C#網絡編程

C#網路編程概述
 
微軟下一代互連網開發工具VS.Net已於三月份在全國範圍推出，其中的一門新興語言C#正被越來越多的開發人員所接受並運用。
　　C#作為一門集眾家之長的語言，在各個方面尤其是網路編程方面有著很大的優勢。本文就向大家介紹一下用C#進行網路編程的一些基本知識和方法。
　　微軟的.Net架構為我們進行網路編程提供了以下兩個名字空間：System.Net以及System.Net.Sockets。通過合理運用其中的類和方法，我們可以很容易地編寫出各種網路應用程式。這種網路應用程式既可以是基於流通訊端的，也可以是基於資料通訊端的。而基於流通訊端的通訊中採用最廣泛的協議就是TCP協議，基於資料通訊端的通訊中採用最廣泛的自然就是UDP協議了。

　　下面我重點向大家介紹C#網路編程中的一些類：Dns類、IPHostEntry類、IPEndPoint類以及Socket類，最後我會給出相應的執行個體以加深讀者的理解。
Dns 類：

　　向使用 TCP/IP 網際網路服務的應用程式提供網域名稱服務 (DNS)。其Resolve（）方法查詢DNS伺服器以將方便使用的網域名稱（如"www.google.com"）映射到數字形式的 網際網路位址（如 192.168.1.1）。Resolve（）方法返回一個IPHostEnty執行個體，該執行個體包含所請求名稱的地址和別名的列表。大多數情況下，可以使用 AddressList 數組中返回的第一個地址。

Resolve（）方法的函數原型如下：

public static IPHostEntry Resolve(string hostName);

下面的代碼擷取一個 IPAddress 執行個體，該執行個體包含伺服器 www.google.com 的IP地址：

IPHostEntry ipHostInfo = Dns.Resolve("www.google.com");

IPAddress ipAddress = ipHostInfo.AddressList[0];

不過在Dns類中，除了通過Resolve（）方法，你還可以通過GetHostByAddress（）方法以及GetHostByName（）方法來得到相應的IPHostEntry執行個體，函數原型如下：

public static IPHostEntry GetHostByAddress(string IPAddress);

public static IPHostEntry GetHostByName(string hostName);

下面的代碼顯示了如何分別運用以上兩種方法獲得包含伺服器www.google.com的相關資訊的IPHostEntry執行個體：

IPHostEntry hostInfo=Dns.GetHostByAddress(“192.168.1.1”);

IPHostEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("www.google.com");

在使用以上方法時，你將可能需要處理以下幾種異常：

SocketException異常：訪問Socket時作業系統發生錯誤引發

ArgumentNullException異常：參數為空白引用引發

ObjectDisposedException異常：Socket已經關閉引發

以上，我向大家簡要地介紹了Dns類中一些方法以及其用法，並列舉出了可能出現的異常，下面就讓我們轉到和Dns類密切相關的IPHostEntry類。
IPHostEntry類：

該類的執行個體對象中包含了Internet主機的地址相關資訊。此類型的所有公用靜態成員對多線程操作而言都是安全的，但不保證任何執行個體成員是安全執行緒的。其中主要的一些屬性有：AddressList屬性、Aliases屬性以及HostName屬性。

AddressList屬性和Aliases屬性的作用分別是擷取或設定與主機關聯的IP地址清單以及擷取或設定與主機關聯的別名列表。其中AddressList屬性值是一個IPAddress類型的數組，包含解析為Aliases屬性中包含的主機名稱的IP地址；Aliases屬性值是一組字串，包含解析為AddressList 屬性中的IP地址的DNS名。而HostName屬性比較好理解，它包含了伺服器的主要主機名，這光從名稱上就可以知道了。如果伺服器的DNS項定義了附加別名，則可在Aliases屬性中使用這些別名。

下面的代碼列出了伺服器www.google.com的相關別名列表以及IP地址清單的長度並將所有的IP地址列出：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("www.google.com/");

string[] aliases = IPHost.Aliases;

Console.WriteLine(aliases.Length);

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

Console.WriteLine(addr.Length);

for(int i= 0; i < addr.Length ; i++)

{

Console.WriteLine(addr[i]);

