1.什么是Socket?
在計算機領域socket被翻譯為套接字，它是計算機之間進行通信的一種方式，通過socket這種約定，一台計算機可以向另外一台計算機發送數據和接收數據。
2.Socket的本質？
Socket本質是編程接口(API),對TCP/IP的封裝，TCP/IP也要提供可供程序員做網絡開發所用的接口，這就是socket編程接口。
3.socket的作用？
可以實現不同虛擬機或者是計算機之間的通信。
4.socket的典型應用？
（1）socket的典型應用之一 就是web服務器和瀏覽器，瀏覽器獲取用戶輸入的URL，向服務器發起請求，服務器分析接收到的URL,將對應的網頁內容返回給瀏覽器，瀏覽器再經過解析和渲染，就將文字、
圖片、視頻等元素呈現給用戶。
（2）QQ或者微信等聊天工具也是socket的應用之一，本地的QQ或者微信程序就是客戶端，登錄過程就是連接服務器的過程，聊天過程其實就是socket的發送和接收過程。
socket主要包括以下幾種接口：
socket位於應用層和傳輸層之間，把socket比作門，門外是郵局，你要送信就要通過門，把信從門送出去到郵局，然后由郵局幫你送達目標的門，目的地主任再打開門，從門取出來郵局送過來的信，上述比喻
中，郵局就是傳輸層（及更下面的層），而門內就是應用。
socket的編程方式？
socket，一切皆文件，都可以用"打開open------>讀寫read/write------->close"模式來操作。socket就是該模式的一個實現，socket即是一個特殊的文件，一些socket函數就是對其進行的操作（讀/寫IO,打開，關閉）
因此socket提供了類似於連接（Connect),關閉(Close),發送，接收等方法調用。
數據的傳輸方式：STREAM和DREAM
(1)STREAM表示面向連接的數據傳輸方式，數據可以准確無誤的到達另一台計算機，如果損壞或丟失，可以重新發送，但是效率較慢。
(2)DREAM表示無連接的數據傳輸方式，計算機只管傳輸數據，不做數據校驗，DREAM所作的校驗工作少，所以效率比STREAM高。
QQ視頻聊天就是使用DREAM傳輸數據，因為首先要保證通信效率，盡可能減小延遲，而數據的准確性是次要的，即使丟失很小的一部分數據，視頻和音頻也可以正常解析，最多出現噪點和雜音，不會對通
信質量有質的影響。
接下來，我們將使用socket來開發網絡調試助手。
服務器端程序的編寫：
第一步，創建一個用於通信的socket套接字
第二步，給已經創建的套接字綁定一個端口號，這個一般通過設置網絡套接口地址和調用Bind()函數來實現。
第三步，調用Listen()函數使套接字成為一個監聽的套接字。
第四步，調用accept()函數來接收客戶端的連接，這時候就可以和客戶端通信了。
第五步，處理客戶端的連接請求。
第六步，終止連接。
界面搭建：
啟動服務器的程序編寫：
#region 開啟服務 /// <summary> /// 開啟服務 /// </summary> /// <param name="sender"></param> /// <param name="e"></param> private void btn_StartService_Click(object sender, EventArgs e) { // 第一步：調用socket()函數創建一個用於通信的套接字，這里使用基於Tcp的方式 socketSever = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); // 第二步：給已經創建的套接字綁定一個端口號，這一般通過設置網絡套接口地址和調用bind()函數來實現。 IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(this.txt_IP.Text), int.Parse(this.txt_Port.Text)); try { socketSever.Bind(ipe); } catch (Exception ex) { //寫入日志 AddLog(2, "服務器開啟失敗：" + ex.Message); return; } // 第三步：調用listen()函數使套接字成為一個監聽套接字。這個10表示的是存放在緩沖池的連接數（類似於數據庫連接池），並不是最大的連接的客戶端數量
//當接收到客戶端連接，就會從緩沖區中拿掉一個，緩沖區就會空出一個位置，如果把監聽客戶端的線程注釋掉，那么會發現，緩沖區的位置移植無法釋放，
socketSever.Listen(10); //創建一個監聽的線程 Task.Run(new Action(() => { CheckListening(); })); AddLog(0, "服務器開啟成功"); this.btn_StartService.Enabled = false; } #endregion
監聽線程
#region 監聽線程 /// <summary> /// 檢查監聽的線程方法體 /// </summary> private void CheckListening() { while (true) { // 第四步：調用accept()函數來接受客戶端的連接，這是就可以和客戶端通信了，Accept是一個阻塞式的，當有客戶端連接上服務器的時候，就會繼續向下執行。 Socket socketClient = socketSever.Accept(); string client = socketClient.RemoteEndPoint.ToString(); AddLog(0, client + "上線了"); //添加該客戶端到字典中 CurrentClientlist.Add(client, socketClient); UpdateOnline(client, true); Task.Run(new Action(() => { ReceiveMessage(socketClient); })); } } #endregion
接收來自客戶端的消息
#region 多線程接收數據 /// <summary> /// 接收客戶端數據的方法 /// </summary> /// <param name="socketClient"></param> private void ReceiveMessage(Socket socketClient) { while (true) { // 創建一個10M的緩沖區 byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 10]; int length = -1; string client = socketClient.RemoteEndPoint.ToString(); // 第五步：處理客戶端的連接請求。 try {
//Receive也是一個阻塞式的方法，當接收到消息后，將會繼續執行。接收到的數據將會放到緩沖區buffer中
