首先从原理上解释一下采用socket接口的网络通讯,这里以最常用的c/s模式作为范例,首先,服务端有一个进程(或多个进程)在指定的端口等待客户来连接,服务程序等待客户的连接信息,一旦连接上之后,就可以按设计的数据交换方法和格式进行数据传输。客户端在需要的时刻发出向服务端的连接请求。这里为了便于理解,提到了一些调用及其大致的功能。使用socket调用后,仅产生了一个可以使用的socket描述符,这时还不能进行通信,还要使用其他的调用,以使得socket所指的结构中使用的信息被填写完。
在使用tcp协议时,一般服务端进程先使用socket调用得到一个描述符,然后使用bind调用将一个名字与socket描述符连接起来,对于internet域就是将internet地址联编到socket。之后,服务端使用listen调用指出等待服务请求队列的长度。然后就可以使用accept调用等待客户端发起连接,一般是阻塞等待连接,一旦有客户端发出连接,accept返回客户的地址信息,并返回一个新的socket描述符,该描述符与原先的socket有相同的特性,这时服务端就可以使用这个新的socket进行读写操作了。一般服务端可能在accept返回后创建一个新的进程进行与客户的通信,父进程则再到accept调用处等待另一个连接。客户端进程一般先使用socket调用得到一个socket描述符,然后使用connect向指定的服务器上的指定端口发起连接,一旦连接成功返回,就说明已经建立了与服务器的连接,这时就可以通过socket描述符进行读写操作了。
.netframework为socket通讯提供了system.net.socket命名空间,在这个命名空间里面有以下几个常用的重要类分别是:
·socket类 这个低层的类用于管理连接,webrequest,tcpclient和udpclient在内部使用这个类。
·networkstream类 这个类是从stream派生出来的,它表示来自网络的数据流
·tcpclient类 允许创建和使用tcp连接
·tcplistener类 允许监听传入的tcp连接请求
·udpclient类 用于udp客户创建连接(udp是另外一种tcp协议,但没有得到广泛的使用,主要用于本地网络)
下面我们来看一个基于socket的双机通信代码的c#版本
首先创建socket对象的实例,这可以通过socket类的构造方法来实现:
public socket(addressfamily addressfamily,sockettype sockettype,protocoltype protocoltype);
其中,addressfamily 参数指定 socket 使用的寻址方案,sockettype 参数指定 socket 的类型,protocoltype 参数指定 socket 使用的协议。
下面的示例语句创建一个 socket,它可用于在基于 tcp/ip 的网络(如 internet)上通讯。
socket temp = new socket(addressfamily.internetwork, sockettype.stream, protocoltype.tcp);
若要使用 udp 而不是 tcp,需要更改协议类型,如下面的示例所示:
socket temp = new socket(addressfamily.internetwork, sockettype.dgram, protocoltype.udp);
一旦创建 socket,在客户端,你将可以通过connect方法连接到指定的服务器(你可以在connect方法前bind端口,就是以指定的端口发起连接,如果不事先bind端口号的话,系统会默认在1024到5000随机绑定一个端口号),并通过send方法向远程服务器发送数据,而后可以通过receive从服务端接收数据;而在服务器端,你需要使用bind方法绑定所指定的接口使socket与一个本地终结点相联,并通过listen方法侦听该接口上的请求,当侦听到用户端的连接时,调用accept完成连接的操作,创建新的socket以处理传入的连接请求。使用完 socket 后,使用 close 方法关闭 socket。
可以看出,以上许多方法包含endpoint类型的参数,在internet中,tcp/ip 使用一个网络地址和一个服务端口号来唯一标识设备。网络地址标识网络上的特定设备;端口号标识要连接到的该设备上的特定服务。网络地址和服务端口的组合称为终结点,在 .net 框架中正是由 endpoint 类表示这个终结点,它提供表示网络资源或服务的抽象,用以标志网络地址等信息。.net同时也为每个受支持的地址族定义了 endpoint 的子代;对于 ip 地址族,该类为 ipendpoint。ipendpoint 类包含应用程序连接到主机上的服务所需的主机和端口信息,通过组合服务的主机ip地址和端口号,ipendpoint 类形成到服务的连接点。
用到ipendpoint类的时候就不可避免地涉及到计算机ip地址,system.net命名空间中有两种类可以得到ip地址实例:
·ipaddress类:ipaddress 类包含计算机在 ip 网络上的地址。其parse方法可将 ip 地址字符串转换为 ipaddress 实例。下面的语句创建一个 ipaddress 实例:
ipaddress myip = ipaddress.parse("192.168.0.1");
需要知道的是:socket 类支持两种基本模式:同步和异步。其区别在于:在同步模式中,按块传输,对执行网络操作的函数(如 send 和 receive)的调用一直等到所有内容传送操作完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中,是按位传输,需要指定发送的开始和结束。同步模式是最常用的模式,我们这里的例子也是使用同步模式。
下面看一个完整的例子,client向server发送一段测试字符串,server接收并显示出来,给予client成功响应。
//client端
using system;
using system.text;
using system.io;
using system.net;
using system.net.sockets;
namespace socketsample
{
class class1
{
static void main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
ipaddress ip = ipaddress.parse(host);
ipendpoint ipe = new ipendpoint(ip, port);//把ip和端口转化为ipendpoint实例
socket c = new socket(addressfamily.internetwork, sockettype.stream, protocoltype.tcp);//创建一个socket
console.writeline("conneting...");
c.connect(ipe);//连接到服务器
string sendstr = "hello!this is a socket test";
byte[] bs = encoding.ascii.getbytes(sendstr);
