這個系列文章將會對C#的網(wǎng)絡編程常用方法和編程技巧進行記錄。本文主要記錄基于TCP/IP協(xié)議的本地客戶端與華為云電腦上運行的服務端進行通信的編程過程。

C#常用網(wǎng)絡通信類

IPEndPoint類

EndPoint可以理解為終端，IPEndPoint理解為以IP方式解釋這個終端
這個類是EndPoint抽象類的實現(xiàn)類。
Socket對象有兩個類型，一個是RemoteEndPoint類，另一個是LocalEndPoint類，即一個是遠程終端，另一個是本地終端。
屬性Address：使用IPv4表示的地址；
屬性Port：使用int表示的端口號（0-65535），一般數(shù)值選擇10000以上會比較好，可以避免其他應用占用沖突的問題。

Socket類

Socket類既可以用在服務端的開發(fā)，也可以用在客戶端的開發(fā)，構造時需要三個參數(shù)：
1.參數(shù)AddressFamily：指定使用的IPv4地址InterNetwork；
2.參數(shù)SocketType：指定使用流式傳輸Stream；
3.參數(shù)ProtocolType：指定協(xié)議類型Tcp
類方法：
1.Bind()方法：綁定IP與端口，這樣就成為了服務器，可以監(jiān)聽指定IP的特定端口；
2.Listen()方法：置為監(jiān)聽狀態(tài)，參數(shù)是允許的最大掛起數(shù)。
3.Accept()方法：接收客戶端的連接，返回一個Socket對象，此方法會阻塞當前的線程，即如果程序主線程執(zhí)行到Accept()方法的時候，主線程會停止并且等待客戶端的連接而導致后面的代碼無法執(zhí)行，因此在使用的過程中一般需要配合多線程操作執(zhí)行這個方法，結合多線程的尾遞歸來允許接收多個客戶端的連接。
4.Receive()方法：接收客戶端發(fā)送過來的消息，以字節(jié)為單位進行操作，此方法同樣會阻塞當前的線程，故同樣需要開啟新的線程來執(zhí)行這個方法。
5.Send()方法：發(fā)送消息，以字節(jié)為單位。

在本地計算機創(chuàng)建客戶端

首先需要創(chuàng)建一個Socket對象，通過如下代碼：

public class ClientControl
{
  private Socket clientSocket;

  public ClientControl()  // 方法名稱與類名相同，即為構造函數(shù)
  {
    clientControl = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  }
}

接下來我們需要創(chuàng)建一個連接服務端的方法,這樣我們就可以調用這個連接方法并且傳入ip地址的字符串和整數(shù)型的端口號就可以了。

public void Connect(string ip, int port)
{
  clientSocket.Connect(ip, port);
}

在云端計算機創(chuàng)建服務端

首先需要創(chuàng)建一個Socket對象，通過如下代碼：

public class ServerControl
{
  private Socket serverSocket;

  public ServerControl()  // 方法名稱與類名相同，即為構造函數(shù)
  {
    serverControl = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  }
}

接下來我們需要啟動服務器，一般會把下面的代碼添加到一個新的方法中，然后在服務端的主函數(shù)中調用這個方法來啟動服務器的相關服務。

serverSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("xxx.xx.xx.xxx"), xxxxx/*端口號*/));

這里通過parse方法將一個字符串IP地址轉換成IPAddress所需要的十六進制表示的IP地址，但是這樣做的弊端是如果這個程序轉移到其他機器上運行，還需要注意修改這里的IP地址的設置值，因此我們還可以嘗試下面的方法：

serverSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, xxxxx/*端口號*/));

接下來我們需要服務器對我們設置的端口進行監(jiān)聽

serverSocket.Listen(10);  // 開啟監(jiān)聽，最大掛起數(shù)設置為10

以上內容設置完成之后，我們就需要使能客戶端的連接，接收客戶端的連接，并且返回這個客戶端的Socket對象

Socket client = serverSocket.Accept();  // 注意，這個Accept方法會掛起當前線程

如果我們想獲得連接的客戶端的ip地址、分配的端口等屬性信息，我們可以通過返回的Socket對象來查看，但是Socket對象無法直接獲得ip和端口等屬性，我們需要調用Socket對象中的RemoteEndPoint方法，因為從服務器的角度來說，客戶端屬于遠端的終端。另外一個值得注意的地方就是Socket.RemoteEndPoint是一個EndPoint類型的抽象類，仍然無法直接獲得ip地址和端口等屬性信息，因此我們需要將這個抽象類用IPEndPoint的類型來解釋：

IPEndPoint point = client.RemoteEndPoint as IPEndPoint;

此時，我們就可以獲得point對象的Address屬性和Port端口屬性

Console.WriteLine(point.Address);  // 控制臺輸出客戶端ip地址
Console.WriteLine(point.Port);        // 控制臺輸出客戶端端口

通過上面的在客戶端和服務器端分別創(chuàng)建工程代碼，我們就成功實現(xiàn)了一個最簡單的服務端與客戶端的連接，現(xiàn)在服務端啟動調試，然后再啟動客戶端的調試，如果沒有報錯，那么就實現(xiàn)了最簡單基于TCP/IP通信協(xié)議的通信過程。

