【Stream—7】NetworkStream相關知識分享

来源:https://www.cnblogs.com/xiaomowang/archive/2019/11/27/11941041.html
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一、NetworkStream的作用 和先前的流有所不同，NetworkStream的特殊性可以在它的命名空間中得以瞭解（System.Net.Sockets），聰明的你馬上就會反應過來：既然是在網路中傳輸的流，那必然有某種協議或者規則約束他，不錯，這種協議就是Tcp/Ip協議。這個是什麼東西？別急 ...


一、NetworkStream的作用

和先前的流有所不同，NetworkStream的特殊性可以在它的命名空間中得以瞭解（System.Net.Sockets），聰明的你馬上就會反應過來：既然是在網路中傳輸的流，那必然有某種協議或者規則約束他，不錯，這種協議就是Tcp/Ip協議。這個是什麼東西？別急，我先讓大家瞭解以下NetworkStream的作用：如果伺服器和客戶端之間基於TCP連接的，他們之間能夠依靠一個穩定的位元組流進行相互傳輸信息，這也是NetworkStream的最關鍵的作用，有了這個神奇的協議，NetworkStream便能向其他流一樣在網路中（進行點對點的傳輸），這種傳輸的效率和速度是非常高的（UDP也很快，稍後再介紹），如果大家對這個概念還不是很清晰的話，別怕，後文中我會更詳細的說明。

這裡有5點大家先瞭解以下就行：

1、NetworkStream只能在具有TCP/IP協議之中，如果用在UDP中編譯不報錯，會報異常。

2、NetworkStream是面向連接的。

3、在網路中利用流的形式傳遞信息。

4、必須藉助Socket（也稱之為流式socket），或者使用一些返回的返回值，例如TcpClient類的GetStream方法。

5、用法和普通流方法幾乎一模一樣，但具有特殊性。

二、簡單介紹一下TCP/IP協議和相關層次

提到協議相信許多初學者或者沒搞過這塊的朋友會一頭霧水，不過別怕，協議也是人定的，肯定能搞懂：

其實協議可以這麼理解，是人為制定的為某個活動定義的一系列規則和約束，就好比足球比賽的紅牌黃牌，這是由世界足聯制定的協議或者規範，一旦不按這個協議，足球賽肯定會一片混亂。

進入正題：

TCP/IP

全稱：Transmission Control Protocol/Internet Protocol（傳輸控制協議/網際網路互聯協議，又名網路通訊協議）

這個便是互聯網通信中的最基本協議，tcp/ip定義了電子設備如何進入到互聯網，以及數據如何在互聯網中傳遞。既然有了協議，但是空頭支票還是不行的，就好比足聯制定了這些規則，但是沒有裁判在球場上來實施這些規則一樣，tcp/ip協議也有它自己的層次結構，關於他的層次結構，大家看圖就能明白：

 

 發送數據：

大家不用刻板的取理解這個協議，我還是用我們最普通的瀏覽網頁來給大家講解一下，首先，打開瀏覽器輸入一個Url，這時候，應用成會判斷這個要求是否是http的，然後，http會將請求信息交給傳輸層來執行，傳輸層主要負責信息流的格式化並且提供一個可靠的傳輸，這時候，TCP和UDP這兩個協議在這裡起作用了，TCP協議規定：接收端必鬚髮回確認，並且加入分組丟失，必須重新發送，接著網路層得到這些需要發送的數據，（網路中的IP協議非常重要，不僅是IP協議，還有ARP協議（查找遠程主機MAC地址）），這時候網路層會命令網路介面層取發送這些信息（IP層主要負責的是在節點之間的數據報傳送，這裡的節點是一臺網路設備，比如電腦，大家便可以理解為網路介面層的設備），最終將請求數據發送至遠程網站主機後等待遠程主機發送來信息。

接收數據：

好了，遠程網站主機會根據請求信息（ip，數據報等等）發送一系列的網頁數據通過網線或者無線路由，回到網路介面層，然後逐級上報，通過網路層的IP然後通過傳輸層的一系列格式化，最終通過http返回至瀏覽器顯示網頁了。

基於篇幅的關係，還有其他的協議大家可以自行去瞭解學習，相信園子里很多大神都寫過關於http協議的博文，大家也可以去學習一下。

三、簡單說明一下TCP和UDP的區別

TCP：

1、TCP是面向連接的通信協議，通過三次握手建立連接

2、TCP提供的是一種可靠的數據流服務，採用“帶重傳的肯定確認”技術來實現傳輸的可靠性

UDP：

1、UDP是面向無連接的通信協議，UDP數據包括目的埠號和源埠號信息，由於通訊不需要連接，所以可以實現廣播發送

2、UDP通訊時，不需要接受方確認，屬於不可靠傳輸，可能會出現丟包現象，實際應用中要求在程式員編程驗證。

3、由於上述2點的關係，UDP傳輸速度更快，但是安全性比較差，很容易發生未知的錯誤，所以本章的NetworkStream無法使用在UDP的功能上。

四、簡單介紹下套接字（Socket）的概念

關於Socket的概念和功能可能可以寫很長的一篇文章來介紹，這裡大家把socket理解tcp/ip協議的抽象，並且能夠實現tcp/ip協議棧的工具就行，換句話說，我們可以利用socket實現客戶端和服務端雙向通信，同樣，對於socket最關鍵的理解還沒到位，很多新人或者不常用的朋友會問：socket功能到底時什麼？怎麼工作的？

