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      C# Socket编程!

      时间:2019-12-02 18:33:01来源:金橙教程网 作者:admin8 阅读:69次 [手机版]
       

      c#socket

      本来哥们儿是java开发,何奈公司需要开发机器人后台,用C#。就简单分享一下C#通讯的编程,希望可以帮到大家!

      一:什么是socket

      socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为进程通信机制,取后一种意思。通常也称作“套接字”,用于描述ip地址端口,是一个通信链的句柄(其实就是两个程序通信用的)。

      socket非常类似于电话插座。以一个电话网为例:电话的通话双方相当于相互通信的2个程序,电话号码就是ip地址。任何用户在通话之前,首先要占有一部电话机,相当于申请一个socket;同时要知道对方的号码,相当于对方有一个固定的socket。然后向对方拨号呼叫,相当于发出连接请求。对方假如在场并空闲,拿起电话话筒,双方就可以正式通话,相当于连接成功。双方通话的过程,是一方向电话机发出信号和对方从电话机接收信号的过程,相当于向socket发送数据和从socket接收数据。通话结束后,一方挂起电话机相当于关闭socket,撤销连接。

      1、套接字分类

      为了满足不同程序对通信质量和性能的要求,一般的网络系统都提供了以下3种不同类型的套接字,以供用户在设计程序时根据不同需要来选择:

      流式套接字(SOCK_STREAM):提供了一种可靠的、面向连接的双向数据传输服务。实现了数据无差错,无重复的发送,内设流量控制,被传输的数据被看做无记录边界的字节流。在TCP/IP协议簇中,使用TCP实现字节流的传输,当用户要发送大批量数据,或对数据传输的可靠性有较高要求时使用流式套接字。

      数据报套接字(SOCK_DGRAM):提供了一种无连接、不可靠的双向数据传输服务。数据以独立的包形式被发送,并且保留了记录边界,不提供可靠性保证。数据在传输过程中可能会丢失或重复,并且不能保证在接收端数据按发送顺序接收。在TCP/IP协议簇中,使用UDP实现数据报套接字。

      原始套接字(SOCK_RAW):该套接字允许对较低层协议(如IP或ICMP)进行直接访问。一般用于对TCP/IP核心协议的网络编程。

      二:SOCKET相关概念

      1、端口

      在Internet上有很多这样的主机,这些主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务(应用程序),因此,在网络协议中使用端口号识别主机上不同的进程。

      例如:http使用80端口,FTP使用21端口。

      2、协议

      2.1 TCP:

      TCP是一种面向连接的、可靠的,基于字节流的传输层通信协议。为两台主机提供高可靠性的数据通信服务。它可以将源主机的数据无差错地传输到目标主机。当有数据要发送时,对应用进程送来的数据进行分片,以适合于在网络层中传输;当接收到网络层传来的分组时,它要对收到的分组进行确认,还要对丢失的分组设置超时重发等。为此TCP需要增加额外的许多开销,以便在数据传输过程中进行一些必要的控制,确保数据的可靠传输。因此,TCP传输的效率比较低。

      2.1.1 TCP的工作过程

      TCP是面向连接的协议,TCP协议通过三个报文段完成类似电话呼叫的连接建立过程,这个过程称为三次握手,如图所示:

      第一次握手:建立连接时,客户端发送SYN包(SEQ=x)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认。

      第二次握手:服务器收到SYN包,必须确认客户的SYN(ACK=x+1),同时自己也发送一个SYN包(SEQ=y),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态。

      第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ACK=y+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入Established状态,完成三次握手。

      2.1.2 传输数据

      一旦通信双方建立了TCP连接,连接中的任何一方都能向对方发送数据和接收对方发来的数据。TCP协议负责把用户数据(字节流)按一定的格式和长度组成多个数据报进行发送,并在接收到数据报之后按分解顺序重新组装和恢复用户数据。

      利用TCP传输数据时,数据是以字节流的形式进行传输的。

      2.1.3 连接的终止

      建立一个连接需要三次握手,而终止一个连接要经过四次握手,这是由TCP的半关闭(half-close)造成的。具体过程如图所示:

