第3章 TCP網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)

第3章TCP網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)3.1TCP程序開發(fā)主要技術(shù)3.2基于同步TCP的網(wǎng)絡(luò)聊天程序開發(fā)3.3基于異步TCP的網(wǎng)絡(luò)連天程序開發(fā)本章教學(xué)主要內(nèi)容3.1TCP程序開發(fā)主要技術(shù)3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸3.1.3同步和異步3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸套接字分為兩種：一種是面向連接的（Connection-Oriented）另一種是無(wú)連接的（Connectionless）套接字，使用TCP協(xié)議編程的套接字是建立連接的。建立兩個(gè)IP地址端點(diǎn)之間的會(huì)話，一旦建立了這種連接就可以在設(shè)備之間進(jìn)行可靠傳輸。根據(jù)連接的啟動(dòng)方式和本地套接字要連接的目標(biāo)，套接字的連接過(guò)程可分為三個(gè)階段：服務(wù)端監(jiān)聽、客戶端請(qǐng)求、確認(rèn)連接。

服務(wù)器監(jiān)聽：是指服務(wù)器套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸

客戶端請(qǐng)求：是指由客戶端的套接字提出連接請(qǐng)求，要連接的目標(biāo)是服務(wù)器的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器套接字的地址和端口號(hào)，然后再向服務(wù)器套接字提出連接請(qǐng)求。

連接確認(rèn)：是指當(dāng)服務(wù)器套接字監(jiān)聽到客戶端套接字的連接請(qǐng)求時(shí)，它就響應(yīng)客戶端套接字的請(qǐng)求，把服務(wù)器套接字的信息發(fā)給客戶端，一旦客戶端確認(rèn)了此信息，連接即可建立。而服務(wù)器套接字繼續(xù)監(jiān)聽其他客戶端套接字的連接請(qǐng)求。建立連接 服務(wù)器端：SocketlocalSocket=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp); IPHostEntrylocal=Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName());IPEndPointiep=newIPEndPoint(local.AddressList[0],1180); localSocket.Bind(iep); localSocket.Accept();3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸 客戶端：PAddressremoteHost=IPAddress.Parse("");PEndPointiep=newIPEndPoint(remoteHost,1180);SocketlocalSocket=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

localSocket.Connect(iep);3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸 發(fā)送和接收消息 服務(wù)器端： SocketclientSocket=localSocket.Accept();//建立連接后，利用Send方法向客戶端發(fā)送信息 clientSocket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes("serversendHello")); //接收客戶端信息 byte[]myresult=newByte[1024]; intreceiveNum=clientSocket.Receive(myresult); Console.WriteLine("接收客戶端消息：{0}",Encoding.ASCII.GetString(myresult));3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸 客戶端 localSocket.Connect(iep);//建立連接成功后，向服務(wù)器發(fā)送信息stringsendMessage="clientsendMessageHello"+DateTime.Now;localSocket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes(sendMessage));Console.WriteLine("向服務(wù)器發(fā)送消息:{0}",sendMessage);//接收服務(wù)器信息byte[]result=newByte[1024];3.1.1使用套接字進(jìn)行TCP傳輸localSocket.Receive(result);Console.WriteLine("接收服務(wù)器消息：{0}",Encoding.ASCII.GetString(result));關(guān)閉連接 localSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both); localSocket.Close();3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸TcpClient類TcpClient類在System.Net.Socket命名空間下。主要用于編寫客戶端程序，且需要直接利用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建TcpClient對(duì)象。而服務(wù)器端程序中是通過(guò)TcpListener對(duì)象的AcceptTcpClient方法得到TcpClient對(duì)象的，所以不需要使用TcpClient類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)創(chuàng)建TcpClient對(duì)象。構(gòu)造函數(shù)有四種重載形式TcpClient()TcpClient(AddressFamilyfamily)TcpClient(IPEndPointiep)TcpClient(stringhostname，intport)3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸（1）TcpClient()該構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的TcpClient對(duì)象，并自動(dòng)分配本機(jī)（客戶端）IP地址和端口號(hào)。利用此構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象后，還必須調(diào)用Connect方法與服務(wù)器建立連接。例如：TcpClienttcpClient=newTcpClient();tcpClient.Connect("",51888);3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸（2）TcpClient(AddressFamilyfamily)該構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的TcpClient對(duì)象也能自動(dòng)分配本機(jī)（客戶端）IP地址和端口號(hào)，但是使用AddressFamily枚舉指定使用哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。創(chuàng)建該對(duì)象后，必須調(diào)用Connect方法與服務(wù)器建立連接。例如：TcpClienttcpClient=newTcpClient(AddressFamily.InterNetwork);tcpClient.Connect("",51888);3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸（3）TcpClient(IPEndPointiep)

