C#的Socket編程

Microsoft.Net Framework爲應用程序訪問Internet提供了分層的、可擴展的以及受管轄的網絡服務，其名字空間System.Net和System.Net.Sockets包含豐富的類能夠開發多種網絡應用程序。.Net類採用的分層結構容許應用程序在不一樣的控制級別上訪問網絡，開發人員能夠根據須要選擇針對不一樣的級別編制程序，這些級別幾乎囊括了Internet的全部須要--從socket套接字到普通的請求/響應，更重要的是，這種分層是能夠擴展的，可以適應Internet不斷擴展的須要。

拋開ISO/OSI模型的7層構架，單從TCP/IP模型上的邏輯層面上看，.Net類能夠視爲包含3個層次：請求/響應層、應用協議層、傳輸層。WebReqeust和WebResponse 表明了請求/響應層，支持Http、Tcp和Udp的類組成了應用協議層，而Socket類處於傳輸層。能夠以下示意：

     可見，傳輸層位於這個結構的最底層，當其上面的應用協議層和請求/響應層不能知足應用程序的特殊須要時，就須要使用這一層進行Socket套接字編程。

     而在.Net中，System.Net.Sockets 命名空間爲須要嚴密控制網絡訪問的開發人員提供了 Windows Sockets (Winsock) 接口的託管實現。System.Net 命名空間中的全部其餘網絡訪問類都創建在該套接字Socket實現之上，如TCPClient、TCPListener 和 UDPClient 類封裝有關建立到 Internet 的 TCP 和 UDP 鏈接的詳細信息；NetworkStream類則提供用於網絡訪問的基礎數據流等，常見的許多Internet服務均可以見到Socket的蹤跡，如Telnet、Http、Email、Echo等，這些服務儘管通信協議Protocol的定義不一樣，可是其基礎的傳輸都是採用的Socket。

      其實，Socket能夠象流Stream同樣被視爲一個數據通道，這個通道架設在應用程序端（客戶端）和遠程服務器端之間，然後，數據的讀取（接收）和寫入（發送）均針對這個通道來進行。

      可見，在應用程序端或者服務器端建立了Socket對象以後，就可使用Send/SentTo方法將數據發送到鏈接的Socket,或者使用Receive/ReceiveFrom方法接收來自鏈接Socket的數據；

      針對Socket編程，.NET 框架的 Socket 類是 Winsock32 API 提供的套接字服務的託管代碼版本。其中爲實現網絡編程提供了大量的方法，大多數狀況下，Socket 類方法只是將數據封送到它們的本機 Win32 副本中並處理任何須要的安全檢查。若是你熟悉Winsock API函數，那麼用Socket類編寫網絡程序會很是容易，固然，若是你未曾接觸過，也不會太困難，跟隨下面的解說，你會發覺使用Socket類開發windows 網絡應用程序原來有規可尋，它們在大多數狀況下遵循大體相同的步驟。

在使用以前，你須要首先建立Socket對象的實例，這能夠經過Socket類的構造方法來實現：

public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);

      其中，addressFamily 參數指定 Socket 使用的尋址方案，socketType 參數指定 Socket 的類型，protocolType 參數指定 Socket 使用的協議。

下面的示例語句建立一個 Socket，它可用於在基於 TCP/IP 的網絡（如 Internet）上通信。

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

      若要使用 UDP 而不是 TCP，須要更改協議類型，以下面的示例所示：

Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

      一旦建立 Socket，在客戶端，你將能夠經過Connect方法鏈接到指定的服務器，並經過Send/SendTo方法向遠程服務器發送數據，然後能夠經過Receive/ReceiveFrom從服務端接收數據；而在服務器端，你須要使用Bind方法綁定所指定的接口使Socket與一個本地終結點相聯，並經過Listen方法偵聽該接口上的請求，當偵聽到用戶端的鏈接時，調用Accept完成鏈接的操做，建立新的Socket以處理傳入的鏈接請求。使用完 Socket 後，記住使用 Shutdown 方法禁用 Socket，並使用 Close 方法關閉 Socket。其間用到的方法/函數有：