      2.1.4 TCP的主要特点

      TCP最主要的特点如下。

      (1)?是面向连接的协议。

      (2)?端到端的通信。每个TCP连接只能有两个端点,而且只能一对一通信,不能一点对多点直接通信。

      (3)?高可靠性。通过TCP连接传送的数据,能保证数据无差错、不丢失、不重复地准确到达接收方,并且保证各数据到达的顺序与其发出的顺序相同。

      (4)?全双工方式传输。

      (5)?数据以字节流的方式传输。

      (6)?传输的数据无消息边界。

      2.1.5 同步与异步

      同步工作方式是指利用TCP编写的程序执行到监听或接收语句时,在未完成工作(侦听到连接请求或收到对方发来的数据)前不再继续往下执行,线程处于阻塞状态,直到该语句完成相应的工作后才继续执行下一条语句。

      异步工作方式是指程序执行到监听或接收语句时,不论工作是否完成,都会继续往下执行。

      2.2 UDP

      UDP是一种简单的、面向数据报的无连接的协议,提供的是不一定可靠的传输服务。所谓“无连接”是指在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态如何都直接发送过去。这与发手机短信非常相似,只要知道对方的手机号就可以了,不要考虑对方手机处于什么状态。UDP虽然不能保证数据传输的可靠性,但数据传输的效率较高。

      2.1.1 UDP与TCP的区别

      (1) UDP可靠性不如TCP

      TCP包含了专门的传递保证机制,当数据接收方收到发送方传来的信息时,会自动向发送方发出确认消息;发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其他信息,否则将一直等待直到收到确认信息为止。与TCP不同,UDP并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失,协议本身并不能做出任何检测或提示。因此,通常人们把UDP称为不可靠的传输协议。

      (2) UDP不能保证有序传输

      UDP不能确保数据的发送和接收顺序。对于突发性的数据报,有可能会乱序。

      2.1.2 UDP的优势

      (1) UDP速度比TCP快

      由于UDP不需要先与对方建立连接,也不需要传输确认,因此其数据传输速度比TCP快得多。对于强调传输性能而不是传输完整性的应用(比如网络音频播放、视频点播和网络会议等),使用UDP比较合适,因为它的传输速度快,使通过网络播放的视频音质好、画面清晰。

      (2) UDP有消息边界

      发送方UDP对应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下直接交付给IP层。既不拆分,也不合并,而是保留这些报文的边界。使用UDP不需要考虑消息边界问题,这样使得UDP编程相比TCP,在对接收到的数据的处理方面要方便的多。在程序员看来,UDP套接字使用比TCP简单。UDP的这一特征也说明了它是一种面向报文的传输协议。

      (3) UDP可以一对多传输

      由于传输数据不建立连接,也就不需要维护连接状态(包括收发状态等),因此一台服务器可以同时向多个客户端传输相同的消息。利用UDP可以使用广播或组播的方式同时向子网上的所有客户进程发送消息,这一点也比TCP方便。

      其中,速度快是UDP的首要优势

      由于TCP协议中植入了各种安全保障功能,在实际执行的过程中会占用大量的系统开销,无疑使速度受到严重影响。反观UDP,由于抛弃了信息可靠传输机制,将安全和排序等功能移交给上层应用完成,极大地降低了执行时间,使速度得到了保证。简而言之,UDP的“理念”就是“不顾一切,只为更快地发送数据”。

      三:socket一般应用模式:

      四:SOCKET通信基本流程图:

      根据socket通信基本流程图,总结通信的基本步骤:

      服务器端:

      第一步:创建一个用于监听连接的Socket对像;

      第二步:用指定的端口号和服务器的ip建立一个EndPoint对像;

      第三步:用socket对像的Bind()方法绑定EndPoint;

      第四步:用socket对像的Listen()方法开始监听;

      第五步:接收到客户端的连接,用socket对像的Accept()方法创建一个新的用于和客户端进行通信的socket对像;

      第六步:通信结束后一定记得关闭socket;

      客户端:

      第一步:建立一个Socket对像;

      第二步:用指定的端口号和服务器的ip建立一个EndPoint对像;

      第三步:用socket对像的Connect()方法以上面建立的EndPoint对像做为参数,向服务器发出连接请求;

      第四步:如果连接成功,就用socket对像的Send()方法向服务器发送信息;

