用C#實現基于TCP協議的網絡通訊

發布時間: 2009-10-23 15:12 閱讀: 15197 次推薦: 4 [收藏]

　　TCP協議是一個基本的網絡協議，基本上所有的網絡服務都是基于TCP協議的，如HTTP,FTP等等，所以要了解網絡編程就必須了解基于TCP協議的編程。然而TCP協議是一個龐雜的體系，要徹底的弄清楚它的實現不是一天兩天的功夫，所幸的是在.net framework環境下，我們不必要去追究TCP協議底層的實現，一樣可以很方便的編寫出基于TCP協議進行網絡通訊的程序。

　　要進行基于TCP協議的網絡通訊，首先必須建立同遠程主機的連接，連接地址通常包括兩部分——主機名和端口，如www.yesky.com:80中，www.yesky.com就是主機名，80指主機的80端口，當然，主機名也可以用IP地址代替。當連接建立之后，就可以使用這個連接去發送和接收數據包，TCP協議的作用就是保證這些數據包能到達終點并且能按照正確的順序組裝起來。

　　在.net framework的類庫（Class Library）中，提供了兩個用于TCP網絡通訊的類，分別是TcpClient和TcpListener。由其英文意義顯而易見，TcpClient類是基于TCP協議的客戶端類，而TcpListener是服務器端，監聽(Listen)客戶端傳來的連接請求。TcpClient類通過TCP協議與服務器進行通訊并獲取信息，它的內部封裝了一個Socket類的實例，這個Socket對象被用來使用TCP協議向服務器請求和獲取數據。因為與遠程主機的交互是以數據流的形式出現的，所以傳輸的數據可以使用.net framework中流處理技術讀寫。在我們下邊的例子中，你可以看到使用NetworkStream類操作數據流的方法。

　　在下面的例子中，我們將建立一個時間服務器，包括服務器端程序和客戶端程序。服務器端監聽客戶端的連接請求，建立連接以后向客戶端發送當前的系統時間。
　　先運行服務器端程序，下面截圖顯示了服務器端程序運行的狀況：
　　然后運行客戶端程序，客戶端首先發送連接請求到服務器端，服務器端回應后發送當前時間到客戶端，這是客戶端程序的截圖：
　　發送完成后，服務器端繼續等待下一次連接：
　　通過這個例子我們可以了解TcpClient類的基本用法，要使用這個類，必須使用System.Net.Socket命名空間，本例用到的三個命名空間如下：

using System; 
using System.Net.Sockets; 
using System.Text;//從字節數組中獲取字符串時使用該命名空間中的類

　　首先討論一下客戶端程序，開始我們必須初始化一個TcpClient類的實例：

TcpClient client = new TcpClient(hostName, portNum);

　　然后使用TcpClient類的GetStream()方法獲取數據流，并且用它初始化一個NetworkStream類的實例：

NetworkStream ns = client.GetStream();

　　注意，當使用主機名和端口號初始化TcpClient類的實例時，直到跟服務器建立了連接，這個實例才算真正建立，程序才能往下執行。如果因為網絡不通，服務器不存在，服務器端口未開放等等原因而不能連接，程序將拋出異常并且中斷執行。
　　建立數據流之后，我們可以使用NetworkStream類的Read()方法從流中讀取數據，使用Write()方法向流中寫入數據。讀取數據時，首先應該建立一個緩沖區，具體的說，就是建立一個byte型的數組用來存放從流中讀取的數據。Read()方法的原型描述如下：

public override int Read(in byte[] buffer,int offset,int size)

　　buffer是緩沖數組，offset是數據（字節流）在緩沖數組中存放的開始位置，size是讀取的字節數目，返回值是讀取的字節數。在本例中，簡單地使用該方法來讀取服務器反饋的信息：

byte[] bytes = new byte[1024];//建立緩沖區 
int bytesRead = ns.Read(bytes, 0, bytes.Length);//讀取字節流

　　然后顯示到屏幕上：

Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(bytes,0,bytesRead));

　　最后不要忘記關閉連接：

client.Close();

