C#网络编程初步之TCP

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

 

  阅读背景：本文针对有C#的初学者而写的，主要讲解如何利用C#进行网络编程。如果你已经有一些网络编程的经验（只需要懂得网络编程的基本常识即可），并且理解C#的基本语法，那么这篇文章可以很快地带你进入C#网络编程的世界。如果你的基础不好，也不要紧，我相信这篇文章也会有你需要的内容。

 

网络编程基础复习：

 

      图1. TCP编程基本模型

 

        相信很多人看到图1应该不会陌生，这是一个利用TCP进行通信的经典模型图。我想大家都应该把这张图记在心中。在此我就不讲述上图中每个API的意思了，百度一下，你就知道。我想说的是，难道你不觉得这么编程很累吗? 我们需要去调用每个API函数，然后每个判断返回值是多少，如果你忘记了哪个API的参数形式还得去查MSDN，这种时间花费是巨大的，尤其当你做应用层的快速开发时。

 

 

        图2是利用UDP通信时的编程基本模型，这个模型较为简单，但是应用极为广泛，相比TCP而言，我本人觉得利用UDP通信是一门更为高深的技术，因为它是无连接的，换言之，它的效率与灵活度就更高些。

图2. UDP编程基本模型

 

        在此我补充一点，关于何时利用TCP通信、何时利用UDP通信的问题。他们的特性其实已经决定了他们的适用范围。在进行大数据量、持续连接时，我们使用TCP，例如FTP协议；而在进行小规模数据、突发性高的通信时，我们使用UDP，例如聊天程序。但是，这并不是绝对的事情。例如流媒体通信，它是大数量、持续的通信，但是使用的是UDP协议，为什么呢？——因为我们不关心丢失的帧，人的肉眼是无法识别出少量的帧丢失的。那么使用UDP通信就可以大幅度提高效率，降低网络负载。

 

 

C#之TCP编程

  • 如何创建一个套接字？

我们先来看看利用Winsock2是如何建立一个套接字的：

首先，我们要加载套接字库，然后再建立套接字。大致代码如下：

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. WORD wVersion=MAKEWORD(2,2);  
  2. WSADATA wsaData;  
  3. if(WSAStartup(wVersion,&wsaData))  
  4. {  
  5. WSACleanup();  
  6. returnFALSE;  
  7. }  
  8.    
  9. m_sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,NULL,0,0);  
  10. if(m_sock==INVALID_SOCKET)  
  11. {  
  12.         MessageBox("创建套接字失败！");  
  13.         return FALSE;  
  14. }  

 

        难道你不觉得利用Winsock2创建一个套接字很费劲吗？如果你在Linux环境中变成倒是可以省掉加载套接字的部分，但是却只能反复的调用API，这样也是很费时的事情。那我们再看看看利用C#是如何帮你简化工作的。这里我会介绍TCPClient类。

        以上是从MSDN上截取的一段话，可见我们利用TCPClient还处理与TCP通信相关的操作。TCPClient有四个构造函数，每个构造函数的用法是有不同的。这里我补充一个知识，那就是端地址在C#中描述。我们知道，我们用一个IP地址和一个端口号就可以表示一个端地址。在C#中我们利用IPEndPoint类来表示一个端地址，本人经常利用如下的构造函数来创建一个IPEndPoint类。

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1. IPEndPoint localEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);  

 

这样来表示一个端地址是不是比创建一个struct sockaddr_in的结构体来的快呢？

 

  • 如何绑定一个端地址？

       我们已经创建了一个端地址，也构造了套接字（TCPClient类），那么如何将二者绑定起来呢?也许你已经发现了，在建立TCPClient的时候我们其实就可以绑定端地址了。如果你使用的TCPClient tcp_Client=new TCPClient()的构造函数来创建的TCPClient,那么系统会认为你没有人为的制定端地址，而会自动帮你制定端地址，在创建客户端的TCPClient时我们常常这样做，因为我们不关心客户端的端地址。如果是服务器监听呢？在服务器监听时我们会使用例外一个类，叫做TCPListener，接下来我会讲到。我们可以利用TCPClient(IPEndPoint)来构造一个绑定到固定端地址的TCPClient类。例如：

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1. TcpClient tcp_Client = new TcpClient(localEP);  
  • 如何监听套接字？

       到现在为此我们还没讨论如何监听一个套接字。在传统的socket编程中，我们创建一个套接字，然后把它绑定到一个端地址，而后调用Listen()来监听套接字。而在C#中，我们利用TCPListener来帮我们完成这些工作。让我们先来看看如何在C#监听套接字。

[csharp] view plaincopyprint?
  1. IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);  
  2. TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);  
  3. Listener.Start(10);  

 

        我们首先创建需要绑定的端地址，而后创建监听类，并利用其构造函数将其绑定到端地址，然后调用Start(int number)方法来真正实施监听。这与我们传统的socket编程不同。以前我们都是先创建一个socket，然后再创建一个sockaddr_in的结构体。我想你应该开始感受到了C#的优势了，它帮我们省去了很多低级、繁琐的工作，让我们能够真正专注于我们的软件架构和设计思想。