再次舉個例子，女朋友打電話給我，我可以選擇接通或者拒絕，如果我接了她的電話，也就是說，我和她通過電話連接（Connect），那電話就是“Socket”，女友和我都可以時客戶端或者服務端，只要點對點就行，我們的聲音通過電話傳遞，但是具體傳輸內容不歸Socket管轄，Socket的直接任務可以歸納為以下幾點：

1、創建客戶端或服務端

2、服務端或客戶端監聽是否有服務端或客戶端傳來的連接信息（Listening）

3、創建點對點連接（Connect）

4、發送accept信息給對方，表示兩者已經建立連接，並且可以相互傳遞信息了（Send）

5、具體發送什麼信息內容不是Socket管轄的範圍，但是必須是Socket進行發送的動作

6、統里可以通過Socket去接收對方發來的信息，並加以處理

後面我們會簡單的寫一個Socket的示例

五、簡單介紹下TcpClient、TcpListener、IPEndPoint類的作用

1、TcpClient

此類事微軟基於Tcp封裝類，用於簡化Tcp客戶端的開發，主要通過構造帶入主機地址或者IPEndPoint對象，然後調用Connect進行和伺服器點對點的連接，連接成功後通過GetStream方法返回NetworkStream對象。

2、TcpListener

此類也是微軟基於Tcp封裝類，用於監聽伺服器或者客戶端的連接請求，一旦有連接請求信息，理解交給TcpClient的AcceptTcpClient方法捕獲，Start方法用於開始監聽。

3、IPEndPoint

處理IP地址和埠的封裝類

4、IPAddress

提供包含電腦在IP網路上的地址的工具類

六、使用NetworkStream的註意事項和局限性

從這裡開始，才真正的介紹NetworkStream，但前面的一再說明NetworkStream背後那個必須掌握的知識點，這樣才能在實際變成過程中很快上手，畢竟NetworkStream的工作環境和其他流有很大的差別，再回到第一節關於NetworkStream的知識點，在使用時有幾點必須註意：

1、再次強調NetworkStream是穩定的，面向連接的，所以它只適用TCP協議的環境下工作，所以一旦在UDP環境中，雖然編譯不會報錯，但是會跳出異常。

2、我們可以通過NetworkStream簡化Socket開發

3、如果要建立NetworkStream一個新的實例，則必須使用已經連接的Socket

4、NetworkStream使用後不會自動關閉提供的socket，必須使用NetworkStream構造函數時是定的socket所有權（NetworkStream的構造函數中設置）

5、NetworkStream支持非同步讀寫操作。

NetworkStream的局限性：

1、可惜的是NetworkStream基於安全上的考慮不支持Position屬性或Seek方法，尋找或改變流的位置，如果吃土強行使用會報出NotSupport的異常

2、支持傳遞數據的種類沒有直接使用Socket來的多。

七、NetworkStream的構造

1、NetworkStream(Socket socket)：

為制定的Scoket創建NetworkStream類的新實例

2、NetworkStream(Socket socket,Boolean ownsSocket)：

用來指定Socket所屬權為是定的Socket，ownsSocket表示指示NetworkStream是否擁有該Socket

3、NetworkStream(Socket socket,FileAccess fileAccess)：

用指定的訪問許可權為指定的Socket創建FileAccess值得按位組合，這些值指定授予所低通得Scoket上的NetworkStream的訪問類型

4、NetworkStream(Socket socket,FileAccess fileAccess,Boolean ownsSocket)：

以上就是NetworkStream常用的幾個構造

對於NetworkStream構造函數的理解相信大家經過前文的解釋也能夠掌握了，但是有幾點必須強調以下

1、如果用構造產生NetworkStream的實例，則必須使用連接的Socket

2、如果該NetworkStream擁有對Socket的所有權，則在使用NetworkStream的Close方法時，會同時關閉Socket，否則關閉NetworkStream時不會關閉Socket

3、能夠創建對指定Socket帶有讀寫許可權的NetworkStream

八、NetworkStream的屬性

1、CanSeek：用於指示流是否支持查找，它的值始終為false

2、DataAvailable：指示在要讀取的NetworkStream上是否有可用的數據，一般來說通過判斷這俄格屬性來判斷NetworkStream是否有數據

3、Length：NetworkStream不支持使用Length屬性，強行使用會發生NotSupportedException異常

4、Position：NetworkStream不支持使用Position屬性，強行使用會發生NotSupportedException異常

九、NetworkStream的方法

同樣，NetworkStream的方法大致重寫或繼承了Stream的方法，但是以下方法必須註意：

1、int Read(byte[] buffer,int offset,int size)