存在的問題

通過上面的代碼創(chuàng)建的客戶端和服務器，由于我們在編程的時候沒有采用多線程和循環(huán)結構，因此服務端最多只能連接一個客戶端，并且雙方都不具備發(fā)送消息的功能，因此下面我們還需要進行完善。

多線程——解決服務端連接多個客戶端的問題

之前說到過，Accept()方法是會阻塞當前的線程的，因此我們需要將這個方法放入新的線程之中。

第一步、將服務端接收客戶端的代碼封裝成一個方法

private void Accept()
{
  Socket client = serverSocket.Accept();  // 注意，這個Accept方法會掛起當前線程

  Accept();  // 尾遞歸循環(huán)執(zhí)行代碼
}

第二步、在服務端的開啟服務方法中啟動多線程，當然了，如果你把所有綁定端口監(jiān)聽端口等操作都放在了構造函數(shù)中的話，那么你可以在構造函數(shù)中啟動多線程

Thread threadAccept = new Thread(Accept);  // 將前面我們寫的Accept方法添加到多線程進程之中
threadAccept.IsBackground = true;  // 設置此線程是否是背景線程：如果設置為true表示主線程結束的時候此背景線程會立即結束，
//如果設置為false則即使主線程結束，此線程也不會結束。
threadAccept.Start();  // 啟動線程

這樣當我們啟動主機后，在啟動多個客戶端，服務端都可以響應。

客戶端向服務端發(fā)送消息

通過send方法發(fā)送消息，此方法接收一個字節(jié)數(shù)組byte[]類型作為參數(shù)，因此我們需要把字符串類型的數(shù)據(jù)轉換成字節(jié)數(shù)組類型。

public void Send(string msg)
{
  clientSocket.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(msg));  // 將字符串轉換成字節(jié)數(shù)組
}

服務器接收客戶端的消息

類似地，在服務端我們通過receive方法來接收來自客戶端的消息，這個方法接收一個字節(jié)數(shù)組作為參數(shù)，同時返回一個int類型的值表示接收到的字節(jié)個數(shù)，接收到的內容將會存放在傳入的字節(jié)數(shù)組參數(shù)之中。

byte[] msg = new byte[1024];  // 創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組
int msgLen = client.Receive(msg);
strMsg = Encoding.UTF8.GetString(msg, 0, msgLen);  // 將接收到的字符數(shù)組轉換為字符串，第二個參數(shù)表示轉換起始為止
// 第三個參數(shù)表示轉換結束位置

值得注意的是Receive方法也會阻塞當前的線程，只要程序執(zhí)行到這個指令，就會一直等待客戶端發(fā)來消息，如果客戶端不發(fā)送就會一直等待，后續(xù)代碼無法繼續(xù)執(zhí)行，因此我們仍然需要將這個方法放入新的線程之中，和前面開啟新線程的方法類似，區(qū)別在于我們需要向這個方法之中傳入client對象，因為新線程的數(shù)量隨著客戶端接入的數(shù)量增加，不同的線程應該處理不同的客戶端，對于需要傳遞參數(shù)的多線程的開啟，需要注意多線程中傳遞的參數(shù)只能是object對象，在線程實現(xiàn)方法中，我們需要對object對象進行解釋，例子如下：

private void Receive(object obj)  // 線程實現(xiàn)方法
{
  Socket client = obj as Socket;  // 將obj參數(shù)解釋為Socket對象
  byte[] msg = new byte[1024];  // 創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組
  int msgLen = client.Receive(msg);
  strMsg = Encoding.UTF8.GetString(msg, 0, msgLen);  // 將接收到的字符數(shù)組轉換為字符串，第二個參數(shù)表示轉換起始為止
  // 第三個參數(shù)表示轉換結束位置
  Receive(client)  // 尾遞歸
}

多線程的啟動如下：

Thread threadAccept = new Thread(Receive);  // 將前面我們寫的Accept方法添加到多線程進程之中
threadAccept.IsBackground = true;  // 設置此線程是否是背景線程：如果設置為true表示主線程結束的時候此背景線程會立即結束，
//如果設置為false則即使主線程結束，此線程也不會結束。
threadAccept.Start(client);  // 啟動線程，并且傳遞參數(shù)client

解決問題——客戶端斷開連接

上面的代碼可以實現(xiàn)客戶端向服務端發(fā)送消息，服務端接收消息，但是如果遇到客戶端主動關閉程序下線，服務端就會拋出異常，問題發(fā)生的地方就在于服務端的Receive方法處，因為client對象已經斷開，receive方法就會出現(xiàn)錯誤，因此在這個地方我們需要進行try catch的異常處理環(huán)節(jié)。

try
{
  byte[] msg = new byte[1024];  // 創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組
  int msgLen = client.Receive(msg);
  strMsg = Encoding.UTF8.GetString(msg, 0, msgLen);  
}
catch(Exception ex)
{
  //…………下線處理………………
}

服務端向客戶端發(fā)送消息

與客戶端向服務端發(fā)送消息一樣，通過client.Send()方法向客戶端發(fā)送消息。

客戶端接收服務端發(fā)送消息

與前面一樣，通過clientSocket.Receive()方法接收服務器消息，注意需要開啟新線程防止阻塞。