Socket编程

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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

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

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

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

然后编写如下代码，实现服务器的基本功能

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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。

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

点击“Allow access”

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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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback((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

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添加如下的代码，并且创建客户端连接

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//导入的命名空间

using System.Net.Sockets;

namespace SocketClient

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(string[] args)

        {

            //创建一个Socket

            var socket = new Socket(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.aspx

            socket.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)

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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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//导入的命名空间

using System.Net.Sockets;

namespace SocketClient

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(string[] args)

        {

            //创建一个Socket

            var socket = new Socket(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.aspx

            socket.Connect("localhost", 4530);

            //实现接受消息的方法

            var buffer = new byte[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.aspx

            socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback((ar) =>

            {

                //方法参考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspx

                var 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

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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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback((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 = new System.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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//导入的命名空间

using System.Net.Sockets;

namespace SocketClient

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(string[] args)

        {

            //创建一个Socket

            var socket = new Socket(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.aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(ReceiveMessage),socket);

            Console.Read();

        }

        static byte[] buffer = new byte[1024];

        public static void ReceiveMessage(IAsyncResult ar)

        {

            try

            {

                var socket = ar.AsyncState as Socket;

                //方法参考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspx

                var 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, new AsyncCallback(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

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

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

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback((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 = new System.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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback((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 = new System.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,new AsyncCallback(ReceiveMessage),client);

            }), null);

            Console.WriteLine("Server is ready!");

            Console.Read();

        }

        static byte[] buffer = new byte[1024];

        public static void ReceiveMessage(IAsyncResult ar)

        {

            try

            {

                var socket = ar.AsyncState as Socket;

                //方法参考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspx

                var 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, new AsyncCallback(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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//导入的命名空间

using System.Net.Sockets;

namespace SocketClient

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(string[] args)

        {

            //创建一个Socket

            var socket = new Socket(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.aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginReceive(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, new AsyncCallback(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);

            }

        }

        static byte[] buffer = new byte[1024];

        public static void ReceiveMessage(IAsyncResult ar)

        {

            try

            {

                var socket = ar.AsyncState as Socket;

                //方法参考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspx

                var 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, new AsyncCallback(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

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

【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

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

//额外导入的两个命名空间

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

namespace SocketServer

{

    class Program

    {

        /// <summary>

        /// Socket Server 演示

        /// 作者：陈希章

        /// </summary>

        /// <param name="args"></param>

        static void Main(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 = new Socket(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.aspx

            socket.Bind(new IPEndPoint(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).aspx

            socket.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.aspx

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback(ClientAccepted), socket);

            Console.WriteLine("Server is ready!");

            Console.Read();

        }

        public static void ClientAccepted(IAsyncResult ar)

        {

            var socket = ar.AsyncState as Socket;

            //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 = new System.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, new AsyncCallback(ReceiveMessage), client);

            //准备接受下一个客户端请求

            socket.BeginAccept(new AsyncCallback(ClientAccepted), socket);

        }

        static byte[] buffer = new byte[1024];

        public static void ReceiveMessage(IAsyncResult ar)

        {

            try

            {

                var socket = ar.AsyncState as Socket;

                //方法参考：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.net.sockets.socket.endreceive.aspx

                var 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, new AsyncCallback(ReceiveMessage), socket);

            }

            catch(Exception ex){

                Console.WriteLine(ex.Message);

            }

        }

    }

}

最后调试起来看到的效果如下图

你得学会并且学得会的Socket编程基础知识-LMLPHP

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

04-24 21:20
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