該構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)iep指定本機(jī)（客戶端）IP地址與端口號(hào)。當(dāng)客戶端有一個(gè)以上的IP地址時(shí)，而且程序員希望直接指定使用的IP地址和端口號(hào)，可以使用這種方式。如果使用這種方式，必須調(diào)用Connect方法與服務(wù)器建立連接。例如：IPAddress[]address=Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName());IPEndPointiep=newIPEndPoint(address[0],51888);TcpClienttcpClient=newTcpClient(iep);tcpClient.Connect("",51888);3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸（4）TcpClient(stringhostname，intport)

這是使用最方便的一種構(gòu)造函數(shù)。參數(shù)中的hostname表示要連接到的遠(yuǎn)程主機(jī)的DNS名，port表示要連接到的遠(yuǎn)程主機(jī)的端口號(hào)。該構(gòu)造函數(shù)會(huì)自動(dòng)分配最合適的本地主機(jī)IP地址和端口號(hào)，并對(duì)DNS進(jìn)行解析，然后與遠(yuǎn)程主機(jī)建立連接。例如：TcpClienttcpClient=newTcpClient("",51888);它相當(dāng)于：TcpClienttcpClient=newTcpClient();tcpClientConnect("",51888);3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸TcpClient類的常用屬性屬性含義Client獲取或設(shè)置基礎(chǔ)套接字LingerState獲取或設(shè)置有關(guān)套接字逗留時(shí)間的時(shí)間NoDelay獲取或設(shè)置一個(gè)值，該值在發(fā)送或接收緩沖區(qū)未滿時(shí)禁用延遲(true禁用延遲，默認(rèn)false)ReceiveBufferSize獲取或設(shè)置接收緩沖區(qū)的大?。J(rèn)8192字節(jié)）ReceiveTimeout獲取或設(shè)置套接字接收數(shù)據(jù)的超時(shí)時(shí)間(毫秒)SendBufferSize獲取或設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)的大?。J(rèn)8192字節(jié)）SendTimeout獲取或設(shè)置套接字發(fā)送數(shù)據(jù)的超時(shí)時(shí)間(毫秒)3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸TcpClient類的常用方法屬性含義Close釋放TcpClient實(shí)例，而不關(guān)閉基礎(chǔ)連接Connect

用指定的主機(jī)名和端口號(hào)將客戶端連接到TCP主機(jī)

BeginConnect

開始一個(gè)對(duì)遠(yuǎn)程主機(jī)連接的異步請(qǐng)求

EndConnect

異步接受傳入的連接嘗試

GetStream

獲取能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的NetworkStream對(duì)象

3.1.2使用TCP類進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸TcpClient用法舉例：TcpClienttcpClient=newTcpClient();tcpClient.Connect("contosoServer",11000);NetworkStreamnetworkStream=tcpClient.GetStream();networkStream.ReadTimeout=10;byte[]bytes=newbyte[1024];networkStream.Read(bytes,0,1024);stringdata=Encoding.UTF8.GetString(bytes);networkStream.Close();tcpClient.Close();3.1.3同步和異步利用TCP開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，.NET框架提供兩種工作方式，一種是同步工作方式（Syschronization），另一種是異步工作方式（Asynchronous）。 同步工作方式是指利用TCP編寫的程序執(zhí)行到監(jiān)聽或就收語(yǔ)句時(shí)，在未完成當(dāng)前工作（偵聽到連接請(qǐng)求或收到對(duì)方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)）前不在往繼續(xù)往下執(zhí)行。 異步工作方式是指程序執(zhí)行到監(jiān)聽或接收語(yǔ)句時(shí)，不論當(dāng)前工作是否完成，都會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行。

