C＃网络编程初探.doc

我们知道C＃和C＋＋的差异之一，就是他本身没有类库，所使用的类库是.Net框架中的类库--.Net FrameWork SDK。在.Net FrameWork SDK中为网络编程提供了二个名称空间："System.Net"和"System.Net.Sockets"。C＃就是通过这二个名称空间中封装的类和方法实现网络通讯的。

　　首先我们解释一下在网络编程时候，经常遇到的几个概念：同步（synchronous）、异步（asynchronous）、阻塞（Block）和非阻塞（Unblock）：

　　所谓同步方式，就是发送方发送数据包以后，不等接受方响应，就接着发送下一个数据包。异步方式就是当发送方发送一个数据包以后，一直等到接受方响应后，才接着发送下一个数据包。而阻塞套接字是指执行此套接字的网络调用时，直到调用成功才返回，否则此套节字就一直阻塞在网络调用上，比如调用StreamReader 类的Readlin ( )方法读取网络缓冲区中的数据，如果调用的时候没有数据到达，那么此Readlin ( )方法将一直挂在调用上，直到读到一些数据，此函数调用才返回；而非阻塞套接字是指在执行此套接字的网络调用时，不管是否执行成功，都立即返回。同样调用StreamReader 类的Readlin ( )方法读取网络缓冲区中数据，不管是否读到数据都立即返回，而不会一直挂在此函数调用上。在Windows网络通信软件开发中，最为常用的方法就是异步非阻塞套接字。平常所说的C/S（客户端/服务器）结构的软件采用的方式就是异步非阻塞模式的。

　　其实在用C＃进行网络编程中，我们并不需要了解什么同步、异步、阻塞和非阻塞的原理和工作机制，因为在.Net FrameWrok SDK中已经已经把这些机制给封装好了。下面我们就用C＃开一个具体的网络程序来说明一下问题。

　　一．本文中介绍的程序设计及运行环境

　　　（1）.微软视窗2000 服务器版

　　　（2）..Net Framework SDK Beta 2以上版本

　　二．服务器端程序设计的关键步骤以及解决办法

　　在下面接受的程序中，我们采用的是异步阻塞的方式。

　　（1）.首先要要在给定的端口上面创建一个"tcpListener"对象侦听网络上面的请求。当接收到连结请求后通过调用"tcpListener"对象的"AcceptSocket"方法产生一个用于处理接入连接请求的Socket的实例。下面是具体实现代码：
//创建一个tcpListener对象，此对象主要是对给定端口进行侦听
tcpListener = new TcpListener ( 1234 ) ;
//开始侦听
tcpListener.Start ( ) ;
//返回可以用以处理连接的Socket实例
socketForClient = tcpListener.AcceptSocket ( ) ;

　　（2）.接受和发送客户端数据：

　　此时Socket实例已经产生，如果网络上有请求，在请求通过以后，Socket实例构造一个"NetworkStream"对象，"NetworkStream"对象为网络访问提供了基础数据流。我们通过名称空间"System.IO"中封装的二个类"StreamReader"和"StreamWriter"来实现对"NetworkStream"对象的访问。其中"StreamReader"类中的ReadLine ( )方法就是从"NetworkStream"对象中读取一行字符；"StreamWriter"类中的WriteLine ( )方法就是对"NetworkStream"对象中写入一行字符串。从而实现在网络上面传输字符串，下面是具体的实现代码：
try
{
//如果返回值是"true"，则产生的套节字已经接受来自远方的连接请求
if ( socketForClient.Connected )
{
ListBox1.Items.Add ( "已经和客户端成功连接！" ) ;
while ( true )
{
//创建networkStream对象通过网络套节字来接受和发送数据
networkStream = new NetworkStream ( socketForClient ) ;
//从当前数据流中读取一行字符，返回值是字符串
streamReader = new StreamReader ( networkStream ) ;
string msg = streamReader.ReadLine ( ) ;
ListBox1.Items.Add ( "收到客户端信息：" + msg ) ;
streamWriter = new StreamWriter ( networkStream ) ;
if ( textBox1.Text != "" )
{
ListBox1.Items.Add ( "往客户端反馈信息：" + textBox1.Text ) ;
//往当前的数据流中写入一行字符串
streamWriter.WriteLine ( textBox1.Text ) ;
//刷新当前数据流中的数据
streamWriter.Flush ( ) ;
}
}
}
}
catch ( Exception ey )
{
MessageBox.Show ( ey.ToString ( ) ) ;
}