//如果客戶端斷線，一個將會進入try catch，另外一個會進入接收的length為0 length = socketClient.Receive(buffer); } catch (Exception) {
//客戶端下線 UpdateOnline(client, false); AddLog(0, client + "下線了");
//從字典中移除 CurrentClientlist.Remove(client); break; } if (length > 0) { string msg = string.Empty; MessageType type = (MessageType)buffer[0]; //客戶端發送消息時，首個字節表示的是發送的數據的類型，實際真正的數據長度是length-1，根據首字節來判斷接收數據的類型 switch (type) {
//接收的是ASCLL case MessageType.ASCII: msg = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, client + "：" + msg); break;
//接收UTF8 case MessageType.UTF8: msg = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, client + "：" + msg); break;
//接收十六進制 case MessageType.Hex: msg = HexGetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, client + "：" + msg); break;
//接收文件 case MessageType.File: Invoke(new Action(() => { SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog(); sfd.Filter = "txt files(*.txt)|*.txt|xls files(*.xls)|*.xls|xlsx files(*.xlsx)|*.xlsx|All files(*.*)|*.*"; if (sfd.ShowDialog() == DialogResult.OK) { string fileSavePath = sfd.FileName; using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create)) {
//將緩沖區的數據寫入 fs.Write(buffer, 1, length - 1); } AddLog(0, "文件成功保存至" + fileSavePath); } })); break;
//接收JSON case MessageType.JSON: Invoke(new Action(() => { string res = Encoding.Default.GetString(buffer, 1, length); List<Student> StuList = JSONHelper.JSONToEntity<List<Student>>(res); new FrmJSON(StuList).Show(); AddLog(0, "接收JSON數據：" + res); })); break; default: break; } }
//length<=0,也視為客戶端下線 else { UpdateOnline(client, false); AddLog(0, client + "下線了"); CurrentClientlist.Remove(client); break; } } } #endregion
字節數組轉16進制字符串方法
#region 16進制字符串處理 /// <summary> /// 將字節數組轉換為16進制字符串 /// </summary> /// <param name="buffer">字節數組</param> /// <param name="start">起始位置</param> /// <param name="length">截取的數組長度</param> /// <returns></returns> private string HexGetString(byte[] buffer, int start, int length) { string Result = string.Empty; if (buffer != null && buffer.Length >= start + length) { //截取字節數組 byte[] res = new byte[length]; Array.Copy(buffer, start, res, 0, length); string Hex = Encoding.Default.GetString(res, 0, res.Length); // 01 03 0 40 0A if (Hex.Contains(" ")) { string[] str = Regex.Split(Hex, "\\s+", RegexOptions.IgnoreCase); foreach (var item in str) { Result += "0x" + item + " "; } } else { Result += "0x" + Hex; } } else { Result = "Error"; } return Result; } #endregion
更新在線列表方法，當客戶端上線/下線的時候，服務器端的列表可以更新。
#region 在線列表更新 /// <summary> /// 在線列表更新 /// </summary> /// <param name="client">客戶端ip</param> /// <param name="operate">從列表中移除或者從列表中增加</param> private void UpdateOnline(string client, bool operate) { //是否是跨線程訪問 if (!this.lst_Online.InvokeRequired) { if (operate) { this.lst_Online.Items.Add(client); } else { foreach (string item in this.lst_Online.Items) { if (item == client) { this.lst_Online.Items.Remove(item); break; } } } } else { Invoke(new Action(() => { if (operate) { this.lst_Online.Items.Add(client); } else { foreach (string item in this.lst_Online.Items) { if (item == client) { this.lst_Online.Items.Remove(item); break; } } } })); } } #endregion