  • 如何接受客户端连接？

接听套接字后面自然就是接受TCP连接了。我们利用下面一句话来完成此工作：

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1. TcpClient remoteClient =Listener.AcceptTcpClient();  

        类似于accept函数来返回一个socket,利用TCPListener类的AcceptTcpClient方法我们可以得到一个与客户端建立了连接的TCPClient类，而由TCPClient类来处理以后与客户端的通信工作。我想你应该开始理解为什么会存在TCPClient和TCPListener两个类了。这两个类的存在有着更加明细的区分，让监听和后续的通信真正分开，让程序员也更加容易理解和使用了。

 

这里我还得补充一点：监听是一个非阻塞的操作（Listener.Start()），而接受连接是一个阻塞操作(Listener.AcceptTcpClient)。

 

 

说了这么多，还不如来个实例来的明确。接下来，我会通过一个简单的控制台聊天程序来如何使用这些。先贴代码吧！

服务器端：

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:18px;">using System;  
  2. using System.Collections.Generic;  
  3. using System.Linq;  
  4. using System.Text;  
  5. using System.Net;  
  6. using System.Net.Sockets;  
  7.    
  8. namespace Demo  
  9. {  
  10.     class Program  
  11.     {  
  12.         static void Main(string[]args)  
  13.         {  
  14.             byte[]SendBuf = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello,Client!");    //发给客户端的消息；  
  15.             IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);        //本地端地址  
  16.             TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);            //建立监听类，并绑定到指定的端地址  
  17.             Listener.Start(10);           //开始监听                                                              
  18.             Console.WriteLine("Server is listening...");                             
  19.             TcpClientremoteClient = Listener.AcceptTcpClient();  //等待连接（阻塞）  
  20.             Console.WriteLine("Client:{0} connected!",remoteClient.Client.RemoteEndPoint.ToString()) ;     //打印客户端连接信息；  
  21.             remoteClient.Client.Send(SendBuf);     //发送欢迎信息；  
  22.             remoteClient.Close();                  //关闭连接；  
  23.         }  
  24.     }  
  25. }</span>  


 

 

客户端:

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1.   

 

[csharp] view plaincopyprint?
  1. <span style="font-family:'Microsoft YaHei';font-size:18px;">using System;  
  2. using System.Collections.Generic;  
  3. using System.Linq;  
  4. using System.Text;  
  5. using System.Net;  
  6. using System.Net.Sockets;  
  7.   
  8. namespace Demo_Client  
  9. {  
  10.     class Program  
  11.     {  
  12.         static void Main(string[] args)  
  13.         {  
  14.             byte[] RecvBuf=new byte[1024];                    //申请接收缓存；  
  15.             int RecvBytes = 0;                                            //接收字节数；  
  16.             string recvmsg=null;                                      //接收消息；  
  17.   
  18.             IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 6666);      //远程服务器端地址；  
  19.             TcpClient remoteServer = new TcpClient();                   //创建TCPClient类来与服务器通信；  
  20.             remoteServer.Connect(remoteEP);                                  //调用connect方法连接远端服务器；  
  21.             Console.WriteLine("I'm using {0}.", remoteServer.Client.LocalEndPoint);          //打印自己使用的端地址；  
  22.             RecvBytes=remoteServer.Client.Receive(RecvBuf);                           //接受服务器发送过来的消息；  
  23.             recvmsg=Encoding.UTF8.GetString(RecvBuf,0,RecvBytes);          //将接受到的字节码转化为string类型；  
  24.             Console.WriteLine("Server says:{0}.", recvmsg);              //打印欢迎信息；  
  25.         }  
  26.     }  
  27. }</span>  


 

      在C#网络编程中，我们要用到两个名空间，分别是System.Net和System.Net.Socket。可能有人会有这样的疑惑，干嘛要申请一个Byte数组。我们知道，在传统socket编程中，我们都是用char*来发送或者接受消息的，其实char*和Byte[]是同源的。他们都是一个Byte，而使用Byte[]能更易于人们理解和转化为其他类型。我们知道网络间传输的字节流，而Byte[]刚好符合了这个思想。如果对以上类的用法不理解或者不熟悉的话，建议查看MSDN，上面讲解的很详细。

 

现在看看运行效果：

图3 运行效果（左为服务器，右为客户端）

 

       好啦，到这里我们C#网络编程初步之TCP基本上算告一段落了，我只讲解了最为基础的部分，仅做抛砖引玉的作用。每个类的使用千变万化，希望你能找到最适合自己使用方法。现在你可以对比以前类似程序的代码了，看看我前面有没有说错。而且，越到后来你会越来越体会到C#人性化的一面。

 

      后期的博文中，我会更新C#网络编程初步之UDP.本人更喜欢利用UDP来进行通信，至于为什么我已经说过了。以后，我会逐步写一些网络编程的高级内容，例如异步通信、多线程编程，并关注程序员经常遇到的一些棘手问题，比如TCP边界的确定等等。有机会，我也会同大家讨论网络编程中常用的软件设计思想与架构。

（本文图1、图2来自互联网，有部分信息来自MSDN。如需转载本文，请注明出处！谢谢）

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