地址，而會自動幫你制定端地址，在創建客戶端的TCPClient時我們常常這樣做，因為我們不關心客戶端的端地址。如果是服務器監聽呢？在服務器監聽時我們會使用例外一個類，叫做TCPListener，接下來我會講到。我們可以利用TCPClient(IPEndPoint)來構造一個綁定到固定端地址的TCPClient類。例如：

 

TcpClient tcp_Client = new TcpClient(localEP);

 

 

• 如何監聽套接字？

 

       到現在為此我們還沒討論如何監聽一個套接字。在傳統的socket編程中，我們創建一個套接字，然后把它綁定到一個端地址，而后調用Listen()來監聽套接字。而在C#中，我們利用TCPListener來幫我們完成這些工作。讓我們先來看看如何在C#監聽套接字。

IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);
TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);
Listener.Start(10);

 

        我們首先創建需要綁定的端地址，而后創建監聽類，並利用其構造函數將其綁定到端地址，然后調用Start(int number)方法來真正實施監聽。這與我們傳統的socket編程不同。以前我們都是先創建一個socket，然后再創建一個sockaddr_in的結構體。我想你應該開始感受到了C#的優勢了，它幫我們省去了很多低級、繁瑣的工作，讓我們能夠真正專注於我們的軟件架構和設計思想。

 

• 如何接受客戶端連接？

 

接聽套接字后面自然就是接受TCP連接了。我們利用下面一句話來完成此工作：

 

TcpClient remoteClient =Listener.AcceptTcpClient();

 

        類似於accept函數來返回一個socket,利用TCPListener類的AcceptTcpClient方法我們可以得到一個與客戶端建立了連接的TCPClient類，而由TCPClient類來處理以后與客戶端的通信工作。我想你應該開始理解為什么會存在TCPClient和TCPListener兩個類了。這兩個類的存在有着更加明細的區分，讓監聽和后續的通信真正分開，讓程序員也更加容易理解和使用了。

 

這里我還得補充一點：監聽是一個非阻塞的操作（Listener.Start()），而接受連接是一個阻塞操作(Listener.AcceptTcpClient)。

 

 

說了這么多，還不如來個實例來的明確。接下來，我會通過一個簡單的控制台聊天程序來如何使用這些。先貼代碼吧！

服務器端：

 

<span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:18px;">using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace Demo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[]args)
        {
            byte[]SendBuf = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello,Client!");    //發給客戶端的消息；
            IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);        //本地端地址
            TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);            //建立監聽類，並綁定到指定的端地址
            Listener.Start(10);           //開始監聽
            Console.WriteLine("Server is listening...");
            TcpClientremoteClient = Listener.AcceptTcpClient();  //等待連接（阻塞）
            Console.WriteLine("Client:{0} connected!",remoteClient.Client.RemoteEndPoint.ToString()) ;     //打印客戶端連接信息；
            remoteClient.Client.Send(SendBuf);     //發送歡迎信息；
            remoteClient.Close();                  //關閉連接；
        }
    }
}</span>

 

 

客戶端:

 

 

<span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:18px;">using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace Demo_Client
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            byte[] RecvBuf=new byte[1024];                    //申請接收緩存；
            int RecvBytes = 0;                                            //接收字節數；
            string recvmsg=null;                                      //接收消息；

            IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 6666);      //遠程服務器端地址；
            TcpClient remoteServer = new TcpClient();                   //創建TCPClient類來與服務器通信；
            remoteServer.Connect(remoteEP);                                  //調用connect方法連接遠端服務器；
            Console.WriteLine("I'm using {0}.", remoteServer.Client.LocalEndPoint);          //打印自己使用的端地址；
            RecvBytes=remoteServer.Client.Receive(RecvBuf);                           //接受服務器發送過來的消息；
            recvmsg=Encoding.UTF8.GetString(RecvBuf,0,RecvBytes);          //將接受到的字節碼轉化為string類型；
            Console.WriteLine("Server says:{0}.", recvmsg);              //打印歡迎信息；
        }
    }
}</span>

 

 

      在C#網絡編程中，我們要用到兩個名空間，分別是System.Net和System.Net.Socket。可能有人會有這樣的疑惑，干嘛要申請一個Byte數組。我們知道，在傳統socket編程中，我們都是用char*來發送或者接受消息的，其實char*和Byte[]是同源的。他們都是一個Byte，而使用Byte[]能更易於人們理解和轉化為其他類型。我們知道網絡間傳輸的字節流，而Byte[]剛好符合了這個思想。如果對以上類的用法不理解或者不熟悉的話，建議查看MSDN，上面講解的很詳細。

 

現在看看運行效果：

 

圖3 運行效果（左為服務器，右為客戶端）

 

       好啦，到這里我們C#網絡編程初步之TCP基本上算告一段落了，我只講解了最為基礎的部分，僅做拋磚引玉的作用。每個類的使用千變萬化，希望你能找到最適合自己使用方法。現在你可以對比以前類似程序的代碼了，看看我前面有沒有說錯。而且，越到后來你會越來越體會到C#人性化的一面。

 

      后期的博文中，我會更新C#網絡編程初步之UDP.本人更喜歡利用UDP來進行通信，至於為什么我已經說過了。以后，我會逐步寫一些網絡編程的高級內容，例如異步通信、多線程編程，並關注程序員經常遇到的一些棘手問題，比如TCP邊界的確定等等。有機會，我也會同大家討論網絡編程中常用的軟件設計思想與架構。

（本文圖1、圖2來自互聯網，有部分信息來自MSDN。如需轉載本文，請注明出處！謝謝）