第04章套接字與數(shù)據(jù)流

第4章套接字與數(shù)據(jù)流4.1套接字

4.1.1面向連接的套接字

4.1.2無(wú)連接的套接字4.2數(shù)據(jù)流

4.2.1文件流

4.2.2內(nèi)存流

4.2.3網(wǎng)絡(luò)流

4.2.4StreamWriter與StreamReader類

4.2.5BinaryReader與BinaryWriter類本章教學(xué)目的

學(xué)習(xí)套接字編程的基本方法，以及數(shù)據(jù)流相關(guān)類的用法。本章教學(xué)要求（1）掌握套接字的概念及Socket類用法；（2）掌握面向連接套接字編程、無(wú)連接套接字編程基本步驟（3）掌握FileStream、MemoryStream、NetworkStream類的用法；（4）掌握StreamReader、StreamWriter、BinaryReader、

BinaryWriter類的基本用法。本章重點(diǎn)4.1套接字一個(gè)連接由它的兩個(gè)端點(diǎn)標(biāo)識(shí)，這樣的端點(diǎn)稱為套接字。4.1套接字（續(xù))套接字是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元?？梢詫⑻捉幼挚醋鞑煌鳈C(jī)間的進(jìn)程進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)。上圖連接1的一對(duì)套接字為：（3，5000）和（22，8888）上圖連接2的一對(duì)套接字為：（3，5001）和（22，8888）對(duì)于UDP協(xié)議盡管兩個(gè)進(jìn)程之間沒(méi)有建立連接，但是也同樣存在發(fā)送端點(diǎn)和接收端點(diǎn)，也同樣使用套接字的概念。4.1套接字（續(xù))套接字的類型有：流式套接字：提供了面向連接的、可靠的、數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)并且無(wú)重復(fù)的數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)，而且接收數(shù)據(jù)的順序和發(fā)送數(shù)據(jù)的順序是相同的。數(shù)據(jù)報(bào)套接字：提供了面向無(wú)連接的服務(wù),它以獨(dú)立的數(shù)據(jù)包形式發(fā)送數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度不能大于32KB)，不提供正確性檢查，也不保證各數(shù)據(jù)包的發(fā)送順序和接收順序相同，因此，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的重發(fā)、丟失等現(xiàn)象。原始套接字：用于直接訪問(wèn)協(xié)議的較低層。常用于檢驗(yàn)新的協(xié)議實(shí)現(xiàn)或訪問(wèn)現(xiàn)有服務(wù)中配置的新設(shè)備，一般不提倡直接使用原始套接字。4.1套接字（續(xù))Socket類包含在System.Net.Sockets命名空間中。一個(gè)Socket實(shí)例包含了一個(gè)本地或者一個(gè)遠(yuǎn)程端點(diǎn)的套接字信息。使用Socket類編程，由于很多細(xì)節(jié)都需要自己考慮，相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)雜一些，易出錯(cuò)。一般對(duì)套接字編程比較熟悉的人，或者使用非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（自定義的新協(xié)議）進(jìn)行編程的時(shí)候，才使用Socket類。Socket類的構(gòu)造函數(shù)為：

publicSocket(

AddressFamilyaddressFamily,//網(wǎng)絡(luò)類型

SocketTypesocketType,//套接字類型

ProtocolTypeprotocolType);//使用的協(xié)議4.1套接字（續(xù))參數(shù)含義：（1）addressFamily addressFamily表示網(wǎng)絡(luò)類型，該參數(shù)使用AddressFamily枚舉指定Socket使用的尋址方案 例如AddressFamily.InterNetwork表示IP版本4的地址。4.1套接字（續(xù))4.1套接字（續(xù))（2）socketType socketTyp指定Socket的類型，該參數(shù)使用SocketType枚舉指定使用哪種套接字。例如:

