c# 網絡編程之tcp
一、概述
UDP和TCP是網絡通訊常用的兩個傳輸協議,C#一般可以通過Socket來實現UDP和TCP通訊,由於.NET框架通過UdpClient、TcpListener 、TcpClient這幾個類對Socket進行瞭封裝,使其使用更加方便, 本文就通過這幾個封裝過的類講解一下相關應用。
二、基本應用:連接、發送、接收
服務端建立偵聽並等待連接:
TcpListener tcpListener = new TcpListener(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9000); tcpListener.Start(); if (tcpListener.Pending()) { TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient(); Console.WriteLine("Connected"); }
服務端是通過AcceptTcpClient方法獲得TcpClient對象,而客戶端是直接創建TcpClient對象。
TcpClient tcpClient = new TcpClient(); tcpClient.Connect("127.0.0.1", 9000);
發送數據TcpClient對象創建後,發送接收都通過TcpClient對象完成。
發送數據:
TcpClient tcpClient = new TcpClient(); tcpClient.Connect("127.0.0.1", 9000); NetworkStream netStream = tcpClient.GetStream(); int Len = 1024; byte[] datas = new byte[Len]; netStream.Write(datas, 0, Len); netStream.Close(); tcpClient.Close();
接收數據:
TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient(); Console.WriteLine("Connected"); NetworkStream stream = client.GetStream(); var remote = client.Client.RemoteEndPoint; byte[] data = new byte[1024]; while (true) { if (stream.DataAvailable) { int len = stream.Read(data, 0, 1024); Console.WriteLine($"From:{remote}:Received ({len})"); } Thread.Sleep(1); }
三、 粘包問題
和UDP不太一樣,TCP連接不會丟包,但存在粘包問題。(嚴格來說粘包這個說法是不嚴謹的,因為TCP通訊是基於流的,沒有包的概念,包隻是使用者自己的理解。) 下面分析一下粘包產生的原因及解決辦法。
TCP數據通訊是基於流來實現的,類似一個隊列,當有數據發送過來時,操作系統就會把發送過來的數據依次放到這個隊列中,對發送者而言,數據是一片一片發送的,所以自然會認為存在數據包的概念,但對於接收者而言,如果沒有及時去取這些數據,這些數據依次存放在隊列中,彼此之間並無明顯間隔,自然就粘包瞭。
還有一種情況粘包是發送端造成的,有時我們調用發送代碼時,操作系統可能並不會立即發送,而是放到緩存區,當緩存區達到一定數量時才真正發送。
要解決粘包問題,大致有以下幾個方案。
1、 約定數據長度,發送端的數據都是指定長度,比如1024;接收端取數據時也取同樣長度,不夠長度就等待,保證取到的數據和發送端一致;
2、 接收端取數據的頻率遠大於發送端,比如發送端每1秒發送一段數據,接收端每0.1秒去取一次數據,這樣基本可以保證數據不會粘起來;
以上兩個方案都要求發送端需要立即發送,不可緩存數據。而且這兩種方案都有缺陷:首先,第一種方案:如果要包大小一致的話,如果約定的包比較大,肯定有較多數據冗餘,浪費網絡資源,如果包較小,連接就比較頻繁,效率不高。
其次,第二種方案:這個方案隻能在理想環境下可以實現,當服務端遭遇一段時間的計算壓力時可能會出現意外,不能完全保證。
比較完善的解決方案就是對接收到的數據進行預處理:首先通過定義特殊的字符組合作為包頭和包尾,如果傳輸ASCII字符,可以用0x02表示開始(STX),用0x03表示結束(ETX),比如:STX ‘H’ ‘e’ ‘l’ ‘l’ ‘o’ ETX (二進制數據: 02 48 65 6C 6C 6F 03)。如果數據較長可以在包頭留出固定位置存放包長度, 如:
02 00 05 48 65 6C 6C 6F 03
其中02 05 就表示正文長度為5個字節,可以進行校驗。
雖然第三種方案比較嚴謹,但相對復雜,在傳輸比較可靠、應用比較簡單的場景下,也可以采用前面兩種解決方案。
四、 一個完整的例程
服務端:
using System; using System.Collections.Generic; using System.IO; using System.Linq; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace TCPServer { class Program { static void Main(string[] args) { TcpListener tcpListener = new TcpListener(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9000); tcpListener.Start(); while (true) { if (tcpListener.Pending()) { TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient(); Console.WriteLine("Connected"); Task.Run(() => { NetworkStream stream = client.GetStream(); var remote = client.Client.RemoteEndPoint; while (true) { if (stream.DataAvailable) { byte[] data = new byte[1024]; int len = stream.Read(data, 0, 1024); string Name = Encoding.UTF8.GetString(data,0,len); var senddata = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello:" + Name); stream.Write(senddata, 0, senddata.Length); } if (!client.IsOnline()) { Console.WriteLine("Connect Closed."); break; } Thread.Sleep(1); } }); } Thread.Sleep(1); } } } public static class TcpClientEx { public static bool IsOnline(this TcpClient client) { return !((client.Client.Poll(15000, SelectMode.SelectRead) && (client.Client.Available == 0)) || !client.Client.Connected); } } }
客戶端:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.IO; using System.Linq; using System.Net.Sockets; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace TCP_Clent { class Program { static void Main(string[] args) { ThreadPool.SetMinThreads(100, 100); ThreadPool.SetMaxThreads(200, 200); Parallel.For(1, 10, x => { SendData("Tom"); }); Console.WriteLine("All Completed!"); Console.ReadKey(); } private static void SendData(string Name) { Task.Run(() => { Console.WriteLine("Start"); TcpClient tcpClient = new TcpClient(); tcpClient.Connect("127.0.0.1", 9000); Console.WriteLine("Connected"); NetworkStream netStream = tcpClient.GetStream(); Task.Run(() => { Thread.Sleep(100); while (true) { if (!tcpClient.Client.Connected) { break; } if (netStream == null) { break; } try { if (netStream.DataAvailable) { byte[] data = new byte[1024]; int len = netStream.Read(data, 0, 1024); var message = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, len); Console.WriteLine(message); } } catch { break; } Thread.Sleep(10); } }); for (int i = 0; i < 100; i++) { byte[] datas = Encoding.UTF8.GetBytes(Name); int Len = datas.Length; netStream.Write(datas, 0, Len); Thread.Sleep(1000); } netStream.Close(); netStream = null; tcpClient.Close(); Console.WriteLine("Completed"); }); } } }
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C#網絡編程入門系列包括三篇文章:
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(二)C#網絡編程入門之TCP
(三)C#網絡編程入門之HTTP
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