Artikelserie zur C#-Netzwerkprogrammierung (5) Socket implementiert einen asynchronen UDP-Server

In diesem Artikel vorgestellt

In .Net bietet der System.Net.Sockets-Namespace eine verwaltete Implementierung der Windows Sockets (Winsock)-Schnittstelle für Entwickler, die den Netzwerkzugriff streng kontrollieren müssen. Alle anderen Netzwerkzugriffsklassen im System.Net-Namespace basieren auf dieser Socket-Implementierung. Die Klassen TCPClient, TCPListener und UDPClient kapseln detaillierte Informationen zum Erstellen von TCP- und UDP-Verbindungen zum Internet Zugriff, Socket kann in vielen gängigen Internetdiensten wie Telnet, HTTP, E-Mail, Echo usw. gesehen werden. Obwohl diese Dienste unterschiedliche Definitionen von Kommunikationsprotokollen haben, verwendet ihre grundlegende Übertragung Socket. Tatsächlich kann Socket als Datenkanal wie ein Stream betrachtet werden. Dieser Kanal wird zwischen der Anwendung (Client) und dem Remote-Server eingerichtet. Dann erfolgt das Lesen (Empfangen) und Schreiben (Senden) von Daten über diesen Kanal .
Es ist ersichtlich, dass Sie nach dem Erstellen eines Socket-Objekts auf der Anwendungs- oder Serverseite die Send/SentTo-Methode verwenden können, um Daten an den verbundenen Socket zu senden, oder die Receive/ReceiveFrom-Methode verwenden können um Daten vom verbundenen Socket zu empfangen.
Für die Socket-Programmierung ist die Socket-Klasse von .NET Framework eine verwaltete Codeversion des Socket-Dienstes, der von der Winsock32-API bereitgestellt wird. Für die Implementierung der Netzwerkprogrammierung stehen eine Reihe von Methoden zur Verfügung. In den meisten Fällen leiten die Methoden der Socket-Klasse die Daten lediglich an ihre nativen Win32-Kopien weiter und führen alle erforderlichen Sicherheitsüberprüfungen durch. Wenn Sie mit den Winsock-API-Funktionen vertraut sind, wird es sehr einfach sein, die Socket-Klasse zum Schreiben von Netzwerkprogrammen zu verwenden. Wenn Sie noch nie damit in Berührung gekommen sind, wird es natürlich nicht allzu schwierig sein Finden Sie heraus, dass Sie die Socket-Klasse zum Entwickeln von Windows verwenden Es gibt Regeln für Webanwendungen, die in den meisten Fällen ungefähr die gleichen Schritte befolgen.

In diesem Abschnitt wird die Verwendung von Socket zur Implementierung eines leistungsstarken asynchronen UDP-Servers vorgestellt. Tatsächlich unterscheidet UDP nicht zwischen Clients und Server, aber manchmal kommunizieren wir mit dem Server über UDP.

Socket Asynchronous UDP Server

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace NetFrame.Net.UDP.Sock.Asynchronous
{
    /// <summary>
    /// SOCKET实现异步UDP服务器
    /// </summary>
    public class AsyncSocketUDPServer
    {
        #region Fields
        /// <summary>
        /// 服务器程序允许的最大客户端连接数
        /// </summary>
        private int _maxClient;

        /// <summary>
        /// 当前的连接的客户端数
        /// </summary>
        //private int _clientCount;

        /// <summary>
        /// 服务器使用的同步socket
        /// </summary>
        private Socket _serverSock;

        /// <summary>
        /// 客户端会话列表
        /// </summary>
        //private List<AsyncUDPSocketState> _clients;

        private bool disposed = false;

        /// <summary>
        /// 数据接受缓冲区
        /// </summary>
        private byte[] _recvBuffer;

        #endregion

        #region Properties

        /// <summary>
        /// 服务器是否正在运行
        /// </summary>
        public bool IsRunning { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 监听的IP地址
        /// </summary>
        public IPAddress Address { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 监听的端口
        /// </summary>
        public int Port { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 通信使用的编码
        /// </summary>
        public Encoding Encoding { get; set; }

        #endregion

        #region 构造函数

        /// <summary>
        /// 异步Socket UDP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="listenPort">监听的端口</param>
        public AsyncSocketUDPServer(int listenPort)
            : this(IPAddress.Any, listenPort,1024)
        {
        }