顯示日志方法
/// <summary> /// 顯示日志的方法 /// </summary> /// <param name="index">0，1，2分別表示顯示日志信息的種類：正常，警告，錯誤</param> /// <param name="info">日志信息</param> private void AddLog(int index, string info) { if (!this.lst_Rcv.InvokeRequired) { ListViewItem lst = new ListViewItem(" " + CurrentTime, index); lst.SubItems.Add(info); lst_Rcv.Items.Insert(lst_Rcv.Items.Count, lst); } else { Invoke(new Action(() => { ListViewItem lst = new ListViewItem(" " + CurrentTime, index); lst.SubItems.Add(info); lst_Rcv.Items.Insert(lst_Rcv.Items.Count, lst); })); } }
接收數據類型的枚舉
public enum MessageType { ASCII, UTF8, Hex, File, JSON }
服務器發送指定格式的消息數據給指定的客戶端和群發客戶端，這里首先要將發送的數據轉換為你要發送的那種數據格式
//創建字典集合，鍵是ClientIp,值是SocketClient
private Dictionary<string, Socket> CurrentClientlist = new Dictionary<string, Socket>();
#region 發送ASCII private void btn_SendASCII_Click(object sender, EventArgs e) { //選擇要發送的數據的客戶端 if (this.lst_Online.SelectedItems.Count > 0) { AddLog(0, "發送內容：" + this.txt_Send.Text.Trim()); byte[] send = Encoding.ASCII.GetBytes(this.txt_Send.Text.Trim()); //創建最終發送的數組 byte[] sendMsg = new byte[send.Length + 1]; //整體拷貝數組,把send數組，從索引為1開始，拷貝send.Length個長度的字節數組給sendMsg
Array.Copy(send, 0, sendMsg, 1, send.Length); //給首字節賦值，為了方便客戶端識別該數據是什么類型的數據 sendMsg[0] = (byte)MessageType.ASCII; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(sendMsg); } this.txt_Send.Clear(); } else { MessageBox.Show("請選擇你要發送的客戶端對象！", "發送消息"); } } #endregion
#region 發送Hex private void btn_SendHex_Click(object sender, EventArgs e) { if (this.lst_Online.SelectedItems.Count > 0) { AddLog(0, "發送內容：" + this.txt_Send.Text.Trim()); //默認的是Hex byte[] send = Encoding.Default.GetBytes(this.txt_Send.Text.Trim()); //創建最終發送的數組 byte[] sendMsg = new byte[send.Length + 1]; //整體拷貝數組,把send數組，從索引為1開始，拷貝send.Length個長度的字節數組給sendMsg Array.Copy(send, 0, sendMsg, 1, send.Length); //給首字節賦值 sendMsg[0] = (byte)MessageType.Hex; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(sendMsg); } this.txt_Send.Clear(); } else { MessageBox.Show("請選擇你要發送的客戶端對象！", "發送消息"); } } #endregion
#region 發送UTF8 private void btn_SendUTF8_Click(object sender, EventArgs e) { if (this.lst_Online.SelectedItems.Count > 0) { AddLog(0, "發送內容：" + this.txt_Send.Text.Trim()); byte[] send = Encoding.UTF8.GetBytes(this.txt_Send.Text.Trim()); //創建最終發送的數組 byte[] sendMsg = new byte[send.Length + 1]; //整體拷貝數組 Array.Copy(send, 0, sendMsg, 1, send.Length); //給首字節賦值 sendMsg[0] = (byte)MessageType.UTF8; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(sendMsg); } this.txt_Send.Clear(); } else { MessageBox.Show("請選擇你要發送的客戶端對象！", "發送消息"); } } #endregion