SocketType.Stream表明連接是基于流套接字

SocketType.Dgram表示連接是基于數(shù)據(jù)報(bào)套接字

SocketType.Raw表示連接基于原始套接字；詳細(xì)見課本表4-4.1套接字（續(xù))（3）protocolType protocolType指定Socket使用的協(xié)議，該參數(shù)使用ProtocolType枚舉指定使用哪種協(xié)議。例如:ProtocolType.Tcp表明連接協(xié)議是TCPProtocolType.Udp表明連接協(xié)議是UDP詳細(xì)見課本表4-34.1套接字（續(xù))Socket構(gòu)造函數(shù)的三個(gè)參數(shù)中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上的IP通信來(lái)說(shuō)，AddressFamily總是使用AddressFamily.InterNetwork枚舉值。而SocketType參數(shù)則與ProtocolType參數(shù)配合使用，不允許其他的匹配形式，也不允許混淆匹配。下表列出了可用于IP通信的組合。

SocketTypeProtocolType說(shuō)明DgramUdp無(wú)連接通信StreamTcp面向連接的通信RawIcmpInternet控制報(bào)文協(xié)議RawRaw簡(jiǎn)單IP包通信4.1.1面向連接的套接字IP連接領(lǐng)域有兩種通信類型：面向連接的（connection-oriented）無(wú)連接的（connectionless）。根據(jù)連接啟動(dòng)的方式以及本地套接字要連接的目標(biāo)，套接字之間的連接過(guò)程可以分為三個(gè)步驟：服務(wù)器監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求連接確認(rèn)4.1.1面向連接的套接字服務(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)?？蛻舳苏?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。4.1.1面向連接的套接字1.創(chuàng)建本地Socket2.調(diào)用Bind方法綁定到本地端點(diǎn)3.在指定端口監(jiān)聽Listen1.創(chuàng)建本地Socket2.Connect連接請(qǐng)求4.Accept()5.收發(fā)數(shù)據(jù)3.收發(fā)數(shù)據(jù)6.Close()4.Close()服務(wù)器客戶端4.1.1面向連接的套接字Socket()Bind()Listen()Accept()Receive()Send()Close()Socket()Connect()Send()Receive()Close()服務(wù)器端客戶端面向連接的套接字編程4.1.1面向連接的套接字同步TCP編寫服務(wù)器端程序的一般步驟為：

1)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。

2)在指定的端口進(jìn)行監(jiān)聽，以便接受客戶端連接請(qǐng)求。

3)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。

4)根據(jù)創(chuàng)建的Socket對(duì)象，分別與每個(gè)連接的客戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

5)根據(jù)傳送信息情況確定是否關(guān)閉與對(duì)方的連接。4.1.1面向連接的套接字

使用同步TCP編寫客戶端程序的一般步驟為：

1)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。

2)與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接。

3)與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

4)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。4.1.1面向連接的套接字（續(xù)）1.建立連接（服務(wù)器）IPHostEntrylocal=Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName());IPEndPointiep=newIPEndPoint(local.AddressList[0],1180);SocketlocalSocket=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);localSocket.Bind(iep);locatSocket.Listen(10);SocketclientSocket=localSocket.Accept();4.1.1面向連接的套接字（續(xù)）1.建立連接（客戶端）IPAddressremoteHost=IPAddress.Parse("");IPEndPointiep=newIPEndPoint(remoteHost,1180);SocketlocalSocket=newSocket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);localSocket.Connect(iep);4.1.1面向連接的套接字（續(xù)）2.發(fā)送、接收信息（服務(wù)器）

…… 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));4.1.1面向連接的套接字（續(xù)）2.發(fā)送、接收信息（客戶端）//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];localSocket.Receive(result);Console.WriteLine("接收服務(wù)器消息：{0}",Encoding.ASCII.GetString(result));4.1.1面向連接的套接字（續(xù)）3.關(guān)閉連接 通信完成后，必須先用Shutdown方法停止會(huì)話，然后關(guān)閉Socket實(shí)例。

例如：

sock.Shutdown(SocketShutdown.Both);sock.Close();4.1.2無(wú)連接的套接字UDP使用無(wú)連接的套接字，無(wú)連接的套接字不需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間發(fā)送連接信息。注意:

必須使用Bind方法將套接字綁定到一個(gè)本地地址和端口之后才能使用ReceiveFrom方法接收數(shù)據(jù)，如果只發(fā)送而不接收，則不需要使用Bind方法。。4.1.1面向連接的套接字1.創(chuàng)建本地Socket2.調(diào)用Bind方法綁定到本地端點(diǎn)3.接收數(shù)據(jù)Receive1.創(chuàng)建本地Socket4.發(fā)送數(shù)據(jù)Send4.接收數(shù)據(jù)Receive5.Close()5.Close()機(jī)器1機(jī)器22.調(diào)用Bind方法綁定到本地端點(diǎn)3.發(fā)送數(shù)據(jù)Send4.1.2無(wú)連接的套接字Socket()Bind()ReceiveFrom()SendTo()Close()Socket()Bind()SendTo()ReceiveFrom()Close()設(shè)備1設(shè)備2無(wú)連接套接字編程4.2數(shù)據(jù)流流（stream）是對(duì)串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（以字節(jié)為單位）的一種抽象表示，底層的設(shè)備可以是文件、外部設(shè)備、主存、網(wǎng)絡(luò)套接字等。4.2數(shù)據(jù)流流提供三種基本操作：

寫入：將數(shù)據(jù)從內(nèi)存緩沖區(qū)傳輸?shù)酵獠吭础?/p>

讀?。簩?shù)據(jù)從外部源傳輸?shù)絻?nèi)存緩沖區(qū)。

查找：重新設(shè)置流的當(dāng)前位置，以便隨機(jī)讀寫。需要注意的是，并不是所有的流類型都能夠支持查找，例如，網(wǎng)絡(luò)流沒(méi)有當(dāng)前位置的統(tǒng)一概念，因此一般不支持查找。

說(shuō)明：Stream類提供有多種操作流的方法，其中Read和Write方法是Stream類及其派生類都提供的實(shí)現(xiàn)，可支持在字節(jié)級(jí)別上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。實(shí)際的程序開發(fā)中，僅支持字節(jié)級(jí)別的數(shù)據(jù)處理會(huì)給開發(fā)人員帶來(lái)不便。4.2數(shù)據(jù)流提供字符串或二進(jìn)制方式讀取或?qū)懭肓?。?yōu)點(diǎn)：方法更靈活部分方法可解決TCP消息通信無(wú)邊界問(wèn)題4.2.1FileStream類FileStream類繼承于Stream類，一個(gè)FileStream類的實(shí)例實(shí)際上代表一個(gè)磁盤文件，使用FileStream類可以對(duì)文件系統(tǒng)上的文件進(jìn)行讀取、寫入、打開和關(guān)閉操作。

1、創(chuàng)建FileStream實(shí)例

(1)常用的構(gòu)造函數(shù)具有三個(gè)參數(shù)，例如：

FileStream(stringpath, FileModemode, FileAccessaccess)4.2.1FileStream類FileMode值用于指定當(dāng)文件不存在時(shí)是否創(chuàng)建該文件，并確定是保留還是改寫現(xiàn)有文件的內(nèi)容4.2.1FileStream類FileAccess值是枚舉的一個(gè)成員，它控制對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限。表4-10列出了FileAccess所有的枚舉形式(2)File和FileInfo類也提供了創(chuàng)建FileStream對(duì)象的方法。其中，OpenRead方法返回只讀文件流，OpenWrite方法返回只寫文件流。例如：FileStreamfs=File.OpenRead("C:\\File1.txt");4.2.1FileStream類2.讀文件在獲取FileStream實(shí)例之后，可利用FileStream對(duì)象的Read方法讀取文件中的數(shù)據(jù)。該方法用于從流中讀取字節(jié)塊并將該數(shù)據(jù)寫入給定字節(jié)數(shù)組中。其語(yǔ)法形式為：

publicoverrideint

Read(byte[]array,intoffset,

intcount)array:存儲(chǔ)從文件流中讀取的數(shù)據(jù)。

offset:array字節(jié)數(shù)組中開始寫入數(shù)據(jù)的下標(biāo)，一般為0。

size:要從文件流中讀出字節(jié)的大小返回值:從FileStream中讀取的字節(jié)數(shù)?！纠?-2】利用FileStream的Read方法從一個(gè)文本文件中讀取內(nèi)容并顯示在屏幕上。4.2.1FileStream類3.寫文件