      第五步:用socket对像的Receive()方法接受服务器发来的信息 ;

      第六步:通信结束后一定记得关闭socket;

      五:示例程序

      服务端界面

      代码实现如下:

      using System;
      using System.Collections.Generic;
      using System.ComponentModel;
      using System.DATa;
      using System.Drawing;
      using System.Linq;
      using System.Net;
      using System.Net.Sockets;
      using System.text;
      using System.Threading.Tasks;
      using System.windows.Forms;
      using System.Threading;
      using System.IO;
      
      namespace SocketServer
      {
          public partial class FrmServer : Form
          {
              public FrmServer()
              {
                  InitializeComponent();
              }
      
              //定义回调:解决跨线程访问问题
              private delegate void SetTextValueCallBack(String strValue);
              //定义接收客户端发送消息的回调
              private delegate void ReceiveMsgCallBack(string strReceive);
              //声明回调
              private SetTextValueCallBack setCallBack;
              //声明
              private ReceiveMsgCallBack receiveCallBack;
              //定义回调:给ComboBox控件添加元素
              private delegate void SetCmbCallBack(string strItem);
              //声明
              private SetCmbCallBack setCmbCallBack;
              //定义发送文件的回调
              private delegate void SendFileCallBack(byte[] bf);
              //声明
              private SendFileCallBack sendCallBack;
      
              //用于通信的Socket
              Socket socketSend;
              //用于监听的SOCKET
              Socket socketWatch;
      
              //将远程连接的客户端的IP地址和Socket存入集合中
              Dictionary<string, Socket> dicSocket = new Dictionary<string, Socket>();
      
              //创建监听连接的线程
              Thread AcceptSocketThread;
              //接收客户端发送消息的线程
              Thread threadReceive;
      
              /// <summary>
              /// 开始监听
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_Start_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  //当点击开始监听的时候 在服务器端创建一个负责监听IP地址和端口号的Socket
                  socketWatch = new Socket(AddressFamily.Internetwork, Sockettype.Stream, ProtocolType.Tcp);
                  //获取ip地址
                  Ipaddress ip=IPAddress.Parse(this.txt_IP.Text.Trim());
                  //创建端口号
                  IPEndPoint point=new IPEndPoint(ip,Convert.ToInt32(this.txt_Port.Text.Trim()));
                  //绑定IP地址和端口号
                  socketWatch.Bind(point);
                  this.txt_Log.AppendText("监听成功"+" \r \n");
                  //开始监听:设置最大可以同时连接多少个请求
                  socketWatch.Listen(10);
      
                  //实例化回调
                  setCallBack = new SetTextValueCallBack(SetTextValue);
                  receiveCallBack = new ReceiveMsgCallBack(ReceiveMsg);
                  setCmbCallBack = new SetCmbCallBack(AddCmbItem);
                  sendCallBack = new SendFileCallBack(SendFile);
      
                  //创建线程
                  AcceptSocketThread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(StartListen));
                  AcceptSocketThread.IsBackground = true;
                  AcceptSocketThread.Start(socketWatch);
              }
      
              /// <summary>
              /// 等待客户端的连接,并且创建与之通信用的Socket
              /// </summary>
              /// <param name="obj"></param>
              private void StartListen(object obj)
              {
                  Socket socketWatch = obj as Socket;
                  while (true)
                  {               
                      //等待客户端的连接,并且创建一个用于通信的Socket
                      socketSend = socketWatch.Accept();
                      //获取远程主机的ip地址和端口号
                      string strIp=socketSend.RemoteEndPoint.ToString();
                      dicSocket.Add(strIp, socketSend);
                      this.cmb_Socket.Invoke(setCmbCallBack, strIp);
                      string strMsg = "远程主机:" + socketSend.RemoteEndPoint + "连接成功";
                      //使用回调
                      txt_Log.Invoke(setCallBack, strMsg);
      
                      //定义接收客户端消息的线程
                      Thread threadReceive = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Receive));
                      threadReceive.IsBackground = true;
                      threadReceive.Start(socketSend);
      
                  }
              }
      
             
      
