客戶端到伺服器端的通信過程及原理

學習任何東西，我們只要搞清楚其原理，就會觸類旁通。現在結和我所學，我想總結一下客戶端到伺服器端的通信過程。只有明白了原理，我們才會明白當我們程式開發過程中錯誤的問題會出現在那，才會更好的解決問題。我們首先要瞭解一個概念性的辭彙：Socket socket的英文原義是“孔”或“插座”。作為進程通信機 ...

學習任何東西，我們只要搞清楚其原理，就會觸類旁通。現在結和我所學，我想總結一下客戶端到伺服器端的通信過程。只有明白了原理，我們才會明白當我們程式開發過程中錯誤的問題會出現在那，才會更好的解決問題。

我們首先要瞭解一個概念性的辭彙：Socket

socket的英文原義是“孔”或“插座”。作為進程通信機制，取後一種意思。通常也稱作“套接字”，用於描述IP地址和埠，是一個通信鏈的句柄。(其實就是兩個程式通信用的。)socket非常類似於電話的插座。以一個電話網為例。電話的通話雙方相當於相互通信的2個程式，電話號碼可以當作是IP地址。任何用戶在通話之前，首先要占有一部電話機，相當於申請一個socket；同時要知道對方的號碼（IP地址），相當於對方有一個固定的socket。然後向對方撥號呼叫，相當於發出連接請求。對方假如在場並空閑，拿起電話話筒，雙方就可以正式通話，相當於連接成功。雙方通話的過程，是一方向電話機發出信號和對方從電話機接收信號的過程，相當於向socket發送數據和從socket接收數據。通話結束後，一方掛起電話機相當於關閉socket，撤消連接，通信完成。

以上通信是以兩個人通話做為事例來在概的說明瞭下通信，但是現在假如通信中的一個人是外國人（說英語），一個人是中國人（說普通話），他們倆相互通信的話，都不能聽明白對方說的是什麼，那麼他們的溝通就不能夠完成。但是如果我們給一個規定，給通話雙方，只能講普通話，那麼雙方溝通就沒有障礙了。這就引出來了通信協議。

有兩種類型：（Tcp協議與Udp協議）:

Tcp協議與Udp協議是在兩硬體設備上進行通信傳輸的一種數據語法。

– 流式Socket（STREAM）：

是一種面向連接的Socket，針對於面向連接的TCP服務應用，安全，但是效率低；Tcp:是以流的形式來傳的。

– 數據報式Socket（DATAGRAM）：

是一種無連接的Socket,對應於無連接的UDP服務應用.不安全(丟失,順序混亂,在接收端要分析重排及要求重發),但效率高.Udp:將數據包拆開為若幹份編號後來傳輸。在傳輸的過程中容易出現數據的丟失。但是傳輸速度要比TCP的快。

Socket的通信流程

Demo:

伺服器端：

– 申請一個socket (socketWatch)用來監聽的

– 綁定到一個IP地址和一個埠上

– 開啟偵聽，等待接授客戶端的連接

– 當有連接時創建一個用於和連接進來的客戶端進行通信的socket(socketConnection)

– 即續監聽,等侍下一個客戶的連接

代碼如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

using System.Net;//IPAdress,IPEndPoint(ip和埠)類
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.IO;

namespace MyChatRoomServer
{
    public partial class FChatServer : Form
    {
        public FChatServer()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//關閉 對 文本框  的跨線程操作檢查
        }

        Thread threadWatch = null;//負責監聽 客戶端 連接請求的 線程
        Socket socketWatch = null;//負責監聽的 套接字

        private void btnBeginListen_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //創建 服務端 負責監聽的 套接字，參數（使用IP4定址協議，使用流式連接，使用TCP協議傳輸數據）
            socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
           //獲得文本框中的 IP地址對象
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());
            //創建 包含 ip 和 port 的網路節點對象
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
            //將 負責監聽 的套接字 綁定到 唯一的IP和埠上
            socketWatch.Bind(endpoint);
            //設置監聽隊列的長度
            socketWatch.Listen(10);

            //創建 負責監聽的線程，並傳入監聽方法
            threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
            threadWatch.IsBackground = true;//設置為後臺線程
            threadWatch.Start();//開啟線程
            ShowMsg("伺服器啟動監聽成功～");
            //IPEndPoint 
            //socketWatch.Bind(
        }
        //保存了伺服器端 所有負責和客戶端通信的套接字
        Dictionary<string, Socket> dict = new Dictionary<string, Socket>();
        //保存了伺服器端 所有負責調用 通信套接字.Receive方法 的線程
        Dictionary<string, Thread> dictThread = new Dictionary<string, Thread>();

        //Socket sokConnection = null;
        /// <summary>
        /// 監聽客戶端請求的方法
        /// </summary>
        void WatchConnecting()
        {
            while (true)//持續不斷的監聽新的客戶端的連接請求
            {
                //開始監聽 客戶端 連接請求，註意：Accept方法，會阻斷當前的線程！
                Socket sokConnection = socketWatch.Accept();//一旦監聽到客戶端的請求，就返回一個負責和該客戶端通信的套接字 sokConnection
                //sokConnection.Receive
                //向 列表控制項中 添加一個 客戶端的ip埠字元串，作為客戶端的唯一標識
                lbOnline.Items.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //將 與客戶端通信的 套接字對象 sokConnection 添加到 鍵值對集合中，並以客戶端IP埠作為鍵
                dict.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), sokConnection);