        /// <summary>
        /// 异步Socket UDP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="localEP">监听的终结点</param>
        public AsyncSocketUDPServer(IPEndPoint localEP)
            : this(localEP.Address, localEP.Port,1024)
        {
        }

        /// <summary>
        /// 异步Socket UDP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="localIPAddress">监听的IP地址</param>
        /// <param name="listenPort">监听的端口</param>
        /// <param name="maxClient">最大客户端数量</param>
        public AsyncSocketUDPServer(IPAddress localIPAddress, int listenPort, int maxClient)
        {
            this.Address = localIPAddress;
            this.Port = listenPort;
            this.Encoding = Encoding.Default;

            _maxClient = maxClient;
            //_clients = new List<AsyncUDPSocketState>();
            _serverSock = new Socket(localIPAddress.AddressFamily, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

            _recvBuffer=new byte[_serverSock.ReceiveBufferSize];
        }

        #endregion

        #region Method
        /// <summary>
        /// 启动服务器
        /// </summary>
        /// <returns>异步TCP服务器</returns>
        public void Start()
        {
            if (!IsRunning)
            {
                IsRunning = true;
                _serverSock.Bind(new IPEndPoint(this.Address, this.Port));
                //_serverSock.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0));

                AsyncSocketUDPState so = new AsyncSocketUDPState();
                so.workSocket = _serverSock;

                _serverSock.BeginReceiveFrom(so.buffer, 0, so.buffer.Length, SocketFlags.None,
                    ref so.remote, new AsyncCallback(ReceiveDataAsync), null);


                //EndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);

                //_serverSock.BeginReceiveFrom(_recvBuffer, 0, _recvBuffer.Length, SocketFlags.None,
                //    ref sender, new AsyncCallback(ReceiveDataAsync), sender);

                //BeginReceive 和 BeginReceiveFrom的区别是什么
                /*_serverSock.BeginReceive(_recvBuffer, 0, _recvBuffer.Length, SocketFlags.None,
                    new AsyncCallback(ReceiveDataAsync), null);*/
            }
        }

        /// <summary>
        /// 停止服务器
        /// </summary>
        public void Stop()
        {
            if (IsRunning)
            {
                IsRunning = false;
                _serverSock.Close();
                //TODO 关闭对所有客户端的连接

            }
        }

        /// <summary>
        /// 接收数据的方法
        /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        private void ReceiveDataAsync(IAsyncResult ar)
        {
            AsyncSocketUDPState so = ar.AsyncState as AsyncSocketUDPState;
            //EndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
            int len = -1;
            try
            {
                len = _serverSock.EndReceiveFrom(ar, ref so.remote);

                //len = _serverSock.EndReceiveFrom(ar, ref sender);

                //EndReceiveFrom 和 EndReceive区别
                //len = _serverSock.EndReceive(ar);
                //TODO 处理数据

                //触发数据收到事件
                RaiseDataReceived(so);
            }
            catch (Exception)
            {
                //TODO 处理异常
                RaiseOtherException(so);
            }
            finally
            {
                if (IsRunning && _serverSock != null)
                    _serverSock.BeginReceiveFrom(so.buffer, 0, so.buffer.Length, SocketFlags.None,
                ref so.remote, new AsyncCallback(ReceiveDataAsync), so);
            }
        }
        /// <summary>
        /// 发送数据
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        /// <param name="remote"></param>
        public void Send(string msg,EndPoint remote)
        {
            byte[] data = Encoding.Default.GetBytes(msg);
            try
            {
                RaisePrepareSend(null);
                _serverSock.BeginSendTo(data, 0, data.Length, SocketFlags.None, remote, new AsyncCallback(SendDataEnd), _serverSock);
            }
            catch (Exception)
            {
                //TODO 异常处理
                RaiseOtherException(null);
            }
        }

        private void SendDataEnd(IAsyncResult ar)
        {
            ((Socket)ar.AsyncState).EndSendTo(ar);
            RaiseCompletedSend(null);
        }

        #endregion

        #region 事件
        /// <summary>
        /// 接收到数据事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncSocketUDPEventArgs> DataReceived;

        private void RaiseDataReceived(AsyncSocketUDPState state)
        {
            if (DataReceived != null)
            {
                DataReceived(this, new AsyncSocketUDPEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 发送数据前的事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncSocketUDPEventArgs> PrepareSend;