              /// <summary>
              /// 服务器端不停的接收客户端发送的消息
              /// </summary>
              /// <param name="obj"></param>
              private void Receive(object obj)
              {
                  Socket socketSend = obj as Socket;
                  while (true)
                  {
                      //客户端连接成功后,服务器接收客户端发送的消息
                      byte[] buffer = new byte[2048];
                      //实际接收到的有效字节数
                      int count = socketSend.Receive(buffer);
                      if (count == 0)//count 表示客户端关闭,要退出循环
                      {
                          break;
                      }
                      else
                      {
                          string str = Encoding.Default.GetString(buffer, 0, count);
                          string strReceiveMsg = "接收:" + socketSend.RemoteEndPoint + "发送的消息:" + str;
                          txt_Log.Invoke(receiveCallBack, strReceiveMsg);
                      }
                  }
              }
      
              /// <summary>
              /// 回调委托需要执行的方法
              /// </summary>
              /// <param name="strValue"></param>
              private void SetTextValue(string strValue)
              {
                  this.txt_Log.AppendText(strValue + " \r \n");
              }
      
      
              private void ReceiveMsg(string strMsg)
              {
                  this.txt_Log.AppendText(strMsg + " \r \n");
              }
      
              private void AddCmbItem(string strItem)
              {
                  this.cmb_Socket.Items.Add(strItem);
              }
      
              /// <summary>
              /// 服务器给客户端发送消息
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_Send_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  try
                  {
                      string strMsg = this.txt_Msg.Text.Trim();
                      byte[] buffer = Encoding.Default.GetBytes(strMsg);
                      List<byte> list = new List<byte>();
                      list.Add(0);
                      list.AddRange(buffer);
                      //将泛型集合转换为数组
                      byte[] newBuffer = list.ToArray();
                      //获得用户选择的IP地址
                      string ip = this.cmb_Socket.SELECTedItem.ToString();
                      dicSocket[ip].Send(newBuffer);
                  }
                  catch (Exception ex)
                  {
                      MessageBox.Show("给客户端发送消息出错:"+ex.Message);
                  }
                  //socketSend.Send(buffer);
              }
      
              /// <summary>
              /// 选择要发送的文件
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_Select_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  OpenFileDialog dia = new OpenFileDialog();
                  //设置初始目录
                  dia.InitialDirectory = @"";
                  dia.Title = "请选择要发送的文件";
                  //过滤文件类型
                  dia.Filter = "所有文件|*.*";
                  dia.ShowDialog();
                  //将选择的文件的全路径赋值给文本框
                  this.txt_FilePath.Text = dia.FileName;
              }
      
              /// <summary>
              /// 发送文件
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_SendFile_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  List<byte> list = new List<byte>();
                  //获取要发送的文件的路径
                  string strPath = this.txt_FilePath.Text.Trim();
                  using (FileStream sw = new FileStream(strPath,FileMode.Open,FileAccess.Read))
                  {
                      byte[] buffer = new byte[2048];
                      int r = sw.Read(buffer, 0, buffer.Length);
                      list.Add(1);
                      list.AddRange(buffer);
      
                      byte[] newBuffer = list.ToArray();
                      //发送
                      //dicSocket[cmb_Socket.SelectedItem.ToString()].Send(newBuffer, 0, r+1, SocketFlags.None);
                      btn_SendFile.Invoke(sendCallBack, newBuffer);
      
                      
                  }
                  
              }
      
              private void SendFile(byte[] sendBuffer)
              {
      
                  try
                  {
                      dicSocket[cmb_Socket.SelectedItem.ToString()].Send(sendBuffer, SocketFlags.None);
                  }
                  catch (Exception ex)
                  {
                      MessageBox.Show("发送文件出错:"+ex.Message);
                  }
              }
      
              private void btn_Shock_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  byte[] buffer = new byte[1] { 2};
                  dicSocket[cmb_Socket.SelectedItem.ToString()].Send(buffer);
              }
      
              /// <summary>
              /// 停止监听
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_StopListen_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  socketWatch.Close();
                  socketSend.Close();
                  //终止线程
                  AcceptSocketThread.Abort();
                  threadReceive.Abort();
              }
          }
      }