3.1.3同步和異步

使用同步TCP編寫服務(wù)器端程序的一般步驟為：創(chuàng)建一個(gè)包含采用的網(wǎng)絡(luò)類型、數(shù)據(jù)傳輸類型和協(xié)議類型的本地套接字對(duì)象，并將其與服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)綁定。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)Socket類或者TcpListener類完成。在指定的端口進(jìn)行監(jiān)聽，以便接受客戶端連接請(qǐng)求。 一旦接受了客戶端的連接請(qǐng)求，就根據(jù)客戶端發(fā)送的連接信息創(chuàng)建與該客戶端對(duì)應(yīng)的Socket對(duì)象或者TcpClient對(duì)象。根據(jù)創(chuàng)建的Socket對(duì)象或者TcpClient對(duì)象，分別與每個(gè)連接的客戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)傳送信息情況確定是否關(guān)閉與對(duì)方的連接。3.1.3同步和異步使用異步TCP編寫客戶端程序的一般步驟為：創(chuàng)建一個(gè)包含傳輸過(guò)程中采用的網(wǎng)絡(luò)類型、數(shù)據(jù)傳輸類型和協(xié)議類型的Socket對(duì)象或者TcpClient對(duì)象。使用Connect方法與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接。與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。完成工作后，向服務(wù)器發(fā)送關(guān)閉信息，并關(guān)閉與服務(wù)器的連接。3.2基于同步TCP的網(wǎng)絡(luò)聊天程序開發(fā)3.2.1功能介紹及界面設(shè)計(jì)3.2.2服務(wù)器程序編寫3.2.3客戶端程序編寫3.2.1功能介紹及界面設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì) 服務(wù)器界面設(shè)計(jì)3.2.1功能介紹及界面設(shè)計(jì) 客戶端設(shè)計(jì)界面3.2.1功能介紹及界面設(shè)計(jì)功能介紹服務(wù)器端運(yùn)行后點(diǎn)擊啟動(dòng)監(jiān)聽按鈕，監(jiān)聽有無(wú)試圖連接到本機(jī)的客戶端，當(dāng)偵聽到有連接到本機(jī)的客戶端并且連接成功后，服務(wù)器提示有客戶端登陸，并且服務(wù)器想客戶端發(fā)送“歡迎登陸”的歡迎消息。服務(wù)器端的listBox1上顯示所有連接到他的客戶端，并且服務(wù)器可以選擇任意連接到他的客戶端進(jìn)行聊天。3.2.1功能介紹及界面設(shè)計(jì)運(yùn)行效果3.2.2服務(wù)器程序編寫創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽類接受和處理服務(wù)器的連接請(qǐng)求。因?yàn)楫?dāng)客戶端連接成功后，服務(wù)器端要向客戶端發(fā)送歡迎消息，所以服務(wù)器的監(jiān)聽類還必須處理向客戶端發(fā)送歡迎消息服務(wù)器還要能夠向和客戶端聊天，創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送類用于向客戶端發(fā)送聊天消息。在Windows窗體應(yīng)用程序中，用戶要有必要的輸入和操作，所以在窗體類中必須也要能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能3.2.3客戶端程序編寫 客戶端與服務(wù)器端基本一樣，都要有相應(yīng)的監(jiān)聽類來(lái)監(jiān)聽和接收服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，也要有相應(yīng)的發(fā)送類向服務(wù)器發(fā)送消息和窗體類來(lái)處理用戶的輸入和操作。3.3基于異步TCP的聊天程序開發(fā)

3.3.1異步程序編程方法 3.3.2界面設(shè)計(jì) 3.3.3服務(wù)器端程序編寫 3.3.4客戶端程序編寫3.3.1異步程序編程方法使用異步TCP編程時(shí)，除了套接字有對(duì)應(yīng)的異步操作方式外，TcpListener和TcpClient類均提供了返回結(jié)果為IasyncResult類型的異步操作的方法。見(jiàn)下頁(yè)表。3.3.1異步程序編程方法類提供的方法說(shuō)明TcpListenerBeginAcceptTcpClient開始一個(gè)異步操作接受一個(gè)傳入的連接嘗試EndAcceptTcpClient異步接受傳入的連接嘗試，并創(chuàng)建新的TcpClient處理遠(yuǎn)程主機(jī)通信TcpClientBeginConnect開始一個(gè)對(duì)遠(yuǎn)程主機(jī)連接的異步請(qǐng)求EndConnect異步接受傳入的連接嘗試SocketBeginReceive開始從連接的Socket中異步接收數(shù)據(jù)EndReceive結(jié)束掛起的異步讀取BeginSend將數(shù)據(jù)異步發(fā)送到連接的SocketEndSend結(jié)束掛起的異步發(fā)送3.3.1異步程序編程方法1．BeginAcceptTcpClient方法和EndAcceptTcpClient方法回調(diào)方法中傳遞的參數(shù)只有一個(gè)，而且必須是IAsyncResult類型的接口，它表示異步操作的狀態(tài)，如果有多個(gè)狀態(tài)需要傳遞，可以將其事先封裝到某個(gè)類中

AsyncCallbackcallback=newAsyncCallback(AcceptClient); tcpListener.BeginAcceptTcpClient(callback,tcpListener); …. voidAcceptClient(IAsyncResultar) { …TcpListenermyListener=(TcpListener)ar.AsyncState;TcpClientclient=myListener.EndAcceptTcpClient(ar);…}3.3.1異步程序編程方法1．BeginAcceptTcpClient方法和EndAcceptTcpClient方法程序執(zhí)行BeginAcceptTcpClient方法后，會(huì)立即在線程池中自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)線程，同時(shí)在該線程中監(jiān)聽客戶端連接請(qǐng)求。一旦接受了客戶端連接請(qǐng)求，就通過(guò)委托執(zhí)行相應(yīng)的方法，并返回狀態(tài)信息。 publicIAsyncResultBeginAcceptTcpClient(AsyncCallbackcallback,Objectstate)參數(shù)1：AsyncCallback類型的委托,參數(shù)2：Object類型，用于將狀態(tài)信息傳遞給委托調(diào)用的方法。3.3.1異步程序編程方法2．BeginConnect方法和EndConnect方法