}

介紹完IPHostEntry類，我們能獲得了所要串連的主機的相關IP地址以及別名列表，但是真正要和主機取得串連還需要一個很重要的類－IPEndPoint類。

IPEndPoint類：

在Internet中，TCP/IP使用一個網路地址和一個服務連接埠號碼來唯一標識裝置。網路地址標識網路上的特定裝置；連接埠號碼標識要串連到的該裝置上的特定服務。網路地址和服務連接埠的組合稱為終結點，在.NET架構中正是由EndPoint類表示這個終結點，它提供表示網路資源或服務的抽象，用以標誌網路地址等資訊。.Net同時也為每個受支援的地址族定義了 EndPoint的子代；對於IP地址族，該類為IPEndPoint。IPEndPoint類包含應用程式串連到主機上的服務所需的主機和連接埠資訊，通過組合服務的主機IP地址和連接埠號碼，IPEndPoint類形成到服務的連接點。

在IPEndPoint類中有兩個很有用的建構函式：

public IPEndPoint(long, int);

public IPEndPoint(IPAddress, int);

它們的作用就是用指定的地址和連接埠號碼初始化 IPEndPoint 類的新執行個體。該類中的屬性有：Address屬性、AddressFamily屬性以及Port屬性，這些屬性相對比較容易理解，這裡就不作多介紹。下面的代碼顯示了如何取得伺服器www.google.com的終結點：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("www.google.com");

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

IPEndPoint ep = new IPEndPoint(addr[0],80);

這樣，我們已經瞭解了和主機取得串連的一些必要的基本類，有了這些知識，我們就可以運用下面的Socket類真正地和主機取得串連並進行通訊了。

Socket類：

Socket類是包含在System.Net.Sockets名字空間中的一個非常重要的類。一個Socket執行個體包含了一個本地以及一個遠端終結點，就像上面介紹的那樣，該終結點包含了該Socket執行個體的一些相關資訊。

需要知道的是Socket 類支援兩種基本模式：同步和非同步。其區別在於：在同步模式中，對執行網路操作的函數（如Send和Receive）的調用一直等到操作完成後才將控制返回給調用程式。在非同步模式中，這些調用立即返回。

下面我們重點討論同步模式的Socket編程。首先，同步模式的Socket編程的基本過程如下：

1． 建立一個Socket執行個體對象。

2． 將上述執行個體對象串連到一個具體的終結點（EndPoint）。

3． 串連完畢，就可以和伺服器進行通訊：接收並發送資訊。

4． 通訊完畢，用ShutDown（）方法來禁用Socket。

5． 最後用Close（）方法來關閉Socket。

知道了以上基本過程，我們就開始進一步實現串連並通訊了。在使用之前，你需要首先建立Socket對象的執行個體，這可以通過Socket類的構造方法來實現：

public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);

其中，addressFamily 參數指定Socket使用的定址方案，比如AddressFamily.InterNetwork表明為IP版本4的地址；socketType參數指定Socket的類型，比如SocketType.Stream表明串連是基於流通訊端的，而SocketType.Dgram表示串連是基於資料通訊端的。protocolType參數指定Socket使用的協議，比如ProtocolType.Tcp表明連線協定是運用TCP協議的，而Protocol.Udp則表明連線協定是運用UDP協議的。

在建立了Socket執行個體後，我們就可以通過一個遠程主機的終結點和它取得串連，運用的方法就是Connect（）方法：

public Connect (EndPoint ep);

該方法只可以被運用在用戶端。進行串連後，我們可以運用通訊端的Connected屬性來驗證串連是否成功。如果返回的值為true，則表示串連成功，否則就是失敗。下面的代碼就顯示了如何建立Socket執行個體並通過終結點與之取得串連的過程：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("http://www.google.com/");

string []aliases = IPHost.Aliases;

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

EndPoint ep = new IPEndPoint(addr[0],80);

Socket sock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

sock.Connect(ep);

if(sock.Connected)

Console.WriteLine("OK");
一旦串連成功，我們就可以運用Send（）和Receive（）方法來進行通訊。

Send（）方法的函數原型如下：

public int Send (byte[] buffer, int size, SocketFlags flags);

其中，參數buffer包含了要發送的資料，參數size表示要發送資料的大小，而參數flags則可以是以下一些值：SocketFlags.None、SocketFlags.DontRoute、SocketFlags.OutOfBnd。