#region 發送文件 private void btn_SendFile_Click(object sender, EventArgs e) { if (string.IsNullOrEmpty(this.txt_File.Text)) { MessageBox.Show("請先選擇你要發送的文件路徑", "發送文件"); return; } else { if (this.lst_Online.SelectedItems.Count > 0) { //分兩次發送：第一次發送文件名，第二次發送文件內容 using (FileStream fs = new FileStream(this.txt_File.Text, FileMode.Open)) { //第一次發送文件名稱 //獲取文件名稱 string filename = Path.GetFileName(this.txt_File.Text); //獲取后綴名 string fileExtension = Path.GetExtension(this.txt_File.Text); string strMsg = "發送文件：" + filename + "." + fileExtension; byte[] send1 = Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg); byte[] send1Msg = new byte[send1.Length + 1]; Array.Copy(send1, 0, send1Msg, 1, send1.Length); send1Msg[0] = (byte)MessageType.UTF8; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(send1Msg); } //第二次發送文件內容 byte[] send2 = new byte[1024 * 1024 * 10]; //有效長度 int length = fs.Read(send2, 0, send2.Length); byte[] send2Msg = new byte[length + 1]; Array.Copy(send2, 0, send2Msg, 1, length); send2Msg[0] = (byte)MessageType.File; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(send2Msg); } this.txt_File.Clear(); AddLog(0, strMsg); } } else { MessageBox.Show("請選擇你要發送的客戶端對象！", "發送消息"); } } } #endregion
#region 選擇文件 private void btn_SelectFile_Click(object sender, EventArgs e) { OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog(); //設置默認的路徑 ofd.InitialDirectory = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.DesktopDirectory); if (ofd.ShowDialog() == DialogResult.OK) { this.txt_File.Text = ofd.FileName; AddLog(0, "選擇文件：" + this.txt_File.Text); } } #endregion
#region 發送JSON private void btn_SendJSON_Click(object sender, EventArgs e) { if (this.lst_Online.SelectedItems.Count > 0) { //創建集合 List<Student> stuList = new List<Student>() { new Student(){ StudentID=10001,StudentName="小明",ClassName="軟件一班"}, new Student(){ StudentID=10002,StudentName="小紅",ClassName="軟件二班"}, new Student(){ StudentID=10003,StudentName="小花",ClassName="軟件三班"}, }; //將對象轉換為JSON字符串 string str = JSONHelper.EntityToJSON(stuList); byte[] send = Encoding.Default.GetBytes(str); byte[] sendMsg = new byte[send.Length + 1]; Array.Copy(send, 0, sendMsg, 1, send.Length); sendMsg[0] = (byte)MessageType.JSON; foreach (var item in this.lst_Online.SelectedItems) { //獲取Socket對象 string client = item.ToString(); CurrentClientlist[client]?.Send(sendMsg); } } else { MessageBox.Show("請選擇你要發送的客戶端對象！", "發送消息"); } } #endregion
JsonHelper類
public class JSONHelper { /// <summary> /// 實體對象轉換成JSON字符串 /// </summary> /// <typeparam name="T"></typeparam> /// <param name="x"></param> /// <returns></returns> public static string EntityToJSON<T>(T x) { string result = string.Empty; try { result = JsonConvert.SerializeObject(x); } catch (Exception) { result = string.Empty; } return result; } /// <summary> /// JSON字符串轉換成實體類 /// </summary> /// <typeparam name="T"></typeparam> /// <param name="json"></param> /// <returns></returns> public static T JSONToEntity<T>(string json) { T t = default(T); try { t = (T)JsonConvert.DeserializeObject(json, typeof(T)); } catch (Exception) { t = default(T); } return t; } }
客戶端程序編寫步驟：
第一步，調用socket()函數創建一個用於通信的套接字。
第二步，通過設置套接字地址結構，說明客戶端與之通信的服務器的Ip地址和端口號。
第三步，調用connect()函數來建立與服務器的連接。
第四步，調用讀寫函數發送或者接收數據。
第五步，終止連接。
界面搭建：
連接服務器，同時客戶端要判斷服務器是否斷開連接
