.Net Sokcet 異步編程

1、概述

　　使用Socket 進行實時通信，若是使用APM，只須要一個Socket類便可。若是使用EAP，則還須要一個SocketAsyncEventArgs類。本文以EAP的方式展開討論。

　　Socket類提供了不少屬性和操做方法，但Socket類並無提供多少自身的狀態維護，好比Connected 屬性，按文檔說法：」獲取一個值，該值指示是否 Socket 鏈接到遠程主機從上次以來 Send 或 Receive 操做「，也就說這個值只表示了上次I/O的狀態，而不是當前的，還有像Blocking 屬性，阻塞的模式纔有用。Socket類其實就是Windows socket api的一個函數及狀態描述的集合。Socket類只是給咱們提供了網絡通信的能力，並無鏈接管理功能，因此Socket編程就是個制定協議、建立會話管理、進行數據輸入輸出（封包、解包）的過程，可能還要加上業務邏輯。

2、服務端編程

　　服務端的主要的幾個功能是：端口監聽、接受鏈接、會話管理、數據傳輸管理。

一、監聽

這部分代碼比較公式化，無非啓動監聽後，將Accect動做交給SocketAsyncEventArgs類實例來完成，觸發Completed事件：

public void Start(IPEndPoint localEndPoint)
    {
        // create the socket which listens for incoming connections
        listenSocket = new Socket(localEndPoint.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        listenSocket.Bind(localEndPoint);
        // start the server with a listen backlog of 100 connections
        listenSocket.Listen(100);

        // post accepts on the listening socket
        StartAccept(null);            

        //Console.WriteLine("{0} connected sockets with one outstanding receive posted to each....press any key", m_outstandingReadCount);
        Console.WriteLine("Press any key to terminate the server process....");
        Console.ReadKey();
    }


    // Begins an operation to accept a connection request from the client 
    //
    // <param name="acceptEventArg">The context object to use when issuing 
    // the accept operation on the server's listening socket</param>
    public void StartAccept(SocketAsyncEventArgs acceptEventArg)
    {
        if (acceptEventArg == null)
        {
            acceptEventArg = new SocketAsyncEventArgs();
            acceptEventArg.Completed += new EventHandler<SocketAsyncEventArgs>(AcceptEventArg_Completed);
        }
        else
        {
            // socket must be cleared since the context object is being reused
            acceptEventArg.AcceptSocket = null;
        }

        m_maxNumberAcceptedClients.WaitOne();
        bool willRaiseEvent = listenSocket.AcceptAsync(acceptEventArg);
        if (!willRaiseEvent)
        {
            ProcessAccept(acceptEventArg);
        }
    }

    // This method is the callback method associated with Socket.AcceptAsync 
    // operations and is invoked when an accept operation is complete
    //
    void AcceptEventArg_Completed(object sender, SocketAsyncEventArgs e)
    {
        ProcessAccept(e);
    }

    private void ProcessAccept(SocketAsyncEventArgs e)
    {
        Interlocked.Increment(ref m_numConnectedSockets);
        Console.WriteLine("Client connection accepted. There are {0} clients connected to the server",
            m_numConnectedSockets);

        // Get the socket for the accepted client connection and put it into the 
        //ReadEventArg object user token
        SocketAsyncEventArgs readEventArgs = m_readWritePool.Pop();
        ((AsyncUserToken)readEventArgs.UserToken).Socket = e.AcceptSocket;

        // As soon as the client is connected, post a receive to the connection
        bool willRaiseEvent = e.AcceptSocket.ReceiveAsync(readEventArgs);
        if(!willRaiseEvent){
            ProcessReceive(readEventArgs);
        }