　　下面是本例完整的程序清單：

using System; 
using System.Net.Sockets; 
using System.Text; 
namespace TcpClientExample 
{ 
　　public class TcpTimeClient 
　　{ 
　　private const int portNum = 13;//服務器端口，可以隨意修改 
　　private const string hostName = "127.0.0.1";//服務器地址，127.0.0.1指本機 
　　[STAThread] 
　　static void Main(string[] args) 
　　　　{ 
　　　　try 
　　　　　　  { 
　　　　　　　Console.Write("Try to connect to "+hostName+":"+portNum.ToString()+"\r\n"); 
　　　　　　　　TcpClient client = new TcpClient(hostName, portNum); 
　　　　　　　　NetworkStream ns = client.GetStream(); 
　　　　　　　　byte[] bytes = new byte[1024]; 
　　　　　　　　int bytesRead = ns.Read(bytes, 0, bytes.Length); 
　　　　　　　　Console.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(bytes,0,bytesRead)); 
　　　　　　　　client.Close(); 
　　　　　　　　Console.ReadLine();
　　　　　　　　//由于是控制臺程序，故為了清楚的看到結果，可以加上這句 
　　　　　　 } 
　　　　　　catch (Exception e) 
　　　　　　{ 
　　　　　　　　Console.WriteLine(e.ToString()); 
　　　　　　} 
　　　} 
　　} 
}

　　上面這個例子清晰地演示了客戶端程序的編寫要點，下面我們討論一下如何建立服務器程序。這個例子將使用TcpListener類，在13號端口監聽，一旦有客戶端連接，將立即向客戶端發送當前服務器的時間信息。

　　TcpListener的關鍵在于AcceptTcpClient()方法，該方法將檢測端口是否有未處理的連接請求，如果有未處理的連接請求，該方法將使服務器同客戶端建立連接，并且返回一個TcpClient對象，通過這個對象的GetStream方法建立同客戶端通訊的數據流。事實上，TcpListener類還提供一個更為靈活的方法AcceptSocket()，當然靈活的代價是復雜，對于比較簡單的程序，AcceptTcpClient()已經足夠用了。此外，TcpListener類提供Start()方法開始監聽，提供Stop()方法停止監聽。
　　首先我們使用端口初始化一個TcpListener實例，并且開始在13端口監聽：

private const int portNum = 13; 
TcpListener listener = new TcpListener(portNum); 
listener.Start();//開始監聽

　　如果有未處理的連接請求，使用AcceptTcpClient方法進行處理，并且獲取數據流：

TcpClient client = listener.AcceptTcpClient(); 
NetworkStream ns = client.GetStream();

　　然后，獲取本機時間，并保存在字節數組中，使用NetworkStream.Write()方法寫入數據流，然后客戶端就可以通過Read()方法從數據流中獲取這段信息：

byte[] byteTime = Encoding.ASCII.GetBytes(DateTime.Now.ToString()); 
ns.Write(byteTime, 0, byteTime.Length); 
ns.Close();//不要忘記關閉數據流和連接 
client.Close();

　　服務器端程序完整的程序清單如下：

using System; 
using System.Net.Sockets; 
using System.Text; 
namespace TimeServer 
{ 
　　class TimeServer 
　　{ 
　　　　private const int portNum = 13; 
　　　　[STAThread] 
　　　　static void Main(string[] args) 
　　　　{ 
　　　　　　bool done = false; 
　　　　　　TcpListener listener = new TcpListener(portNum); 
　　　　　　listener.Start(); 
　　　　　　while (!done) 
　　　　　　{ 
　　　　　　　　Console.Write("Waiting for connection..."); 
　　　　　　　　TcpClient client = listener.AcceptTcpClient(); 
　　　　　　　　Console.WriteLine("Connection accepted."); 
　　　　　　　　NetworkStream ns = client.GetStream(); 
　　　　　　　　byte[] byteTime = Encoding.ASCII.GetBytes(DateTime.Now.ToString()); 
　　　　　　　　try 
　　　　　　　　{ 
　　　　　　　　　　ns.Write(byteTime, 0, byteTime.Length); 
　　　　　　　　　　ns.Close(); 
　　　　　　　　　　client.Close(); 
　　　　　　　　} 
　　　　　　　　catch (Exception e) 
　　　　　　　　{ 
　　　　　　　　　　Console.WriteLine(e.ToString()); 
　　　　　　　　} 
　　　　　　} 
　　　　　　listener.Stop(); 
　　　　} 
　　} 
}