      客户端界面

      代码实现如下:

      using System;
      using System.Collections.Generic;
      using System.ComponentModel;
      using System.Data;
      using System.Drawing;
      using System.Linq;
      using System.Text;
      using System.Threading.Tasks;
      using System.Windows.Forms;
      using System.Net.Sockets;
      using System.Net;
      using System.Threading;
      using System.IO;
      
      namespace SocketClient
      {
          public partial class FrmClient : Form
          {
              public FrmClient()
              {
                  InitializeComponent();
              }
      
              //定义回调
              private delegate void SetTextCallBack(string strValue);
              //声明
              private SetTextCallBack setCallBack;
      
              //定义接收服务端发送消息的回调
              private delegate void ReceiveMsgCallBack(string strMsg);
              //声明
              private ReceiveMsgCallBack receiveCallBack;
      
              //创建连接的Socket
              Socket socketSend;
              //创建接收客户端发送消息的线程
              Thread threadReceive;
      
              /// <summary>
              /// 连接
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_Connect_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  try
                  {
                      socketSend = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                      IPAddress ip = IPAddress.Parse(this.txt_IP.Text.Trim());
                      socketSend.Connect(ip, Convert.ToInt32(this.txt_Port.Text.Trim()));
                      //实例化回调
                      setCallBack = new SetTextCallBack(SetValue);
                      receiveCallBack = new ReceiveMsgCallBack(SetValue);
                      this.txt_Log.Invoke(setCallBack, "连接成功");
      
                      //开启一个新的线程不停的接收服务器发送消息的线程
                      threadReceive = new Thread(new ThreadStart(Receive));
                      //设置为后台线程
                      threadReceive.IsBackground = true;
                      threadReceive.Start();
                  }
                  catch (Exception ex)
                  {
                      MessageBox.Show("连接服务端出错:" + ex.ToString());
                  }
              }
      
              /// <summary>
              /// 接口服务器发送的消息
              /// </summary>
              private void Receive()
              {
                  try
                  {
                      while (true)
                      {
                          byte[] buffer = new byte[2048];
                          //实际接收到的字节数
                          int r = socketSend.Receive(buffer);
                          if (r == 0)
                          {
                              break;
                          }
                          else
                          {
                              //判断发送的数据的类型
                              if (buffer[0] == 0)//表示发送的是文字消息
                              {
                                  string str = Encoding.Default.GetString(buffer, 1, r - 1);
                                  this.txt_Log.Invoke(receiveCallBack, "接收远程服务器:" + socketSend.RemoteEndPoint + "发送的消息:" + str);
                              }
                              //表示发送的是文件
                              if (buffer[0] == 1)
                              {
                                  SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();
                                  sfd.InitialDirectory = @"";
                                  sfd.Title = "请选择要保存的文件";
                                  sfd.Filter = "所有文件|*.*";
                                  sfd.ShowDialog(this);
      
                                  string strPath = sfd.FileName;
                                  using (FileStream fsWrite = new FileStream(strPath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write))
                                  {
                                      fsWrite.Write(buffer, 1, r - 1);
                                  }
      
                                  MessageBox.Show("保存文件成功");
                              }
                          }
      
      
                      }
                  }
                  catch (Exception ex)
                  {
                      MessageBox.Show("接收服务端发送的消息出错:" + ex.ToString());
                  }
              }
      
      
              private void SetValue(string strValue)
              {
                  this.txt_Log.AppendText(strValue + "\r \n");
              }
      
              /// <summary>
              /// 客户端给服务器发送消息
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_Send_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  try
                  {
                      string strMsg = this.txt_Msg.Text.Trim();
                      byte[] buffer = new byte[2048];
                      buffer = Encoding.Default.GetBytes(strMsg);
                      int receive = socketSend.Send(buffer);
                  }
                  catch (Exception ex)
                  {
                      MessageBox.Show("发送消息出错:" + ex.Message);
                  }
              }
      
              private void FrmClient_Load(object sender, EventArgs e)
              {
                  Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
              }
      
              /// <summary>
              /// 断开连接
              /// </summary>
              /// <param name="sender"></param>
              /// <param name="e"></param>
              private void btn_CloseConnect_Click(object sender, EventArgs e)
              {
                  //关闭socket
                  socketSend.Close();
                  //终止线程
                  threadReceive.Abort();
              }
          }
      }

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