        /// <summary>
        /// 触发发送数据前的事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaisePrepareSend(AsyncSocketUDPState state)
        {
            if (PrepareSend != null)
            {
                PrepareSend(this, new AsyncSocketUDPEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 数据发送完毕事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncSocketUDPEventArgs> CompletedSend;

        /// <summary>
        /// 触发数据发送完毕的事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseCompletedSend(AsyncSocketUDPState state)
        {
            if (CompletedSend != null)
            {
                CompletedSend(this, new AsyncSocketUDPEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 网络错误事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncSocketUDPEventArgs> NetError;
        /// <summary>
        /// 触发网络错误事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseNetError(AsyncSocketUDPState state)
        {
            if (NetError != null)
            {
                NetError(this, new AsyncSocketUDPEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 异常事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncSocketUDPEventArgs> OtherException;
        /// <summary>
        /// 触发异常事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseOtherException(AsyncSocketUDPState state, string descrip)
        {
            if (OtherException != null)
            {
                OtherException(this, new AsyncSocketUDPEventArgs(descrip, state));
            }
        }
        private void RaiseOtherException(AsyncSocketUDPState state)
        {
            RaiseOtherException(state, "");
        }
        #endregion

        #region Close
        /// <summary>
        /// 关闭一个与客户端之间的会话
        /// </summary>
        /// <param name="state">需要关闭的客户端会话对象</param>
        public void Close(AsyncSocketUDPState state)
        {
            if (state != null)
            {
                //_clients.Remove(state);
                //_clientCount--;
                //TODO 触发关闭事件
            }
        }
        /// <summary>
        /// 关闭所有的客户端会话,与所有的客户端连接会断开
        /// </summary>
        public void CloseAllClient()
        {
            //foreach (AsyncUDPSocketState client in _clients)
            //{
            //    Close(client);
            //}
            //_clientCount = 0;
            //_clients.Clear();
        }

        #endregion

        #region 释放
        /// <summary>
        /// Performs application-defined tasks associated with freeing, 
        /// releasing, or resetting unmanaged resources.
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            GC.SuppressFinalize(this);
        }

        /// <summary>
        /// Releases unmanaged and - optionally - managed resources
        /// </summary>
        /// <param name="disposing"><c>true</c> to release 
        /// both managed and unmanaged resources; <c>false</c> 
        /// to release only unmanaged resources.</param>
        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!this.disposed)
            {
                if (disposing)
                {
                    try
                    {
                        Stop();
                        if (_serverSock != null)
                        {
                            _serverSock = null;
                        }
                    }
                    catch (SocketException)
                    {
                        //TODO
                        RaiseOtherException(null);
                    }
                }
                disposed = true;
            }
        }
        #endregion
    }
}

Session Encapsulation Class

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;

namespace NetFrame.Net.UDP.Sock.Asynchronous
{
    public class AsyncSocketUDPState
    {
        // Client   socket.
        public Socket workSocket = null;
        // Size of receive buffer.
        public const int BufferSize = 1024;
        // Receive buffer.
        public byte[] buffer = new byte[BufferSize];
        // Received data string.
        public StringBuilder sb = new StringBuilder();

        public EndPoint remote = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
    }
}

Socket Asynchronous UDP Server Event Parameter Class

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace NetFrame.Net.UDP.Sock.Asynchronous
{
    /// <summary>
    /// SOCKET 异步UDP 事件类
    /// </summary>
    public class AsyncSocketUDPEventArgs : EventArgs
    {
        /// <summary>
        /// 提示信息
        /// </summary>
        public string _msg;

        /// <summary>
        /// 客户端状态封装类
        /// </summary>
        public AsyncSocketUDPState _state;

        /// <summary>
        /// 是否已经处理过了
        /// </summary>
        public bool IsHandled { get; set; }

        public AsyncSocketUDPEventArgs(string msg)
        {
            this._msg = msg;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncSocketUDPEventArgs(AsyncSocketUDPState state)
        {
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncSocketUDPEventArgs(string msg, AsyncSocketUDPState state)
        {
            this._msg = msg;
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
    }
}

Das Obige ist der Inhalt der Socket-Implementierung eines asynchronen UDP-Servers in der C#-Netzwerkprogrammierungsserie (5). Weitere verwandte Inhalte finden Sie auf der chinesischen PHP-Website (www.php.cn).