你得学会并且学得会的Socket编程基础知识

这一篇文章,我将图文并茂地介绍Socket编程的基础知识,我相信,如果你按照步骤做完实验,一定可以对Socket编程有更好地理解。

本文源代码,可以通过这里下载 http://files.cnblogs.com/chenxizhang/SocketWorkshop.rar

第一步:创建解决方案

第二步:创建服务端程序

这里可以选择“Console Application”这个类型,比较方便调试

然后编写如下代码,实现服务器的基本功能

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4); Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); } }}

现在可以启动调试一下看看效果如何,正常情况下应该会看到一个提示,因为我们需要在TCP 4530端口进行监听,所以防火墙会有提示。

点击“Allow access”

这样,我们的服务器就可以开始监听了。但是这有什么用呢?是的,没有什么用。

我们还需要为服务器添加一些功能,例如接受传入的请求,给客户端发送消息,或者从客户端接收消息等等

第三步:接受传入的请求

我们需要通过Accept,或者(BeginAccept)来接受传入的请求,请注意下面代码中的红色部分

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4);//开始接受客户端连接请求//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginaccept.aspxsocket.BeginAccept(newAsyncCallback((ar) => {//这就是客户端的Socket实例,我们后续可以将其保存起来var client = socket.EndAccept(ar);//给客户端发送一个欢迎消息client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Hi there, I accept you request at "+DateTime.Now.ToString())); }),null);Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); } }}

wow,看起来不错对吧,我们赶紧做一个客户端来测试一下吧

第四步:创建客户端

我们还是使用一个Console Application

添加如下的代码,并且创建客户端连接

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//导入的命名空间usingSystem.Net.Sockets;namespaceSocketClient{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个Socketvar socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//连接到指定服务器的指定端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.connect.aspxsocket.Connect("localhost", 4530); Console.WriteLine("connect to the server"); Console.Read(); } }}

依次选择SocketServer和SocketClient这两个项目,分别将其启动为调试状态(右键菜单,Debug=>Start new instance)

我们看到两个程序都工作正常。

但是,在客户端怎么没有收到服务器发过来的消息呢?那是因为,我们没有在客户端提供这方面的功能。

第五步:在客户端中实现接受消息的方法

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//导入的命名空间usingSystem.Net.Sockets;namespaceSocketClient{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个Socketvar socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//连接到指定服务器的指定端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.connect.aspxsocket.Connect("localhost", 4530);//实现接受消息的方法var buffer =newbyte[1024];//设置一个缓冲区,用来保存数据//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginreceive.aspxsocket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback((ar) => {//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspxvar length = socket.EndReceive(ar);//读取出来消息内容var message = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, length);//显示消息Console.WriteLine(message); }),null);Console.WriteLine("connect to the server"); Console.Read(); } }}

请注意以上红色的部分,我们用了BeginReceive方法进行异步的消息侦听,如果收到了,我们就打印出来

看起来已经实现了我们需求了:服务器给客户端发了一个消息,而客户端也已经收到了。

但是,这远远不够,因为它们之间的通讯不仅仅是一次性的,那么如果服务器要不断地给客户端发消息,例如每隔两秒钟就发送一个消息,如何实现呢?

第六步:实现服务器定期向客户端发消息

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4);//开始接受客户端连接请求//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginaccept.aspxsocket.BeginAccept(newAsyncCallback((ar) => {//这就是客户端的Socket实例,我们后续可以将其保存起来var client = socket.EndAccept(ar);//给客户端发送一个欢迎消息client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Hi there, I accept you request at "+DateTime.Now.ToString()));//实现每隔两秒钟给服务器发一个消息//这里我们使用了一个定时器var timer =newSystem.Timers.Timer(); timer.Interval = 2000D; timer.Enabled =true; timer.Elapsed += (o, a) => { client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Message from server at "+DateTime.Now.ToString())); }; timer.Start();}),null); Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); } }}