　　（3）.最后别忘了要关闭所以流，停止侦听网络，关闭套节字，具体如下：
//关闭线程和流
networkStream.Close ( ) ;
streamReader.Close ( ) ;
streamWriter.Close ( ) ;
_thread1.Abort ( ) ;
tcpListener.Stop ( ) ;
socketForClient.Shutdown ( SocketShutdown.Both ) ;
socketForClient.Close ( ) ;

　　三．C＃网络编程服务器端程序的部分源代码（server.cs）：

　　由于在此次程序中我们采用的结构是异步阻塞方式，所以在实际的程序中，为了不影响服务器端程序的运行速度，我们在程序中设计了一个线程，使得对网络请求侦听，接受和发送数据都在线程中处理，请在下面的代码中注意这一点，下面是server.cs的完整代码：
using System ;
using System.Drawing ;
using System.Collections ;
using System.ComponentModel ;
using System.Windows.Forms ;
using System.Data ;
using System.Net.Sockets ;
using System.IO ;
using System.Threading ;
using System.Net ;
//导入程序中使用到的名字空间

public class Form1 : Form
{
private ListBox ListBox1 ;
private Button button2 ;
private Label label1 ;
private TextBox textBox1 ;
private Button button1 ;
private Socket socketForClient ;
private NetworkStream networkStream ;
private TcpListener tcpListener ;
private StreamWriter streamWriter ;
private StreamReader streamReader ;
private Thread _thread1 ;
private System.ComponentModel.Container components = null ;
public Form1 ( )
{
InitializeComponent ( ) ;
}
//清除程序中使用的各种资源
protected override void Dispose ( bool disposing )
{
if ( disposing )
{
if ( components != null )
{
components.Dispose ( ) ;
}
}
base.Dispose ( disposing ) ;
}
private void InitializeComponent ( )
{
label1 = new Label ( ) ;
button2 = new Button ( ) ;
button1 = new Button ( ) ;
ListBox1 = new ListBox ( ) ;
textBox1 = new TextBox ( ) ;
SuspendLayout ( ) ;
label1.Location = new Point ( 8 , 168 ) ;
label1.Name = "label1" ;
label1.Size = new Size ( 120 , 23 ) ;
label1.TabIndex = 3 ;
label1.Text = "往客户端反馈信息：" ;
//同样的方式设置其他控件,这里略去

this.Controls.Add ( button1 ) ;
this.Controls.Add ( textBox1 ) ;
this.Controls.Add ( label1 ) ;
this.Controls.Add ( button2 ) ;
this.Controls.Add ( ListBox1 ) ;
this.MaximizeBox = false ;
this.MinimizeBox = false ;
this.Name = "Form1" ;
this.Text = "C＃的网络编程服务器端！" ;
this.Closed += new System.EventHandler ( this.Form1_Closed ) ;
this.ResumeLayout ( false ) ;

}
private void Listen ( )
{
//创建一个tcpListener对象，此对象主要是对给定端口进行侦听
tcpListener = new TcpListener ( 1234 ) ;
//开始侦听
tcpListener.Start ( ) ;
//返回可以用以处理连接的Socket实例
socketForClient = tcpListener.AcceptSocket ( ) ;
try
{
//如果返回值是"true"，则产生的套节字已经接受来自远方的连接请求
if ( socketForClient.Connected )
{
ListBox1.Items.Add ( "已经和客户端成功连接！" ) ;
while ( true )
{
//创建networkStream对象通过网络套节字来接受和发送数据
networkStream = new NetworkStream ( socketForClient ) ;
//从当前数据流中读取一行字符，返回值是字符串
streamReader = new StreamReader ( networkStream ) ;
string msg = streamReader.ReadLine ( ) ;
ListBox1.Items.Add ( "收到客户端信息：" + msg ) ;
streamWriter = new StreamWriter ( networkStream ) ;
if ( textBox1.Text != "" )
{
ListBox1.Items.Add ( "往客户端反馈信息：" + textBox1.Text ) ;
//往当前的数据流中写入一行字符串
streamWriter.WriteLine ( textBox1.Text ) ;
//刷新当前数据流中的数据
streamWriter.Flush ( ) ;
}
}
}
}
catch ( Exception ey )
{
MessageBox.Show ( ey.ToString ( ) ) ;
}
}
static void Main ( )
{
Application.Run ( new Form1 ( ) ) ;
}