Socket.Connect方法:創建到遠程設備的鏈接 
public void Connect(EndPoint remoteEP)（有重載方法） 
Socket.Send 方法:從數據中的指示位置開始將數據發送到鏈接的 Socket。 
public int Send(byte[], int, SocketFlags);(有重載方法) 
Socket.SendTo 方法 將數據發送到特定終結點。 
public int SendTo(byte[], EndPoint);（有重載方法） 
Socket.Receive方法:將數據從鏈接的 Socket 接收到接收緩衝區的特定位置。 
public int Receive(byte[],int,SocketFlags); 
Socket.ReceiveFrom方法：接收數據緩衝區中特定位置的數據並存儲終結點。 
public int ReceiveFrom(byte[], int, SocketFlags, ref EndPoint); 
Socket.Bind 方法：使 Socket 與一個本地終結點相關聯： 
public void Bind( EndPoint localEP ); 
Socket.Listen方法：將 Socket 置於偵聽狀態。 
public void Listen( int backlog ); 
Socket.Accept方法:建立新的 Socket 以處理傳入的鏈接請求。 
public Socket Accept(); 
Socket.Shutdown方法:禁用某 Socket 上的發送和接收 
public void Shutdown( SocketShutdown how ); 
Socket.Close方法:強制 Socket 鏈接關閉 
public void Close();

      能夠看出，以上許多方法包含EndPoint類型的參數，在Internet中，TCP/IP 使用一個網絡地址和一個服務端口號來惟一標識設備。網絡地址標識網絡上的特定設備；端口號標識要鏈接到的該設備上的特定服務。網絡地址和服務端口的組合稱爲終結點，在 .NET 框架中正是由 EndPoint 類表示這個終結點，它提供表示網絡資源或服務的抽象，用以標誌網絡地址等信息。.Net同時也爲每一個受支持的地址族定義了 EndPoint 的子代；對於 IP 地址族，該類爲 IPEndPoint。IPEndPoint 類包含應用程序鏈接到主機上的服務所需的主機和端口信息，經過組合服務的主機IP地址和端口號，IPEndPoint 類造成到服務的鏈接點。

用到IPEndPoint類的時候就不可避免地涉及到計算機IP地址，.Net中有兩種類能夠獲得IP地址實例：

      IPAddress類：IPAddress 類包含計算機在 IP 網絡上的地址。其Parse方法可將 IP 地址字符串轉換爲 IPAddress 實例。下面的語句建立一個 IPAddress 實例：

      IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.1.2");

      Dns 類：向使用 TCP/IP Internet 服務的應用程序提供域名服務。其Resolve 方法查詢 DNS 服務器以將用戶友好的域名（如"host.contoso.com"）映射到數字形式的 Internet 地址（如 192.168.1.1）。Resolve方法 返回一個 IPHostEnty 實例，該實例包含所請求名稱的地址和別名的列表。大多數狀況下，可使用 AddressList 數組中返回的第一個地址。下面的代碼獲取一個 IPAddress 實例，該實例包含服務器 host.contoso.com 的 IP 地址。

IPHostEntry ipHostInfo = Dns.Resolve("host.contoso.com"); 
IPAddress ipAddress = ipHostInfo.AddressList[0];

      你也可使用GetHostName方法獲得IPHostEntry實例：

IPHosntEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("host.contoso.com")

      在使用以上方法時，你將可能須要處理如下幾種異常：

SocketException異常：訪問Socket時操做系統發生錯誤引起

ArgumentNullException異常：參數爲空引用引起

ObjectDisposedException異常：Socket已經關閉引起

      在掌握上面得知識後，下面的代碼將該服務器主機（ host.contoso.com的 IP 地址與端口號組合，以便爲鏈接建立遠程終結點：

IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ipAddress,11000);

      肯定了遠程設備的地址並選擇了用於鏈接的端口後，應用程序能夠嘗試創建與遠程設備的鏈接。下面的示例使用現有的 IPEndPoint 實例與遠程設備鏈接，並捕獲可能引起的異常：

try { 
s.Connect(ipe);//嘗試鏈接 
} 
//處理參數爲空引用異常 
catch(ArgumentNullException ae) { 
Console.WriteLine("ArgumentNullException : {0}", ae.ToString()); 
} 
//處理操做系統異常 
catch(SocketException se) { 
Console.WriteLine("SocketException : {0}", se.ToString()); 
} 
catch(Exception e) { 
Console.WriteLine("Unexpected exception : {0}", e.ToString()); 
}