                //創建 通信線程
                ParameterizedThreadStart pts = new ParameterizedThreadStart(RecMsg);
                Thread thr = new Thread(pts);
                thr.IsBackground = true;//設置為
                thr.Start(sokConnection);//啟動線程 併為線程要調用的方法RecMsg 傳入參數sokConnection

                dictThread.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), thr);//將線程 保存在 字典里，方便大家以後做“踢人”功能的時候用

                ShowMsg("客戶端連接成功！" + sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //sokConnection.RemoteEndPoint 中保存的是 當前連接客戶端的 Ip和埠
            }
        }

        /// <summary>
        /// 服務端 負責監聽 客戶端 發送來的數據的 方法
        /// </summary>
        void RecMsg(object socketClientPara)
        {
            Socket socketClient = socketClientPara as Socket;
            while (true)
            {
                //定義一個 接收用的 緩存區(2M位元組數組)
                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
                //將接收到的數據 存入 arrMsgRec 數組,並返回 真正接收到的數據 的長度
                int length=-1;
                try
                {
                    length = socketClient.Receive(arrMsgRec);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("異常：" + ex.Message);
                    //從 通信套接字 集合中 刪除 被中斷連接的 通信套接字對象
                    dict.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //從 通信線程    結合中 刪除 被終端連接的 通信線程對象
                    dictThread.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //從 列表中 移除 被中斷的連接 ip:Port
                    lbOnline.Items.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    break;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("異常：" + ex.Message);
                    break;
                }
                if (arrMsgRec[0] == 0)//判斷 發送過來的數據 的第一個元素是 0，則代表發送來的是 文字數據
                {
                    //此時 是將 數組 所有的元素 都轉成字元串，而真正接收到的 只有服務端發來的幾個字元
                    string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec,1, length-1);
                    ShowMsg(strMsgRec);
                }
                else if (arrMsgRec[0] == 1)//如果是1 ，則代表發送過來的是 文件數據(圖片/視頻/文件....)
                {
                    SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();//保存文件選擇框對象
                    if (sfd.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)//用戶選擇文件路徑後
                    {
                        string fileSavePath = sfd.FileName;//獲得要保存的文件路徑
                        //創建文件流，然後 讓文件流來 根據路徑 創建一個文件
                        using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create))
                        {
                            fs.Write(arrMsgRec, 1, length-1);
                            ShowMsg("文件保存成功：" + fileSavePath);
                        }
                    }
                }
            }
        }

        //發送消息到客戶端
        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(lbOnline.Text))
            {
                MessageBox.Show("請選擇要發送的好友");
            }
            else
            {
                string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
                //將要發送的字元串 轉成 utf8對應的位元組數組
                byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
                //獲得列表中 選中的KEY
                string strClientKey = lbOnline.Text;
                //通過key，找到 字典集合中對應的 與某個客戶端通信的 套接字的 send方法，發送數據給對方
                try
                {
                    dict[strClientKey].Send(arrMsg);
                    //sokConnection.Send(arrMsg);
                    ShowMsg("發送了數據出去：" + strMsg);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("發送時異常："+ex.Message);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("發送時異常：" + ex.Message);
                }
            }
        }

        //服務端群發消息
        private void btnSendToAll_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
            //將要發送的字元串 轉成 utf8對應的位元組數組
            byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
            foreach (Socket s in dict.Values)
            {
                s.Send(arrMsg);
            }
            ShowMsg("群發完畢！：）");
        }

        #region 顯示消息
        /// <summary>
        /// 顯示消息
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        void ShowMsg(string msg)
        {

客戶端：

– 申請一個socket(socketClient)

– 連接伺服器（指明IP地址和埠號）

代碼如下：

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

using System.Net.Sockets;

using System.Net;

using System.Threading;

namespace MyChatRoomClient

{

    public partial class FChatClient : Form

    {

        public FChatClient()

        {

            InitializeComponent();

            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;

        }

        Thread threadClient = null; //客戶端 負責 接收 服務端發來的數據消息的線程

        Socket socketClient = null;//客戶端套接字

//客戶端發送連接請求到伺服器

        private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());//獲得IP

            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));//網路節點

//創建客戶端套接字

            socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

            //向 指定的IP和埠 發送連接請求

            socketClient.Connect(endpoint);

            //客戶端 創建線程 監聽服務端 發來的消息

            threadClient = new Thread(RecMsg);

            threadClient.IsBackground = true;

            threadClient.Start();

        }

        /// <summary>

/// 監聽服務端 發來的消息

/// </summary>

        void RecMsg()

        {

            while (true)

            {

                //定義一個 接收用的 緩存區(2M位元組數組)

                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];

                //將接收到的數據 存入 arrMsgRec 數組,並返回 真正接收到的數據 的長度

               int length=  socketClient.Receive(arrMsgRec);

                //此時 是將 數組 所有的元素 都轉成字元串，而真正接收到的 只有服務端發來的幾個字元

               string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec, 0, length);

                ShowMsg(strMsgRec);

            }

        }

        void ShowMsg(string msg)

        {

            txtMsg.AppendText(msg + "\r\n");

        }

    }

}

通信過程圖