在BeginConnect方法操作完成前，調(diào)用該方法的線程不會(huì)阻塞，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)用獨(dú)立的線程來(lái)執(zhí)行該方法，直到與遠(yuǎn)程主機(jī)連接成功或拋出異常。publicIAsyncResult

BeginConnect(IPAddressaddress, intport,AsyncCallbackrequestCallback,Objectstate);參數(shù)：address為遠(yuǎn)程主機(jī)的IPAddress對(duì)象； port為遠(yuǎn)程主機(jī)的端口號(hào)； requestCallback為AsyncCallback類型的委托； state為包含連接操作的相關(guān)信息，當(dāng)操作完成時(shí)，此對(duì)象會(huì)被傳遞給requestCallback委托。3.3.1異步程序編程方法2．BeginConnect方法和EndConnect方法…AsyncCallbackrequestCallback=newAsyncCallback(FinishConnect);tcpClient.BeginConnect(遠(yuǎn)程主機(jī)IP或域名,遠(yuǎn)程主機(jī)端口號(hào),requestCallback,tcpClient);…voidFinishConnect(IAsyncResultar){…tcpClient=(TcpClient)ar.AsyncState;client.EndConnect(ar);…}在自定義的FinishConnect方法中，通過(guò)獲取的狀態(tài)信息得到新的TcpClient類型的對(duì)象，并調(diào)用EndConnect完成連接請(qǐng)求。3.3.1異步程序編程方法3．異步發(fā)送和接收數(shù)據(jù)publicoverrideIAsyncResultBeginWrite(byte[]buffer,intoffset,intsize,AsyncCallbackcallback,Objectstate);publicoverrideIAsyncResultBeginRead(byte[]buffer,intoffset,intsize,AsyncCallbackcallback,Objectstate);（1）buffer為字節(jié)數(shù)組，表示用來(lái)存放要發(fā)送的數(shù)據(jù)，從NetworkStream讀取的數(shù)據(jù)；（2）offset用來(lái)存放發(fā)送或讀取的數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)中的起始位置；（3）size用來(lái)存放發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；（4）callback是異步回調(diào)類型的委托（5）state包含狀態(tài)信息。3.3.2界面設(shè)計(jì)服務(wù)器端客戶端3.3.3服務(wù)器端程序編寫

1.在監(jiān)聽類中聲明一個(gè)委托ReceiveMessageDelegate用來(lái)異步接收客戶端的連接請(qǐng)求，并且寫出相應(yīng)的回調(diào)方法處理請(qǐng)求和消息。privatedelegatevoidReceiveMessageDelegate(outstringreceiveMessage);privateReceiveMessageDelegatereceiveMessageDelegate;//調(diào)用異步方法處理客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的連接請(qǐng)求和信息receiveMessageDelegate=newReceiveMessageDelegate(ReceiveMessage);//異步操作2IAsyncResultresult=receiveMessageDelegate.BeginInvoke(outreceiveString,null,null);3.3.3服務(wù)器端程序編寫

receiveMessageDelegate.EndInvoke(outreceiveString,result);其中ReceiveMessage是回調(diào)方法，用來(lái)處理客戶端的連接請(qǐng)求在發(fā)送類中聲明一個(gè)委托SendMessageDelegate用來(lái)異步發(fā)送消息給客戶端，并且寫出相應(yīng)的回調(diào)方法發(fā)送消息給客戶端。//聲明委托privatedelegatevoidSendMessageDelegate(stringsendMessage);privateSendMessageDelegatesendMessageDelegate;//調(diào)用異步方法向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)sendMessageDelegate=newSendMessageDelegate(SendMessage);//異步操作3IAsyncResultresult=sendMessageDelegate.BeginInvoke(str.ToString(),null,null);sendMessageDelegate.EndInvoke(result);其中SendMessage是回調(diào)方法，用來(lái)向客戶端發(fā)送消息3.3.4客戶端程序編寫

1.在監(jiān)聽類中聲明一個(gè)委托ReceiveMessageDelegate用來(lái)異步接收客戶端的連接請(qǐng)求，并且寫出相應(yīng)的回調(diào)方法處理請(qǐng)求和消息//聲明委托privatedelegatevoidReceiveMessageDelegate(outstringreceiveMessage);privateReceiveMessageDelegatereceiveMessageDelegate;//調(diào)用異步方法處理客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的連接請(qǐng)求和信息receiveMessageDelegate=newReceiveMessageDelegate(ReceiveMessage);//異步操作2IAsyncResultresult=receiveMessageDelegate.BeginInvoke(outreceiveString,null,nul