      須要知道的是：Socket 類支持兩種基本模式：同步和異步。其區別在於：在同步模式中，對執行網絡操做的函數（如 Send 和 Receive）的調用一直等到操做完成後纔將控制返回給調用程序。在異步模式中，這些調用當即返回。

      另外，不少時候，Socket編程視狀況不一樣須要在客戶端和服務器端分別予以實現，在客戶端編制應用程序向服務端指定端口發送請求，同時編制服務端應用程序處理該請求，這個過程在上面的闡述中已經說起；固然，並不是全部的Socket編程都須要你嚴格編寫這兩端程序；視應用狀況不一樣，你能夠在客戶端構造出請求字符串，服務器相應端口捕獲這個請求，交由其公用服務程序進行處理。如下事例語句中的字符串就向遠程主機提出頁面請求：

string Get = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + server + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n";

      遠程主機指定端口接受到這一請求後，就可利用其公用服務程序進行處理而不須要另行編制服務器端應用程序。

      綜合運用以上闡述的使用Visual C#進行Socket網絡程序開發的知識，下面的程序段完整地實現了Web頁面下載功能。用戶只需在窗體上輸入遠程主機名（Dns 主機名或以點分隔的四部分表示法格式的 IP 地址）和預保存的本地文件名，並利用專門提供Http服務的80端口，就能夠獲取遠程主機頁面並保存在本地機指定文件中。若是保存格式是.htm格式，你就能夠在Internet瀏覽器中打開該頁面。適當添加代碼，你甚至能夠實現一個簡單的瀏覽器程序。

實現此功能的主要源代碼以下：

//"開始"按鈕事件 private void button1_Click(object sender, System.EventArgs e) { //取得預保存的文件名 string fileName=textBox3.Text.Trim(); //遠程主機 string hostName=textBox1.Text.Trim(); //端口 int port=Int32.Parse(textBox2.Text.Trim()); //獲得主機信息 IPHostEntry ipInfo=Dns.GetHostByName(hostName); //取得IPAddress[] IPAddress[] ipAddr=ipInfo.AddressList; //獲得ip IPAddress ip=ipAddr[0]; //組合出遠程終結點 IPEndPoint hostEP=new IPEndPoint(ip,port); //建立Socket 實例 Socket socket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp); try { //嘗試鏈接 socket.Connect(hostEP); } catch(Exception se) { MessageBox.Show("鏈接錯誤"+se.Message,"提示信息 ,MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //發送給遠程主機的請求內容串 string sendStr="GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + hostName + "\r\nConnection: Close\r\n\r\n"; //建立bytes字節數組以轉換髮送串 byte[] bytesSendStr=new byte[1024]; //將發送內容字符串轉換成字節byte數組 bytesSendStr=Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr); try { //向主機發送請求 socket.Send(bytesSendStr,bytesSendStr.Length,0); } catch(Exception ce) { MessageBox.Show("發送錯誤:"+ce.Message,"提示信息 ,MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //聲明接收返回內容的字符串 string recvStr=""; //聲明字節數組，一次接收數據的長度爲1024字節 byte[] recvBytes=new byte[1024]; //返回實際接收內容的字節數 int bytes=0; //循環讀取，直到接收完全部數據 while(true) { bytes=socket.Receive(recvBytes,recvBytes.Length,0); //讀取完成後退出循環 if(bytes<=0) break; //將讀取的字節數轉換爲字符串 recvStr+=Encoding.ASCII.GetString(recvBytes,0,bytes); } //將所讀取的字符串轉換爲字節數組 byte[] content=Encoding.ASCII.GetBytes(recvStr); try { //建立文件流對象實例 FileStream fs=new FileStream(fileName,FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite); //寫入文件 fs.Write(content,0,content.Length); } catch(Exception fe) { MessageBox.Show("文件建立/寫入錯誤:"+fe.Message,"提示信息",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information); } //禁用Socket socket.Shutdown(SocketShutdown.Both); //關閉Socket socket.Close(); } }