        // Accept the next connection request
        StartAccept(e);
    }

二、會話管理

　　對於長鏈接的話，你須要隨時知道客戶端狀態，好比長時間無數據傳輸的狀況多是網絡已經斷開了，須要將這個鏈接給釋放掉。根據Connected 屬性描述，說明Socket自身並不能感知鏈接狀況，只能經過讀寫才能肯定網絡是否斷開。若是阻塞的方式讀寫數據，那在阻塞或讀寫的時候，鏈接斷開後會發生SocketException或IOException，這容易肯定但網絡的狀況，但異步模式會有點差異，首先沒有讀寫的狀況下不會發生異常，在只有異步讀的狀況下，若是客戶沒有作Close動做直接斷開，服務端也不會報異常，也不會觸發Completed 事件，而後這個鏈接就一直掛在那邊，只到有讀寫動做。但從程序的可靠性上來說，咱們不能經過業務邏輯的讀寫來肯定鏈接狀態，而是經過一個獨立讀寫機制來實現Socket類未提供的鏈接管理功能。這在Mina.net框架裏是做爲一個KeepAlived的過慮器來實現的，在超過設定讀寫空閒時間以後往客戶端發送心跳包，以經過讀寫來確認鏈接的是否正常。當寫入數據的時候，若是這個鏈接已經斷開，則會觸發寫操做的SocketAsyncEventArgs.Completed ，事件中獲得的SocketAsyncEventArgs.BytesTransferred==0以肯定客戶端已經斷開鏈接。

　　示例代碼：

 
//用定時器定時寫數據
void KeepAlive(){
new Timer((a) =>
            {
                                byte[] ping = new byte[] { 2,0,3,0,0,0x41,3 };
                Send(ping);

                }
            }, null, 0, 1000);
}

//

private void Send(byte[] buffer)
        {
            var e1 = new SocketAsyncEventArgs();
            e1.Completed += (c, d) =>
            {

                if (d.BytesTransferred == 0)
                {

　　　　　　　　　　　　　　socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
　　　　　　　　　　　　　　socket.Close();

                }
                else
                {
                    if (e1.SocketError != SocketError.Success)
                    {
                        log.Error(e1.SocketError);
                    }
                }
            };
            e1.SetBuffer(buffer, 0, buffer.Length);
            if (!client.SendAsync(e1))
            {
                if (e1.BytesTransferred == 0)
                {
　　　　　　　　　　　　　　socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
　　　　　　　　　　　　　　socket.Close();
                }
                else
                {
                    if (e1.SocketError != SocketError.Success)
                    {
                        log.Error(e1.SocketError);
                    }
                }
            }

        }

 

2、客戶端

一、鏈接

　　客戶端鏈接到服務器也分同步鏈接與異步鏈接，但客戶端的異步鏈接存在一個問題，那就是若是服務器不可到達，異步鏈接的方式是沒有任何反饋的。以下代碼，若是遠程主機沒法鏈接，則不會拋出異常，也不會進入到Connected方法：

        private void Connected(SocketAsyncEventArgs e)
        {
            if (e.BytesTransferred == 0)
            {
                TryConnectAsyn();
            }
            else
            {
                if (e.SocketError == SocketError.Success)
                {
                    ushort h = 32;
                    ushort f = 1;
                    byte[] len = BitConverter.GetBytes(h);
                    byte[] fid = BitConverter.GetBytes(f);
                    byte[] simb = GetIdBytes(Sim);
                    byte[] login = new byte[] {
                2,len[1],len[0],fid[1],fid[0], 0x75,simb[2],simb[3],simb[4],simb[5], simb[0],simb[1],simb[2],simb[3],simb[4],simb[5],116,236,123,222,0x17,0x30,0x30,0x30, 0x30, 0x30 ,0x30 ,0x30, 0x30, 0x30, 0x31,0x0C, 0x22, 0x38, 0x4E,3 };
                    Send(login);
                    //StartReceive();
                }
                else
                {
                    TryConnectAsyn();
                }
            }
        }

        private void ConnectAsyn()
        {
            client = new Socket(SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

            try
            {
                var cs = new SocketAsyncEventArgs();
                cs.RemoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 5550);
                cs.Completed += (a, b) =>
                {
                    Connected(cs);
                };
                if (!client.ConnectAsync(cs))
                {
                    Connected(cs);
                }

            }
            catch (SocketException ex)
            {
                client.Close();
                TryConnectAsyn();
            }
            catch (Exception ex)
            {

            }

        }

二、會話管理

　　客戶端的鏈接狀態管理與服務的實現相似，區別是服務端是管理多個鏈接，客戶端只要管理一個鏈接。

3、數據傳輸

這裏主要一些粘包的處理，這個網上有不少，不贅述。