private void button1_Click ( object sender , System.EventArgs e )
{
ListBox1.Items .Add ( "服务已经启动！" ) ;
_thread1 = new Thread ( new ThreadStart ( Listen ) ) ;
_thread1.Start ( ) ;

}

private void button2_Click ( object sender , System.EventArgs e )
{
//关闭线程和流
networkStream.Close ( ) ;
streamReader.Close ( ) ;
streamWriter.Close ( ) ;
_thread1.Abort ( ) ;
tcpListener.Stop ( ) ;
socketForClient.Shutdown ( SocketShutdown.Both ) ;
socketForClient.Close ( ) ;
}
private void Form1_Closed ( object sender , System.EventArgs e )
{
//关闭线程和流
networkStream.Close ( ) ;
streamReader.Close ( ) ;
streamWriter.Close ( ) ;
_thread1.Abort ( ) ;
tcpListener.Stop ( ) ;
socketForClient.Shutdown ( SocketShutdown.Both ) ;
socketForClient.Close ( ) ;
}
}

　　四．客户端程序设计的关键步骤以及解决办法：　

　　（1）.连接到服务器端的指定端口：

　　我们采用的本地机既做服务器也做客户机，你可以通过修改IP地址来确定自己想要连接的服务器。我们在连接的时候采用了"TcpClient"类，此类是在较高的抽象级别（高于Socket类）上面提供TCP服务。下面代码就是连接到本地机（端口为1234），并获取响应流：
//连接到服务器端口，在这里是选用本地机器作为服务器，你可以通过修改IP地址来改变服务器
try
{
myclient = new TcpClient ( "localhost" , 1234 ) ;
}
catch
{
MessageBox.Show ( "没有连接到服务器！" ) ;
return ;
}
//创建networkStream对象通过网络套节字来接受和发送数据
networkStream = myclient.GetStream ( ) ;
streamReader = new StreamReader ( networkStream ) ;
streamWriter = new StreamWriter ( networkStream ) ;

　　（2）.实现接受和发送数据：

　　在接受和发送数据上面，我们依然采用了"NetworkStream"类，因为对他进行操作比较简单，具体实现发送和接受还是通过命名空间"System.IO"中"StreamReader"类ReadLine ( )方法和"StreamWriter"类的WriteLine ( )方法。具体的实现方法如下：
if ( textBox1.Text == "" )
{
MessageBox.Show ( "请确定文本框为非空！" ) ;
textBox1.Focus ( ) ;
return ;
}
try
{
string s ;
//往当前的数据流中写入一行字符串
streamWriter.WriteLine ( textBox1.Text ) ;
//刷新当前数据流中的数据
streamWriter.Flush ( ) ;
//从当前数据流中读取一行字符，返回值是字符串
s = streamReader.ReadLine ( ) ;
ListBox1.Items.Add ( "读取服务器端发送内容：" + s ) ;
}
catch ( Exception ee )
{
MessageBox.Show ( "从服务器端读取数据出现错误，类型为：" + ee.ToString ( ) ) ;
}

　　（3）.最后一步和服务器端是一样的，就是要关闭程序中创建的流，具体如下：
streamReader.Close ( ) ;
streamWriter.Close ( ) ;
networkStream.Close ( ) ;

