Socket介面原理及用C#語言實現
首先從原理上解釋一下采用Socket介面的網路通訊，這裡以最常用的C/S模式作為範例，首先，服務端有一個程序（或多個程序）在指定的埠等待客戶來連線，服務程式等待客戶的連線資訊，一旦連線上之後，就可以按設計的資料交換方法和格式進行資料傳輸。客戶端在需要的時刻發出向服務端的連線請求。這裡為了便於理解，提到了一些呼叫及其大致的功能。使用socket呼叫後，僅產生了一個可以使用的socket描述符，這時還不能進行通訊，還要使用其他的呼叫，以使得socket所指的結構中使用的資訊被填寫完。
在使用TCP協議時，一般服務端程序先使用socket呼叫得到一個描述符，然後使用bind呼叫將一個名字與socket描述符連線起來，對於Internet域就是將Internet地址聯編到socket。之後，服務端使用listen呼叫指出等待服務請求佇列的長度。然後就可以使用accept呼叫等待客戶端發起連線，一般是阻塞等待連線，一旦有客戶端發出連線，accept返回客戶的地址資訊，並返回一個新的socket描述符，該描述符與原先的socket有相同的特性，這時服務端就可以使用這個新的socket進行讀寫操作了。一般服務端可能在accept返回後建立一個新的程序進行與客戶的通訊，父程序則再到accept呼叫處等待另一個連線。客戶端程序一般先使用socket呼叫得到一個socket描述符，然後使用connect向指定的伺服器上的指定埠發起連線，一旦連線成功返回，就說明已經建立了與伺服器的連線，這時就可以通過socket描述符進行讀寫操作了。
.NetFrameWork為Socket通訊提供了System.Net.Socket名稱空間，在這個名稱空間裡面有以下幾個常用的重要類分別是:
·Socket類 這個低層的類用於管理連線，WebRequest，TcpClient和UdpClient在內部使用這個類。
·NetworkStream類 這個類是從Stream派生出來的，它表示來自網路的資料流
·TcpClient類 允許建立和使用TCP連線
·TcpListener類 允許監聽傳入的TCP連線請求
·UdpClient類 用於UDP客戶建立連線(UDP是另外一種TCP協議，但沒有得到廣泛的使用，主要用於本地網路
下面我們來看一個基於Socket的雙機通訊程式碼的C#版本
首先建立Socket物件的例項，這可以通過Socket類的構造方法來實現：
public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType); 其中，addressFamily 引數指定 Socket 使用的定址方案，socketType 引數指定 Socket 的型別，protocolType 引數指定 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 的網路（如 Internet）上通訊。
Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); Socket temp = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); 一旦建立 Socket，在客戶端，你將可以通過Connect方法連線到指定的伺服器（你可以在Connect方法前Bind埠，就是以指定的埠發起連線，如果不事先Bind埠號的話，系統會預設在1024到5000隨機繫結一個埠號），並通過Send方法向遠端伺服器傳送資料，而後可以通過Receive從服務端接收資料；而在伺服器端，你需要使用Bind方法繫結所指定的介面使Socket與一個本地終結點相聯，並通過Listen方法偵聽該介面上的請求，當偵聽到使用者端的連線時，呼叫Accept完成連線的操作，建立新的Socket以處理傳入的連線請求。使用完 Socket 後，使用 Close 方法關閉 Socket。
可以看出，以上許多方法包含EndPoint型別的引數，在Internet中，TCP/IP 使用一個網路地址和一個服務埠號來唯一標識裝置。網路地址標識網路上的特定裝置；埠號標識要連線到的該裝置上的特定服務。網路地址和服務埠的組合稱為終結點，在 .NET 框架中正是由 EndPoint 類表示這個終結點，它提供表示網路資源或服務的抽象，用以標誌網路地址等資訊。.Net同時也為每個受支援的地址族定義了 EndPoint 的子代；對於 IP 地址族，該類為 IPEndPoint。IPEndPoint 類包含應用程式連線到主機上的服務所需的主機和埠資訊，通過組合服務的主機IP地址和埠號，IPEndPoint 類形成到服務的連線點。
用到IPEndPoint類的時候就不可避免地涉及到計算機IP地址，System.Net名稱空間中有兩種類可以得到IP地址例項：
·IPAddress類：IPAddress 類包含計算機在 IP 網路上的地址。其Parse方法可將 IP 地址字串轉換為 IPAddress 例項。下面的語句建立一個 IPAddress 例項：
IPAddress myIP = IPAddress.Parse("192.168.0.1");
需要知道的是：Socket 類支援兩種基本模式：同步和非同步。其區別在於：在同步模式中，按塊傳輸，對執行網路操作的函式（如 Send 和 Receive）的呼叫一直等到所有內容傳送操作完成後才將控制返回給呼叫程式。在非同步模式中，是按位傳輸，需要指定傳送的開始和結束。同步模式是最常用的模式，我們這裡的例子也是使用同步模式。
下面看一個完整的例子，client向server傳送一段測試字串，server接收並顯示出來，給予client成功響應。
//client端
using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace socketsample
{
class Class1
{
static void Main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);//把ip和埠轉化為IPEndPoint例項
Socket c = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//建立一個Socket
Console.WriteLine("Conneting...");
c.Connect(ipe);//連線到伺服器
string sendStr = "hello!This is a socket test";
byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
Console.WriteLine("Send Message");
c.Send(bs, bs.Length, 0);//傳送測試資訊
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = c.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從伺服器端接受返回資訊
recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
Console.WriteLine("Client Get Message:{0}", recvStr);//顯示伺服器返回資訊
c.Close();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
}
catch (SocketException e)
{
Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
}
Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
Console.ReadLine();
}
}
}
//server端
using System;
using System.Text;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
namespace Project1
{
class Class2
{
static void Main()
{
try
{
int port = 2000;
string host = "127.0.0.1";
IPAddress ip = IPAddress.Parse(host);
IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(ip, port);
Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//建立一個Socket類
s.Bind(ipe);//繫結2000埠
s.Listen(0);//開始監聽
Console.WriteLine("Wait for connect");
Socket temp = s.Accept();//為新建連線建立新的Socket。
Console.WriteLine("Get a connect");
string recvStr = "";
byte[] recvBytes = new byte[1024];
int bytes;
bytes = temp.Receive(recvBytes, recvBytes.Length, 0);//從客戶端接受資訊
recvStr += Encoding.ASCII.GetString(recvBytes, 0, bytes);
Console.WriteLine("Server Get Message:{0}",recvStr);//把客戶端傳來的資訊顯示出來
string sendStr = "Ok!Client Send Message Sucessful!";
byte[] bs = Encoding.ASCII.GetBytes(sendStr);
temp.Send(bs, bs.Length, 0);//返回客戶端成功資訊
temp.Close();
s.Close();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException: {0}", e);
}
catch (SocketException e)
{
Console.WriteLine("SocketException: {0}", e);
}
Console.WriteLine("Press Enter to Exit");
Console.ReadLine();
}
}
}面的例子是用的Socket類，System.Net.Socket名稱空間還提供了兩個抽象高階類TCPClient和UDPClient和用於通訊流處理的NetWorkStream,讓我們看下例子
上面的例子是用的Socket類，System.Net.Socket名稱空間還提供了兩個抽象高階類TCPClient和UDPClient和用於通訊流處理的NetWorkStream,讓我們看下例子
客戶端
TcpClient tcpClient=new TcpCLient(主機IP,埠號);
NetworkStream ns=tcp.Client.GetStream();TcpListener tcpListener=new TcpListener(監聽埠);
tcpListener.Start();
TcpClient tcpClient=tcpListener.AcceptTcpClient();
NetworkStream ns=tcpClient.GetStream();服務端用TcpListener監聽,然後把連線的物件例項化為一個TcpClient,呼叫TcpClient.GetStream()方法,返回網路流例項化為一個NetworlStream流,下面就是用流的方法進行Send,Receive
如果是UdpClient的話,就直接UdpClient例項化,然後呼叫UdpClient的Send和Receive方法,需要注意的事,UdpClient沒有返回網路流的方法,就是說沒有GetStream方法,所以無法流化,而且使用Udp通訊的時候,不要伺服器監聽。
現在我們大致瞭解了.Net Socket通訊的流程，下面我們來作一個稍微複雜點的程式，一個廣播式的C/S聊天程式。
客戶端設計需要一個1個ListBox，用於顯示聊天內容，一個TextBox輸入你要說的話，一個Button傳送留言，一個Button建立連線。
點選建立連線的Button後出來一個對話方塊，提示輸入連線伺服器的IP，埠，和你的暱稱，啟動一個接受執行緒，負責接受從伺服器傳來的資訊並顯示在ListBox上面。
伺服器端2個Button，一個啟動服務，一個T掉已建立連線的客戶端，一個ListBox顯示連線上的客戶端的Ip和埠。
比較重要的地方是字串編碼的問題，需要先把需要傳送的字串按照UTF8編碼，然後接受的時候再還原成為GB2312，不然中文顯示會是亂碼。
還有一個就是接收執行緒，我這裡簡單寫成一個While(ture)迴圈，不斷判斷是否有資訊流入，有就接收，並顯示在ListBox上，這裡有問題，在.Net2.0裡面，交錯執行緒修改窗體空間屬性的時候會引發一個異常，不可以直接修改，需要定義一個委託來修改。
當客戶端需要斷開連線的時候，比如點選窗體右上角的XX，就需要定義一個
this.FormClosing += new System.Windows.Forms.FormClosingEventHandler(this.Closing);（.Net2.0是FormClosing系統事件），在Closing()函式裡面，傳送Close字元給服務端，伺服器判斷迴圈判斷所有的連線上的客戶端傳來的資訊，如果是以Close開頭，斷開與其的連線。看到這裡，讀者就會問了，如果我在聊天視窗輸入Close是不是也斷開連線呢？不是的，在聊天視窗輸入的資訊傳給伺服器的時候開頭都要加上Ip資訊和暱稱，所以不會衝突。