該方法將數據讀入buffer參數並返回成功讀取的位元組數，如果沒有可以讀取的數據，則Read方法返回0，Read操作將讀取儘可能多的可用數據，直至達到由size參數指定的位元組數為止。如果遠程主機關閉了連接並且已接受到所有可用數據，Read方法將立即完成並返回0位元組。

2、long Seek(long offset,SeekOrigin origin)

將流的當前位置設置為給定值，此方法當前不愁支持，總是引發NotSupportException

3、void Write(byte[] buffer,int offset,int size)

Write方法在指定的offset處啟動，並將buffer內容的size位元組發送到網路，Write方法將一直處於阻止狀態（可以用非同步解決），知道發送了請求的位元組數或引發SocktException為止，如果收到ScoketException，可以使用SocketException.ErrorCode屬性獲取特定的錯誤代碼。

十、NetworkStream的簡單示例

創建一個客戶端向服務端傳輸圖片的小示例

服務端一直監聽客戶端傳來的圖片信息

 服務端代碼：

 1     class Program
 2     {
 3         //全局tcpClient
 4         private static TcpClient _client;
 5         //文件流建立到磁碟上的讀寫流
 6         static FileStream fs=new FileStream("F:\\abc.jpg",FileMode.Create);
 7         //buffer
 8         private static int bufferlength = 200;
 9         private static byte[] buffer = new byte[bufferlength];
10         //網路流
11         private static NetworkStream _ns;
12         static void Main()
13         {
14             ConnectAndListen();
15            // Console.ReadKey();
16         }
17 
18         static void ConnectAndListen()
19         {
20             //服務端監聽任何Ip,但是埠號時80的連接
21             TcpListener listener=new TcpListener(IPAddress.Any,9090);
22             //監聽對象開始監聽
23             listener.Start();
24             while (true)
25             {
26                 Console.WriteLine("等待連接");
27                 //線程會掛在這裡,直到客戶端發來連接請求
28                 _client = listener.AcceptTcpClient();
29                 Console.WriteLine("已連接");
30                 //得到從客戶端傳過來的網路流
31                 _ns = _client.GetStream();
32                 //如果網路流中由數據
33                 if (_ns.DataAvailable)
34                 {
35                    //非同步讀取網路流中的byte信息
36                    _ns.BeginRead(buffer, 0, bufferlength, ReadAsyncCallBack, null);
37                 }
38             }
39         }
40 
41         /// <summary>
42         /// 非同步讀取回調函數
43         /// </summary>
44         /// <param name="result"></param>
45         static void ReadAsyncCallBack(IAsyncResult result)
46         {
47             int readCount;
48             //獲得每次非同步讀取數量
49             readCount = _client.GetStream().EndRead(result);
50             //如果全部讀完退出,垃圾回收
51             if (readCount<1)
52             {
53                 _client.Close();
54                 _ns.Dispose();
55                 fs.Dispose();
56                 return;
57             }
58             //將網路流中的圖片數據段順序寫入本地
59             fs.Write(buffer,0,bufferlength);
60             //再次非同步讀取
61             _ns.BeginRead(buffer, 0, bufferlength, ReadAsyncCallBack, null);
62         }
63     }

客戶端代碼：

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             SendImageToServer(@"E:\111.jpg");
 6         }
 7 
 8         static void SendImageToServer(string imgUrl)
 9         {
10             if (!File.Exists(imgUrl))
11             {
12                 return;
13             }
14             //創建一個文件流打開圖片
15             FileStream fs = File.Open(imgUrl, FileMode.Open);
16             //聲明一個byte數組接收圖片byte信息
17             byte[] fileBytes = new byte[fs.Length];
18             using (fs)
19             {
20                 //將圖片byte信息讀入byte數組中
21                 fs.Read(fileBytes, 0, fileBytes.Length);
22             }
23             //找到伺服器的IP地址
24             IPAddress address = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
25             //將建TcpClient對象實現與伺服器的連接
26             TcpClient client = new TcpClient();
27             //連接伺服器
28             client.Connect(address, 9090);
29             using (client)
30             {
31                 //連接完伺服器後便在客戶端和伺服器之間產生一個流的通道
32                 NetworkStream ns = client.GetStream();
33                 using (ns)
34                 {
35                     //通過此通道將圖片數據吸入網路流,傳向伺服器接收
36                     ns.Write(fileBytes, 0, fileBytes.Length);
37                 }
38             }
39         }
40     }

這樣就可以通過socket把圖片傳遞過去了。

好了，關於NetworkStream的相關知識就介紹到這裡了~


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