C#網路編程初步之TCP

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原文：http://blog.csdn.net/mymonkey110/article/details/6841347

　　　閱讀背景：本文針對有C#的初學者而寫的，主要講解如何利用C#進行網路編程。如果你已經有一些網路編程的經驗（只需要懂得網路編程的基本常識即可），並且理解C#的基本文法，那麼這篇文章可以很快地帶你進入C#網路編程的世界。如果你的基礎不好，也不要緊，我相信這篇文章也會有你需要的內容。

網路編程基礎複習：

 

 

      圖1. TCP編程基本模型

        相信很多人看到圖1應該不會陌生，這是一個利用TCP進行通訊的經典模型圖。我想大家都應該把這張圖記在心中。在此我就不講述中每個API的意思了，百度一下，你就知道。我想說的是，難道你不覺得這麼編程很累嗎? 我們需要去調用每個API函數，然後每個判斷傳回值是多少，如果你忘記了哪個API的參數形式還得去查MSDN，這種時間花費是巨大的，尤其當你做應用程式層的快速開發時。

        圖2是利用UDP通訊時的編程基本模型，這個模型較為簡單，但是應用極為廣泛，相比TCP而言，我本人覺得利用UDP通訊是一門更為高深的技術，因為它是不需連線的，換言之，它的效率與靈活度就更高些。

 

圖2. UDP編程基本模型

        在此我補充一點，關於何時利用TCP通訊、何時利用UDP通訊的問題。他們的特性其實已經決定了他們的適用範圍。在進行大資料量、持續串連時，我們使用TCP，例如FTP協議；而在進行小規模資料、突發性高的通訊時，我們使用UDP，例如聊天程式。但是，這並不是絕對的事情。例如流媒體通訊，它是大數量、持續的通訊，但是使用的是UDP協議，為什麼呢？——因為我們不關心丟失的幀，人的肉眼是無法識別出少量的幀丟失的。那麼使用UDP通訊就可以大幅度提高效率，降低網路負載。

C#之TCP編程

• 如何建立一個通訊端？

我們先來看看利用Winsock2是如何建立一個通訊端的：

首先，我們要載入通訊端庫，然後再建立通訊端。大致代碼如下:

1. WORD wVersion=MAKEWORD(2,2);  
2. WSADATA wsaData;  
3. if(WSAStartup(wVersion,&wsaData))  
4. {  
5. WSACleanup();  
6. returnFALSE;  
7. }  
8.    
9. m_sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,NULL,0,0);  
10. if(m_sock==INVALID_SOCKET)  
11. {  
12.         MessageBox("建立通訊端失敗！");  
13.         return FALSE;  
14. } 

        難道你不覺得利用Winsock2建立一個通訊端很費勁嗎？如果你在Linux環境中變成倒是可以省掉載入通訊端的部分，但是卻只能反覆的調用API，這樣也是很費時的事情。那我們再看看看利用C#是如何幫你簡化工作的。這裡我會介紹TCPClient類。

        以上是從MSDN上截取的一段話，可見我們利用TCPClient還處理與TCP通訊相關的操作。TCPClient有四個建構函式，每個建構函式的用法是有不同的。這裡我補充一個知識，那就是端地址在C#中描述。我們知道，我們用一個IP地址和一個連接埠號碼就可以表示一個端地址。在C#中我們利用IPEndPoint類來表示一個端地址，本人經常利用如下的建構函式來建立一個IPEndPoint類。

1. IPEndPoint localEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);   

這樣來表示一個端地址是不是比建立一個struct sockaddr_in的結構體來的快呢？

• 如何綁定一個端地址？

       我們已經建立了一個端地址，也構造了通訊端（TCPClient類），那麼如何將二者綁定起來呢?也許你已經發現了，在建立TCPClient的時候我們其實就可以綁定端地址了。如果你使用的TCPClient tcp_Client=new TCPClient()的建構函式來建立的TCPClient,那麼系統會認為你沒有人為的制定端地址，而會自動幫你制定端地址，在建立用戶端的TCPClient時我們常常這樣做，因為我們不關心用戶端的端地址。如果是伺服器監聽呢？在伺服器監聽時我們會使用例外一個類，叫做TCPListener，接下來我會講到。我們可以利用TCPClient(IPEndPoint)來構造一個綁定到固定端地址的TCPClient類。例如：

1. TcpClient tcp_Client = new TcpClient(localEP); 

• 如何監聽通訊端？

       到現在為此我們還沒討論如何監聽一個通訊端。在傳統的socket編程中，我們建立一個通訊端，然後把它綁定到一個端地址，而後調用Listen()來監聽通訊端。而在C#中，我們利用TCPListener來幫我們完成這些工作。讓我們先來看看如何在C#監聽通訊端。

1. IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666);  
2. TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);  
3. Listener.Start(10);  

        我們首先建立需要綁定的端地址，而後建立監聽類，並利用其建構函式將其綁定到端地址，然後調用Start(int number)方法來真正實施監聽。這與我們傳統的socket編程不同。以前我們都是先建立一個socket，然後再建立一個sockaddr_in的結構體。我想你應該開始感受到了C#的優勢了，它幫我們省去了很多低級、繁瑣的工作，讓我們能夠真正專註於我們的軟體架構和設計思想。