我们还要实现在客户端一直监听消息的机制,而不是一次性接收.请注意下面红色的部分

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//导入的命名空间usingSystem.Net.Sockets;namespaceSocketClient{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个Socketvar socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//连接到指定服务器的指定端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.connect.aspxsocket.Connect("localhost", 4530); Console.WriteLine("connect to the server");//实现接受消息的方法//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginreceive.aspxsocket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage),socket);Console.Read(); }staticbyte[] buffer =newbyte[1024];publicstaticvoidReceiveMessage(IAsyncResult ar) {try{ var socket = ar.AsyncStateasSocket;//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspxvar length = socket.EndReceive(ar);//读取出来消息内容var message = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, length);//显示消息Console.WriteLine(message);//接收下一个消息(因为这是一个递归的调用,所以这样就可以一直接收消息了)socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), socket); }catch(Exception ex){ Console.WriteLine(ex.Message); } }}}

重新调试起来,看起来的效果如下图所示

我们继续做下面的实验,一步一步地研究Socket通讯中可能遇到的一些问题

请先关闭掉客户端这个程序,而不要关闭服务端程序,这时会发现一个错误

这个错误很容易理解,因为客户端已经关闭,也就是客户端那个Socket已经不存在了,服务器还继续向它发送消息当然会出错。所以,从可靠性方面的考虑,我们必须在发送消息之前检测Socket的活动状态

第七步:检测客户端的活动状态

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4);//开始接受客户端连接请求//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginaccept.aspxsocket.BeginAccept(newAsyncCallback((ar) => {//这就是客户端的Socket实例,我们后续可以将其保存起来var client = socket.EndAccept(ar);//给客户端发送一个欢迎消息client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Hi there, I accept you request at "+DateTime.Now.ToString()));//实现每隔两秒钟给服务器发一个消息//这里我们使用了一个定时器var timer =newSystem.Timers.Timer(); timer.Interval = 2000D; timer.Enabled =true; timer.Elapsed += (o, a) => {//检测客户端Socket的状态if(client.Connected) {try{ client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Message from server at "+ DateTime.Now.ToString())); }catch(SocketException ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } }else{ timer.Stop(); timer.Enabled =false; Console.WriteLine("Client is disconnected, the timer is stop."); }}; timer.Start(); }),null); Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); } }}

上面代码的逻辑很清楚,但有时候还是会触发那个SocketException。为什么呢?这是因为我们的Timer是每隔两秒钟检查一次,那么就很可能有一种情况,我们检查的时候,它还是连接状态,消息发出去之后,它断开了。这种情况肯定是存在的。所以要用Try..catch的结构

目前我们实现的场景很简单,服务器只管发消息,客户端只管收消息。但实际工作中,可能希望服务器和客户端都能收发消息。请看下一节

第八步:实现双向收发消息

先看服务端的修改

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4);//开始接受客户端连接请求//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginaccept.aspxsocket.BeginAccept(newAsyncCallback((ar) => {//这就是客户端的Socket实例,我们后续可以将其保存起来var client = socket.EndAccept(ar);//给客户端发送一个欢迎消息client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Hi there, I accept you request at "+DateTime.Now.ToString()));//实现每隔两秒钟给服务器发一个消息//这里我们使用了一个定时器var timer =newSystem.Timers.Timer(); timer.Interval = 2000D; timer.Enabled =true; timer.Elapsed += (o, a) => {//检测客户端Socket的状态if(client.Connected) {try{ client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Message from server at "+ DateTime.Now.ToString())); }catch(SocketException ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } }else{ timer.Stop(); timer.Enabled =false; Console.WriteLine("Client is disconnected, the timer is stop."); } }; timer.Start();//接收客户端的消息(这个和在客户端实现的方式是一样的)client.BeginReceive(buffer,0,buffer.Length,SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage),client);}),null); Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); }staticbyte[] buffer =newbyte[1024];publicstaticvoidReceiveMessage(IAsyncResult ar) {try{ var socket = ar.AsyncStateasSocket;//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspxvar length = socket.EndReceive(ar);//读取出来消息内容var message = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, length);//显示消息Console.WriteLine(message);//接收下一个消息(因为这是一个递归的调用,所以这样就可以一直接收消息了)socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), socket); }catch(Exception ex){ Console.WriteLine(ex.Message); } }}}