Stream類及其所有子類都提供了Write方法，F(xiàn)ileStream類也不例外。該方法可將字節(jié)數(shù)組寫入流。語(yǔ)法形式為

publicoverridevoidWrite( byte[]buffer,//包含要寫入流的數(shù)據(jù)

intoffset,//buffer中開始寫入數(shù)據(jù)的位置

intsize//要寫入流的字節(jié)數(shù)

)【例3-3】利用FileStream的Write方法向文本文件中追加數(shù)據(jù)。4.2.2MemoryStream類MemoryStream類表示的是保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)流。由內(nèi)存流封裝的數(shù)據(jù)可以在內(nèi)存中直接訪問(wèn)。MemoryStream類的構(gòu)造函數(shù)具有多種重載形式，常用的構(gòu)造函數(shù)有：（1）MemoryStream()

該構(gòu)造函數(shù)初始分配的容量大小為0，隨著數(shù)據(jù)的不斷寫入容量可以不斷擴(kuò)展。（2）MemoryStream(Byte[])

該構(gòu)造函數(shù)獲取的MemoryStream實(shí)例根據(jù)Byte[]字節(jié)數(shù)組進(jìn)行初始化，并且實(shí)例容量大小固定即為字節(jié)數(shù)組的長(zhǎng)度。由于實(shí)例的容量不能擴(kuò)展，該構(gòu)造函數(shù)一般用于數(shù)據(jù)不發(fā)生變化的場(chǎng)合。4.2.2MemoryStream類Stringtestdata="測(cè)試數(shù)據(jù)";char[]chars=testdata.ToCharArray();Byte[]bytes=newByte[encoder.GetByteCount(chars,0,chars.Length,true)];MemoryStreammem=newMemoryStream(bytes);或者：byte[]bytes=Encoding.Unicode.GetBytes("aaasd");MemoryStreammem=newMemoryStream(bytes);（3）MemoryStream(intcapacity)

通過(guò)該構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建初始容量大小為capacity的實(shí)例，并且實(shí)例容量大小可擴(kuò)展?！纠?-4】利用MemoryStream暫存數(shù)據(jù)。4.2.3網(wǎng)絡(luò)流在System.Net.Sockets名稱空間中有一個(gè)NetworkStream類，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)套接字發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。NetworkStream類支持對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的同步或異步訪問(wèn)，它可被視為在數(shù)據(jù)來(lái)源端和接收端之間架設(shè)了一個(gè)數(shù)據(jù)通道.只用于面向連接的數(shù)據(jù)傳輸寫入操作是指從來(lái)源端內(nèi)存緩沖區(qū)到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸；讀取操作是從網(wǎng)絡(luò)上到接收端內(nèi)存緩沖區(qū)（如字節(jié)數(shù)組）的數(shù)據(jù)傳輸。4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）NetworkStream的用法1、構(gòu)造NetworkStream：（1）利用TcpClient獲取網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象，例如：

TcpClienttcpClient=newTcpClient(); tcpClient.Connect("",51888); NetworkStreamnetworkStream=client.GetStream();（2）利用Socket獲取網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象，例如：

NetworkStreammyNetworkStream=newNetworkStream(mySocket);4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）2、發(fā)送數(shù)據(jù)

