Visual C#.Net 网络程序开发-Socket篇第1/2页

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简介

在本篇文章中，我们将学习如何通过C#语言使用Socket API进行网络编程。Socket是通信终端之间进行双向字节流的机制，是网络应用程序开发的基本组件之一。我们将学习Socket的原理，了解如何创建Socket的实例以及如何通过Socket进行数据传输。

Socket的原理

Socket基于IP地址和端口号来向网络发送和接收数据。IP地址是互联网络中每一个节点的唯一标识符，而端口号是IP地址上的16位数字，用于标识一个应用程序所使用的TCP或UDP协议下的一个端口。

Socket的实现基于计算机网络层次模型中的传输层，在TCP/IP协议中，Socket使用向下两个协议来实现网络通信：IP协议和TCP或UDP协议。IP协议负责将数据包从源主机传输到目的主机，而TCP或UDP负责将数据包从源主机传输到目的进程。使用Socket API，程序员可以通过TCP或UDP协议进行网络通信。

创建Socket实例

创建Socket实例是使用Socket API进行网络编程的第一步。在C#中，我们可以使用System.Net.Sockets名字空间下的Socket类来创建Socket实例。示例如下：

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace SocketDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        }
    }
}

在上面的示例中，我们使用AddressFamily.InterNetwork枚举值来指定我们将使用的IP地址族为IPv4，使用SocketType.Stream枚举值来指定我们将使用的传输层协议为TCP。

数据传输

创建Socket实例之后，我们就可以使用它来进行数据传输了。在C#中，我们可以使用Socket类的Send和Receive方法来发送和接收数据。示例如下：

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace SocketDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

            byte[] sendData = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, World!");
            socket.Send(sendData, 0, sendData.Length, SocketFlags.None);

            byte[] receiveData = new byte[1024];
            int receiveLength = socket.Receive(receiveData);
            string receiveMessage = Encoding.ASCII.GetString(receiveData, 0, receiveLength);

            Console.WriteLine(receiveMessage);
        }
    }
}

在上面的示例中，我们首先将要发送的数据“Hello, World!”转换为字节数组sendData，然后使用Socket的Send方法将该字节数组发送出去。接着，我们使用一个大小为1024的字节数组receiveData，表示接收缓存区，并调用Receive方法来接收网络上的数据，该方法会返回接收到的字节数。最后，我们使用Encoding.ASCII.GetString方法将接收到的字节数组转换为字符串，并在控制台输出。

示例

示例1

我们可以编写一个简单的客户端程序，使用Socket实现向服务器发送一条消息并接收服务器的响应。

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace SocketDemo
{
    class Client
    {
        private Socket _socket;

        public Client()
        {
            _socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        }

        public void Connect(string host, int port)
        {
            IPAddress ipAddress = IPAddress.Parse(host);
            IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(ipAddress, port);
            _socket.Connect(remoteEP);
        }

        public void Send(string message)
        {
            byte[] sendData = Encoding.ASCII.GetBytes(message);
            _socket.Send(sendData, 0, sendData.Length, SocketFlags.None);
        }

        public string Receive()
        {
            byte[] receiveData = new byte[1024];
            int receiveLength = _socket.Receive(receiveData);
            string receiveMessage = Encoding.ASCII.GetString(receiveData, 0, receiveLength);
            return receiveMessage;
        }

        public void Close()
        {
            _socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
            _socket.Close();
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Client client = new Client();
            client.Connect("127.0.0.1", 8888);
            client.Send("Hello, Server!");
            string receiveMessage = client.Receive();
            Console.WriteLine(receiveMessage);
            client.Close();
        }
    }
}

在上面的示例中，我们先定义了一个Client类，它封装了与服务器进行通信的Sockt实例以及相关的方法。Connect方法用于连接服务器，Send方法用于向服务器发送消息，Receive方法用于接收服务器的响应，Close方法用于关闭Socket连接。

在Main方法中，我们先创建了一个Client实例，然后调用Connect方法连接服务器。接着，使用Send方法向服务器发送一条消息“Hello, Server!”，并使用Receive方法接收服务器的响应。最后，使用Close方法关闭Socket连接。

示例2

我们可以编写一个简单的服务器程序，使用Socket实现监听客户端请求并返回一个消息。

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace SocketDemo
{
    class Server
    {
        private Socket _listener;

        public Server(int port)
        {
            _listener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            _listener.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, port));
            _listener.Listen(10);
        }

        public void Start()
        {
            Socket handler = null;
            try
            {
                handler = _listener.Accept();
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int bytesRec = handler.Receive(buffer);
                string data = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRec);
                Console.WriteLine($"Received: {data}");

                byte[] msg = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Client!");
                handler.Send(msg);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine(e.ToString());
            }
            finally
            {
                handler.Shutdown(SocketShutdown.Both);
                handler.Close();
            }
        }

        public void Stop()
        {
            _listener.Close();
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Server server = new Server(8888);
            server.Start();
            server.Stop();
        }
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个Server类，它封装了一个Socket实例以及相关的方法。当Server的Start方法被调用时，Socket会一直监听端口直到有客户端连接。一旦有客户端连接，Accept方法会返回一个新的Socket实例，它与客户端的Socket建立连接。然后，我们使用Receive方法接收客户端发送的消息，并使用Send方法向客户端发送一条消息“Hello, Client!”。最后，我们关闭连接。