可以看出来,为了让服务器可以接受消息,其实并不需要什么特别的设计,与客户端接受消息其实可以是一样的

再来看看客户端的修改

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//导入的命名空间usingSystem.Net.Sockets;namespaceSocketClient{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个Socketvar socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//连接到指定服务器的指定端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.connect.aspxsocket.Connect("localhost", 4530); Console.WriteLine("connect to the server");//实现接受消息的方法//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginreceive.aspxsocket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), socket);//接受用户输入,将消息发送给服务器端while(true) { var message ="Message from client : "+ Console.ReadLine(); var outputBuffer = Encoding.Unicode.GetBytes(message); socket.BeginSend(outputBuffer, 0, outputBuffer.Length, SocketFlags.None,null,null); }}staticbyte[] buffer =newbyte[1024];publicstaticvoidReceiveMessage(IAsyncResult ar) {try{ var socket = ar.AsyncStateasSocket;//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspxvar length = socket.EndReceive(ar);//读取出来消息内容var message = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, length);//显示消息Console.WriteLine(message);//接收下一个消息(因为这是一个递归的调用,所以这样就可以一直接收消息了)socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), socket); }catch(Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } } }}

我在这里做了一个死循环,用户可以不断地输入,这些消息会被发送给服务器。如下图所示

【备注】因为服务器每隔两秒钟会发送新消息过来,所以在输入的时候,动作要稍快一点啦

本文最后探讨一个问题,就是如何让我们的服务器可以支持多个客户端

第九步:支持多个客户端

这个步骤只需要修改服务端程序即可

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;//额外导入的两个命名空间usingSystem.Net.Sockets;usingSystem.Net;namespaceSocketServer{classProgram {/// /// Socket Server 演示/// 作者:陈希章/// ///

staticvoidMain(string[] args) {//创建一个新的Socket,这里我们使用最常用的基于TCP的Stream Socket(流式套接字)var socket =newSocket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//将该socket绑定到主机上面的某个端口//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.bind.aspxsocket.Bind(newIPEndPoint(IPAddress.Any, 4530));//启动监听,并且设置一个最大的队列长度//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.listen(v=VS.100).aspxsocket.Listen(4);//开始接受客户端连接请求//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.beginaccept.aspxsocket.BeginAccept(newAsyncCallback(ClientAccepted), socket);Console.WriteLine("Server is ready!"); Console.Read(); }publicstaticvoidClientAccepted(IAsyncResult ar) { var socket = ar.AsyncStateasSocket;//这就是客户端的Socket实例,我们后续可以将其保存起来var client = socket.EndAccept(ar);//给客户端发送一个欢迎消息client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Hi there, I accept you request at "+ DateTime.Now.ToString()));//实现每隔两秒钟给服务器发一个消息//这里我们使用了一个定时器var timer =newSystem.Timers.Timer(); timer.Interval = 2000D; timer.Enabled =true; timer.Elapsed += (o, a) => {//检测客户端Socket的状态if(client.Connected) {try{ client.Send(Encoding.Unicode.GetBytes("Message from server at "+ DateTime.Now.ToString())); }catch(SocketException ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } }else{ timer.Stop(); timer.Enabled =false; Console.WriteLine("Client is disconnected, the timer is stop."); } }; timer.Start();//接收客户端的消息(这个和在客户端实现的方式是一样的)client.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), client);//准备接受下一个客户端请求socket.BeginAccept(newAsyncCallback(ClientAccepted), socket); }staticbyte[] buffer =newbyte[1024];publicstaticvoidReceiveMessage(IAsyncResult ar) {try{ var socket = ar.AsyncStateasSocket;//方法参考:http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspxvar length = socket.EndReceive(ar);//读取出来消息内容var message = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, length);//显示消息Console.WriteLine(message);//接收下一个消息(因为这是一个递归的调用,所以这样就可以一直接收消息了)socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None,newAsyncCallback(ReceiveMessage), socket); }catch(Exception ex){ Console.WriteLine(ex.Message); } } }}

最后调试起来看到的效果如下图

本文源代码,可以通过这里下载http://files.cnblogs.com/chenxizhang/SocketWorkshop.rar

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20180105G09QQO00?refer=cp_1026

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