#region 連接服務器 private void btn_Connect_Click(object sender, EventArgs e) { AddLog(0, "與服務器連接中"); // 第一步：調用socket()函數創建一個用於通信的套接字。 socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); // 第二步：通過設置套接字地址結構，說明客戶端與之通信的服務器的IP地址和端口號。 IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(this.txt_IP.Text.Trim()), int.Parse(this.txt_Port.Text.Trim())); // 第三步：調用connect()函數來建立與服務器的連接。 try { socketClient.Connect(ipe); } catch (Exception ex) { AddLog(2, "連接服務器失敗：" + ex.Message); return; } //創建一個監聽來自服務器消息的線程 Task.Run(new Action(() => { CheckReceiveMsg(); })); AddLog(0, "成功連接至服務器"); this.btn_Connect.Enabled = false; } #endregion
#region 多線程接收來自服務器的數據 private void CheckReceiveMsg() { while (true) { // 創建一個緩沖區 byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 10]; int length = -1; // 第四步：調用讀寫函數發送或者接收數據。 try { length = socketClient.Receive(buffer); } catch (Exception) { // 服務器斷線，可以添加服務器斷線的日志 break; } if (length > 0) { string msg = string.Empty; MessageType type = (MessageType)buffer[0]; switch (type) { case MessageType.ASCII: //來自服務器的消息內容 msg = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, "服務器：" + msg); break; case MessageType.UTF8: msg = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, "服務器：" + msg); break; case MessageType.Hex: msg = HexGetString(buffer, 1, length - 1); AddLog(0, "服務器：" + msg); break; case MessageType.File: Invoke(new Action(() => { SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog(); sfd.Filter = "txt files(*.txt)|*.txt|xls files(*.xls)|*.xls|xlsx files(*.xlsx)|*.xlsx|All files(*.*)|*.*"; if (sfd.ShowDialog() == DialogResult.OK) { string fileSavePath = sfd.FileName; using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create)) { fs.Write(buffer, 1, length - 1); } AddLog(0, "文件成功保存至" + fileSavePath); } })); break; case MessageType.JSON: Invoke(new Action(() => { string res = Encoding.Default.GetString(buffer, 1, length); List<Student> StuList = JSONHelper.JSONToEntity<List<Student>>(res); new FrmJSON(StuList).Show(); AddLog(0, "接收JSON數據：" + res); })); break; default: break; } } else { // 如果length<=0,說明服務器斷線了，可以添加服務器斷線的日志 break; } } } #endregion
客服端發送消息給服務器，這里就只發送ASCLL，其余的數據格式和服務器端類似，有興趣的可以下載源碼查看。
#region 發送ASCII private void btn_SendASCII_Click(object sender, EventArgs e) { AddLog(0, "發送內容：" + this.txt_Send.Text.Trim()); byte[] send = Encoding.ASCII.GetBytes(this.txt_Send.Text.Trim()); //創建最終發送的數組 byte[] sendMsg = new byte[send.Length + 1]; //整體拷貝數組 Array.Copy(send, 0, sendMsg, 1, send.Length); //給首字節賦值 sendMsg[0] = (byte)MessageType.ASCII; socketClient?.Send(sendMsg); this.txt_Send.Clear(); } #endregion
客戶端下線時，需要斷開與服務器的連接
#region 窗體關閉 private void FrmTCPClient_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) { //客戶端下線的時候，關閉客戶端套接字 socketClient?.Close(); } #endregion
斷開服務器
#region 斷開服務器 private void btn_DisConn_Click(object sender, EventArgs e) { socketClient?.Close(); } #endregion
源碼下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1wIXLC0AlGyM1VoYeYOKMpg
提取碼：8qjn
,把send數組，從索引為1開始，拷貝send.Length個長度的字節數組給sendMsg