console.writeline("send message");
c.send(bs, bs.length, 0);//发送测试信息
string recvstr = "";
byte[] recvbytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = c.receive(recvbytes, recvbytes.length, 0);//从服务器端接受返回信息
recvstr += encoding.ascii.getstring(recvbytes, 0, bytes);
console.writeline("client get message:{0}", recvstr);//显示服务器返回信息
c.close();
}
catch (argumentnullexception e)
{
console.writeline("argumentnullexception: {0}", e);
}
catch (socketexception e)
{
console.writeline("socketexception: {0}", e);
}
console.writeline("press enter to exit");
console.readline();
}
}
}
//server端
using system;
using system.text;
using system.io;
using system.net;
using system.net.sockets;
namespace project1
{
class class2
{
static void main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
ipaddress ip = ipaddress.parse(host);
ipendpoint ipe = new ipendpoint(ip, port);
socket s = new socket(addressfamily.internetwork, sockettype.stream, protocoltype.tcp);//创建一个socket类
s.bind(ipe);//绑定2000端口
s.listen(0);//开始监听
console.writeline("wait for connect");
socket temp = s.accept();//为新建连接创建新的socket。
console.writeline("get a connect");
string recvstr = "";
byte[] recvbytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = temp.receive(recvbytes, recvbytes.length, 0);//从客户端接受信息
recvstr += encoding.ascii.getstring(recvbytes, 0, bytes);
console.writeline("server get message:{0}",recvstr);//把客户端传来的信息显示出来
string sendstr = "ok!client send message sucessful!";
byte[] bs = encoding.ascii.getbytes(sendstr);
temp.send(bs, bs.length, 0);//返回客户端成功信息
temp.close();
s.close();
}
catch (argumentnullexception e)
{
console.writeline("argumentnullexception: {0}", e);
}
catch (socketexception e)
{
console.writeline("socketexception: {0}", e);
}
console.writeline("press enter to exit");
console.readline();
}
}
}
上面的例子是用的socket类,system.net.socket命名空间还提供了两个抽象高级类tcpclient和udpclient和用于通讯流处理的networkstream,让我们看下例子
客户端
tcpclient tcpclient=new tcpclient(主机ip,端口号);
networkstream ns=tcp.client.getstream();
服务端
tcplistener tcplistener=new tcplistener(监听端口);
tcplistener.start();
tcpclient tcpclient=tcplistener.accepttcpclient();
networkstream ns=tcpclient.getstream();
服务端用tcplistener监听,然后把连接的对象实例化为一个tcpclient,调用tcpclient.getstream()方法,返回网络流实例化为一个networlstream流,下面就是用流的方法进行send,receive
如果是udpclient的话,就直接udpclient实例化,然后调用udpclient的send和receive方法,需要注意的事,udpclient没有返回网络流的方法,就是说没有getstream方法,所以无法流化,而且使用udp通信的时候,不要服务器监听。
现在我们大致了解了.net socket通信的流程,下面我们来作一个稍微复杂点的程序,一个广播式的c/s聊天程序。
客户端设计需要一个1个listbox,用于显示聊天内容,一个textbox输入你要说的话,一个button发送留言,一个button建立连接。
点击建立连接的button后出来一个对话框,提示输入连接服务器的ip,端口,和你的昵称,启动一个接受线程,负责接受从服务器传来的信息并显示在listbox上面。
服务器端2个button,一个启动服务,一个t掉已建立连接的客户端,一个listbox显示连接上的客户端的ip和端口。
比较重要的地方是字符串编码的问题,需要先把需要传送的字符串按照utf8编码,然后接受的时候再还原成为gb2312,不然中文显示会是乱码。
还有一个就是接收线程,我这里简单写成一个while(ture)循环,不断判断是否有信息流入,有就接收,并显示在listbox上,这里有问题,在.net2.0里面,交错线程修改窗体空间属性的时候会引发一个异常,不可以直接修改,需要定义一个委托来修改。
当客户端需要断开连接的时候,比如点击窗体右上角的xx,就需要定义一个this.formclosing += new system.windows.forms.formclosingeventhandler(this.closing);(.net2.0是formclosing系统事件),在closing()函数里面,发送close字符给服务端,服务器判断循环判断所有的连接上的客户端传来的信息,如果是以close开头,断开与其的连接。看到这里,读者就会问了,如果我在聊天窗口输入close是不是也断开连接呢?不是的,在聊天窗口输入的信息传给服务器的时候开头都要加上ip信息和昵称,所以不会冲突。