publicoverridevoidWrite(byte[]buffer,intoffset,intsize)4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）3、接收數(shù)據(jù)publicoverrideintRead( [InAttribute][OutAttribute]byte[]buffer, intoffset, intsize)各參數(shù)的含義:buffer :內(nèi)存中用于存儲(chǔ)從NetworkStream讀取的數(shù)據(jù)的位置。offset:buffer中開始將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到的位置。Size:要從NetworkStream中讀取的字節(jié)數(shù)。返回值:實(shí)際從NetworkStream中讀取的字節(jié)數(shù)。4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）Write方法：NetworkStream對(duì)象的Write方法的返回值為void，該對(duì)象之所以不返回實(shí)際發(fā)送的字節(jié)數(shù)，是因?yàn)槟鼙ＷC字節(jié)數(shù)組中的數(shù)據(jù)全部發(fā)送到TCP發(fā)送緩沖區(qū)中。在使用NetworkStream對(duì)象的Write方法前最好先檢測(cè)NetworkStream對(duì)象的Writeable屬性是否為True。如果發(fā)送的全部是單行文本信息，創(chuàng)建NetworkStream對(duì)象后，使用StreamReader和StreamWriter的ReadLine和WriteLine方法更簡(jiǎn)單。4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）Read方法：調(diào)用NetworkStream類的Read方法前應(yīng)確保NetworkStream對(duì)象的CanRead屬性值有效由于有可能TCP接收緩沖區(qū)還沒(méi)有接收到對(duì)方發(fā)送過(guò)來(lái)的指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，所以Read方法有一個(gè)整型的返回值。如果遠(yuǎn)程主機(jī)關(guān)閉了套接字連接，并且此時(shí)有效數(shù)據(jù)已經(jīng)被完全接收，那么Read方法的返回值將會(huì)是0字節(jié)。4.2.3網(wǎng)絡(luò)流（續(xù)）使用NetworkStream對(duì)象時(shí)，需要注意：（1）通過(guò)DataAvailable屬性，可以迅速查看在緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù)等待讀出。（2）網(wǎng)絡(luò)流沒(méi)有當(dāng)前位置的概念，因此它不支持對(duì)數(shù)據(jù)流的查找和隨機(jī)訪問(wèn)，NetworkStream對(duì)象的CanSeek屬性始終返回false，讀取Position屬性和調(diào)用Seek方法時(shí)，都會(huì)引發(fā)NotSupportedException異常。（3）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸完成后，不要忘記用Close方法關(guān)閉NetworkStream對(duì)象。4.2.4StreamWriter與StreamReader類可以看到所有的NetworkStream、MemoryStream、FileStream類都提供了以字節(jié)為基本單位的讀寫方法，但是這種方法需要首先將待寫入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字節(jié)數(shù)組后才能夠進(jìn)行讀寫，當(dāng)操作的是使用字符編碼的文本數(shù)據(jù)時(shí)，給開發(fā)人員帶來(lái)了不便。StreamReader類主要完成以一種特定的編碼從流中讀取字符的功能，一般用于對(duì)文本數(shù)據(jù)的讀取操作；StreamWriter類則主要以特定的編碼向流中寫入字符，一般用于對(duì)文本數(shù)據(jù)的寫操作。4.2.4StreamWriter與StreamReader類1、創(chuàng)建StreamWriter實(shí)例（1）StreamWriter(Stringpath)

根據(jù)文件路徑創(chuàng)建以UTF-8編碼StreamWriter對(duì)象。例如：

StreamWritersw=newStreamWriter("C:\\file1.txt");（2）File及FileInfo類提供的CreateText方法。例如：

StreamWritersw=File.CreateText("C:\\file1.txt");4.2.4StreamWriter與StreamReader類1、創(chuàng)建StreamWriter實(shí)例（續(xù)）（3）StreamWriter(Streamstream)

直接使用流對(duì)象創(chuàng)建StreamWriter對(duì)象。例如：

FileStreamfs=newFileStream(filePath,FileMode.Open,FileAccess.ReadWrite);StreamWritersw=newStreamWriter(fs);

如果已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象，同樣可以直接對(duì)網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象進(jìn)行封裝。

NetworkStreamnetworkStream=client.GetStream();StreamWritersw=newStreamWriter(networkStream);4.2.4StreamWriter與StreamReader類2、寫入文本利用StreamWriter類將以一種特定的編碼向流中寫入字符。常見方法如下所示：

Write()：向數(shù)據(jù)流寫入數(shù)據(jù)。Write()方法只是把傳送給它的字符串寫入流，但不追加換行符，因此可以使用Write()語(yǔ)句寫入完整的句子或段落。

WriteLine()：向數(shù)據(jù)流寫入指定數(shù)據(jù)和一個(gè)換行符。

Clos