該方法返回的是一個System.Int32類型的值，它表明了已發送資料的大小。同時，該方法還有以下幾種已被重載了的函數實現：

public int Send (byte[] buffer);

public int Send (byte[] buffer, SocketFlags flags);

public int Send (byte[] buffer,int offset, int size, SocketFlags flags);

介紹完Send（）方法，下面是Receive（）方法，其函數原型如下：

public int Receive(byte[] buffer, int size, SocketFlags flags);

其中的參數和Send（）方法的參數類似，在這裡就不再贅述。

同樣，該方法還有以下一些已被重載了的函數實現：

public int Receive (byte[] buffer);

public int Receive (byte[] buffer, SocketFlags flags);

public int Receive (byte[] buffer,int offset, int size, SocketFlags flags);

在通訊完成後，我們就通過ShutDown（）方法來禁用Socket，函數原型如下：

public void ShutDown(SocketShutdown how);

其中的參數how表明了禁用的類型，SoketShutdown.Send表明關閉用於發送的通訊端；SoketShutdown.Receive表明關閉用於接收的通訊端；而SoketShutdown.Both則表明發送和接收的通訊端同時被關閉。

應該注意的是在調用Close（）方法以前必須調用ShutDown（）方法以確保在Socket關閉之前已發送或接收所有掛起的資料。一旦ShutDown（）調用完畢，就調用Close（）方法來關閉Socket，其函數原型如下：

public void Close();

該方法強制關閉一個Socket串連並釋放所有託管資源和非託管資源。該方法在內部其實是調用了方法Dispose（），該函數是受保護類型的，其函數原型如下：

protected virtual void Dispose(bool disposing);

其中，參數disposing為true或是false，如果為true，則同時釋放託管資源和非託管資源；如果為false，則僅釋放非託管資源。因為Close（）方法調用Dispose（）方法時的參數是true，所以它釋放了所有託管資源和非託管資源。

這樣，一個Socket從建立到串連到通訊最後的關閉的過程就完成了。雖然整個過程比較複雜，但相對以前在SDK或是其他環境下進行Socket編程，這個過程就顯得相當輕鬆了。

最後，我就綜合以上C#網路編程的一些知識，向大家展示一個很好的執行個體。該執行個體是一個運用Socket的基於同步模式的用戶端應用程式，它首先通過解析伺服器的IP地址建立一個終結點，同時建立一個基於流通訊端的Socket串連，其運用的協議是TCP協議。通過該Socket就可以發送擷取網頁的命令，再通過該Socket獲得伺服器上預設的網頁，最後通過檔案流將獲得的資料寫入本機檔案。這樣就完成了網頁的下載工作了，程式啟動並執行效果如下所示：

原始碼如下：（其中主要的函數為DoSocketGet（））

using System;
using System.Drawing;
using System.Collections;
using System.ComponentModel;
using System.Windows.Forms;
using System.Data;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.IO;

namespace SocketSample
{

///
/// Form1 的摘要說明。
///

public class Form1 : System.Windows.Forms.Form
{

private System.Windows.Forms.Label label1;
private System.Windows.Forms.Label label2;
private System.Windows.Forms.Button Download;
private System.Windows.Forms.TextBox ServerAddress;
private System.Windows.Forms.TextBox Filename;

///
/// 必需的設計器變數。
///

private System.ComponentModel.Container components = null;

public Form1()
{
//
// Windows 表單設計器支援所必需的
//

InitializeComponent();

//
// TODO: 在 InitializeComponent 調用後添加任何建構函式代碼
//

}

///
/// 清理所有正在使用的資源。
///
protected override void Dispose( bool disposing )
{

if( disposing )

{
if (components != null)
{

components.Dispose();

}

}

base.Dispose( disposing );

}

#region Windows Form Designer generated code

///

/// 設計器支援所需的方法 - 不要使用代碼編輯器修改

/// 此方法的內容。

///

private void InitializeComponent()

{

this.label1 = new System.Windows.Forms.Label();

this.label2 = new System.Windows.Forms.Label();

this.Download = new System.Windows.Forms.Button();

this.ServerAddress = new System.Windows.Forms.TextBox();

this.Filename = new System.Windows.Forms.TextBox();

this.SuspendLayout();

//

// label1

//

this.label1.Location = new System.Drawing.Point(16, 24);

this.label1.Name = "label1";

this.label1.Size = new System.Drawing.Size(80, 23);

this.label1.TabIndex = 0;

this.label1.Text = "伺服器位址：";

this.label1.TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleRight;