• 如何接受用戶端串連？

接聽通訊端後面自然就是接受TCP串連了。我們利用下面一句話來完成此工作：

1. TcpClient remoteClient =Listener.AcceptTcpClient();  

        類似於accept函數來返回一個socket,利用TCPListener類的AcceptTcpClient方法我們可以得到一個與用戶端建立了串連的TCPClient類，而由TCPClient類來處理以後與用戶端的通訊工作。我想你應該開始理解為什麼會存在TCPClient和TCPListener兩個類了。這兩個類的存在有著更加明細的區分，讓監聽和後續的通訊真正分開，讓程式員也更加容易理解和使用了。

這裡我還得補充一點：監聽是一個非阻塞的操作（Listener.Start()），而接受串連是一個阻塞操作(Listener.AcceptTcpClient)。

說了這麼多，還不如來個執行個體來的明確。接下來，我會通過一個簡單的控制台聊天程式來如何使用這些。先貼代碼吧！

伺服器端：

1. using System;  
2. using System.Collections.Generic;  
3. using System.Linq;  
4. using System.Text;  
5. using System.Net;  
6. using System.Net.Sockets;  
7.    
8. namespace Demo  
9. {  
10.     class Program  
11.     {  
12.         static void Main(string[]args)  
13.         {  
14.             byte[]SendBuf = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello,Client!"); //發給用戶端的訊息；  
15.             IPEndPointlocalEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"),6666); //本地端地址  
16.             TcpListenerListener = new TcpListener(localEP);  //建立監聽類，並綁定到指定的端地址  
17.             Listener.Start(10);  //開始監聽                                                              
18.             Console.WriteLine("Server is listening...");                             
19.             TcpClientremoteClient = Listener.AcceptTcpClient();  //等待串連（阻塞）  
20.             Console.WriteLine("Client:{0} connected!",remoteClient.Client.RemoteEndPoint.ToString()) ;//列印用戶端串連資訊；  
21.             remoteClient.Client.Send(SendBuf);//發送歡迎資訊；  
22.             remoteClient.Close();   //關閉串連；  
23.         }  
24.     }  
25. }

用戶端:

1. using System;  
2. using System.Collections.Generic;  
3. using System.Linq;  
4. using System.Text;  
5. using System.Net;  
6. using System.Net.Sockets;  
7.   
8. namespace Demo_Client  
9. {  
10.     class Program  
11.     {  
12.         static void Main(string[] args)  
13.         {  
14.             byte[] RecvBuf=new byte[1024];  //申請接收緩衝；  
15.             int RecvBytes = 0; //接收位元組數；  
16.             string recvmsg=null; //接收訊息；  
17.   
18.             IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 6666);  //遠程伺服器端地址；  
19.             TcpClient remoteServer = new TcpClient(); //建立TCPClient類來與伺服器通訊；  
20.             remoteServer.Connect(remoteEP);  //調用connect方法串連遠端伺服器；  
21.             Console.WriteLine("I‘m using {0}.", remoteServer.Client.LocalEndPoint);//列印自己使用的端地址；  
22.             RecvBytes=remoteServer.Client.Receive(RecvBuf);//接受伺服器發送過來的訊息；  
23.             recvmsg=Encoding.UTF8.GetString(RecvBuf,0,RecvBytes); //將接受到的位元組碼轉化為string類型；  
24.             Console.WriteLine("Server says:{0}.", recvmsg);  //列印歡迎資訊；  
25.         }  
26.     }  
27. }

      在C#網路編程中，我們要用到兩個名空間，分別是System.Net和System.Net.Socket。可能有人會有這樣的疑惑，幹嘛要申請一個Byte數組。我們知道，在傳統socket編程中，我們都是用char*來發送或者接受訊息的，其實char*和Byte[]是同源的。他們都是一個Byte，而使用Byte[]能更易於人們理解和轉化為其他類型。我們知道網路間傳輸的位元組流，而Byte[]剛好符合了這個思想。如果對以上類的用法不理解或者不熟悉的話，建議查看MSDN，上面講解的很詳細。

現在看看運行效果：

 

圖3 運行效果（左為伺服器，右為用戶端）

       好啦，到這裡我們C#網路編程初步之TCP基本上算告一段落了，我只講解了最為基礎的部分，僅做拋磚引玉的作用。每個類的使用千變萬化，希望你能找到最適合自己使用方法。現在你可以對比以前類似程式的代碼了，看看我前面有沒有說錯。而且，越到後來你會越來越體會到C#人性化的一面。

      後期的博文中，我會更新C#網路編程初步之UDP.本人更喜歡利用UDP來進行通訊，至於為什麼我已經說過了。以後，我會逐步寫一些網路編程的進階內容，例如非同步通訊、多線程編程，並關注程式員經常遇到的一些棘手問題，比如TCP邊界的確定等等。有機會，我也會同大家討論網路編程中常用的軟體設計思想與架構。

C#網路編程初步之TCP