　　五．客户端的部分代码：

　　由于在客户端不需要侦听网络，所以在调用上面没有程序阻塞情况，所以在下面的代码中，我们没有使用到线程，这是和服务器端程序的一个区别的地方。总结上面的这些关键步骤，可以得到一个用C＃网络编程 完整的客户端程序（client.cs），具体如下：
using System ;
using System.Drawing ;
using System.Collections ;
using System.ComponentModel ;
using System.Windows.Forms ;
using System.Data ;
using System.Net.Sockets ;
using System.IO ;
using System.Threading ;
//导入程序中使用到的名字空间
public class Form1 : Form
{
private ListBox ListBox1 ;
private Label label1 ;
private TextBox textBox1 ;
private Button button3 ;
private NetworkStream networkStream ;
private StreamReader streamReader ;
private StreamWriter streamWriter ;
TcpClient myclient ;
private Label label2 ;

private System.ComponentModel.Container components = null ;

public Form1 ( )
{
InitializeComponent ( ) ;
}
//清除程序中使用的各种资源
protected override void Dispose ( bool disposing )
{
if ( disposing )
{
if ( components != null )
{
components.Dispose ( ) ;
}
}
base.Dispose ( disposing ) ;
}
private void InitializeComponent ( )
{
label1 = new Label ( ) ;
button3 = new Button ( ) ;
ListBox1 = new ListBox ( ) ;
textBox1 = new TextBox ( ) ;
label2 = new Label ( ) ;
SuspendLayout ( ) ;
label1.Location = new Point ( 8 , 168 ) ;
label1.Name = "label1" ;
label1.Size = new Size ( 56 , 23 ) ;
label1.TabIndex = 3 ;
label1.Text = "信息：" ;
//同样方法设置其他控件
AutoScaleBaseSize = new Size ( 6 , 14 ) ;
ClientSize = new Size ( 424 , 205 ) ;
this.Controls.Add ( button3 ) ;
this.Controls.Add ( textBox1 ) ;
this.Controls.Add ( label1 ) ;
this.Controls.Add ( label2 ) ;
this.Controls.Add ( ListBox1 ) ;
this.MaximizeBox = false ;
this.MinimizeBox = false ;
this.Name = "Form1" ;
this.Text = "C＃的网络编程客户器端！" ;
this.Closed += new System.EventHandler ( this.Form1_Closed ) ;
this.ResumeLayout ( false ) ;
//连接到服务器端口，在这里是选用本地机器作为服务器你可以通过修改IP地址来改变服务器
try
{
myclient = new TcpClient ( "localhost" , 1234 ) ;
}
catch
{
MessageBox.Show ( "没有连接到服务器！" ) ;
return ;
}
//创建networkStream对象通过网络套节字来接受和发送数据
networkStream = myclient.GetStream ( ) ;
streamReader = new StreamReader ( networkStream ) ;
streamWriter = new StreamWriter ( networkStream ) ;
}
static void Main ( )
{
Application.Run ( new Form1 ( ) ) ;
}

private void button3_Click ( object sender , System.EventArgs e )
{

if ( textBox1.Text == "" )
{
MessageBox.Show ( "请确定文本框为非空！" ) ;
textBox1.Focus ( ) ;
return ;
}
try
{
string s ;
//往当前的数据流中写入一行字符串
streamWriter.WriteLine ( textBox1.Text ) ;
//刷新当前数据流中的数据
streamWriter.Flush ( ) ;
//从当前数据流中读取一行字符，返回值是字符串
s = streamReader.ReadLine ( ) ;
ListBox1.Items.Add ( "读取服务器端发送内容：" + s ) ;
}
catch ( Exception ee )
{
MessageBox.Show ( "从服务器端读取数据出现错误，类型为：" + ee.ToString ( ) ) ;
}
}

private void Form1_Closed ( object sender , System.EventArgs e )
{
streamReader.Close ( ) ;
streamWriter.Close ( ) ;
networkStream.Close ( ) ;

}
}

　　下图是编译上面二个程序后运行的界面：

　　　　图01：C＃编写网络程序运行界面

　　七．总结：

　　虽然在.Net FrameWrok SDK 中只为网络编程提供了二个命名空间，但这二个命名空间中的内容却是十分丰富的，C＃利用这二个命名空间既可以实现同步和异步，也可以实现阻塞和非阻塞。本文通过用C＃编写一个网络上信息传输的程序，展现了其丰富的内容，由于篇幅所限，更深，更强大的功能还需要读者去实践、探索。