//

// label2

//

this.label2.Location = new System.Drawing.Point(16, 64);

this.label2.Name = "label2";

this.label2.Size = new System.Drawing.Size(80, 23);

this.label2.TabIndex = 1;

this.label2.Text = "本地檔案名稱：";

this.label2.TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleRight;

//

// Download

//

this.Download.Location = new System.Drawing.Point(288, 24);

this.Download.Name = "Download";

this.Download.TabIndex = 2;

this.Download.Text = "開始下載";

this.Download.Click += new System.EventHandler(this.Download_Click);

//

// ServerAddress

//

this.ServerAddress.Location = new System.Drawing.Point(96, 24);

this.ServerAddress.Name = "ServerAddress";

this.ServerAddress.Size = new System.Drawing.Size(176, 21);

this.ServerAddress.TabIndex = 3;

this.ServerAddress.Text = "";

//

// Filename

//

this.Filename.Location = new System.Drawing.Point(96, 64);

this.Filename.Name = "Filename";

this.Filename.Size = new System.Drawing.Size(176, 21);

this.Filename.TabIndex = 4;

this.Filename.Text = "";

//

// Form1

//

this.AutoScaleBaseSize = new System.Drawing.Size(6, 14);

this.ClientSize = new System.Drawing.Size(376, 117);

this.Controls.AddRange(new System.Windows.Forms.Control[] {

this.Filename,

this.ServerAddress,

this.Download,

this.label2,

this.label1});

this.Name = "Form1";

this.Text = "網頁下載器";

this.ResumeLayout(false);

}

#endregion

///

/// 應用程式的主進入點。

///

[STAThread]

static void Main()

{

Application.Run(new Form1());

}

private string DoSocketGet(string server)

{

//定義一些必要的變數以及一條要發送到伺服器的字串

Encoding ASCII = Encoding.ASCII;

string Get = "GET / HTTP/1.1/r/nHost: " + server +

"/r/nConnection: Close/r/n/r/n";

Byte[] ByteGet = ASCII.GetBytes(Get);

Byte[] RecvBytes = new Byte[256];

String strRetPage = null;

//擷取伺服器相關的IP地址清單，其中第一項即為我們所需的

IPAddress hostadd = Dns.Resolve(server).AddressList[0];

//根據獲得的伺服器的IP地址建立一個終結點，連接埠為預設的80

IPEndPoint EPhost = new IPEndPoint(hostadd, 80);

//建立一個Socket執行個體

Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream,

ProtocolType.Tcp );

try

{

//用上面所取得的終結點串連到伺服器

s.Connect(EPhost);

}

catch(Exception se)

{

MessageBox.Show("串連錯誤："+se.Message,"提示資訊",

MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

if (!s.Connected)

{

strRetPage = "不能串連到伺服器！";

return strRetPage;

}

try

{

//向伺服器發送GET命令

s.Send(ByteGet, ByteGet.Length, SocketFlags.None);

}

catch(Exception ce)

{

MessageBox.Show("發送錯誤："+ce.Message,"提示資訊",

MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

//接收頁面資料，直到所有位元組接收完畢

Int32 bytes = s.Receive(RecvBytes, RecvBytes.Length, 0);

strRetPage = "以下是在伺服器" + server + "上的預設網頁：/r/n";

strRetPage = strRetPage + ASCII.GetString(RecvBytes, 0, bytes);

while (bytes > 0)

{

bytes = s.Receive(RecvBytes, RecvBytes.Length, SocketFlags.None);

strRetPage = strRetPage + ASCII.GetString(RecvBytes, 0, bytes);

}

//禁用並關閉Socket執行個體

s.Shutdown(SocketShutdown.Both);

s.Close();

return strRetPage;

}

private void Download_Click(object sender, System.EventArgs e)

{

//將所讀取的字串轉換為位元組數組

byte[] content=Encoding.ASCII.GetBytes(DoSocketGet(ServerAddress.Text));

try

{

//建立檔案流對象執行個體

FileStream fs=new FileStream(Filename.Text,FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite);

//寫入檔案

fs.Write(content,0,content.Length);

}

catch(Exception fe)

{

MessageBox.Show("檔案建立/寫入錯誤:"+fe.Message,"提示資訊",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

}

}

}

以上程式在Windows 2000伺服器版、Visual Studio.Net中文正式版下調試通過