C#單線程和多線程的端口掃描器應用比較詳解
本文章使用C#編程，制作一個端口掃描器，能夠掃描本機有哪些端口開放瞭，並顯示出來，分別使用單線程和多線程進行瞭比較。
編譯軟件：Visual Studio 2019
編譯環境：Windows 10
使用語言：C#
一、準備工作
第一步：新建工程
創建新項目。
選擇 Windows 窗體應用。
輸入項目名稱（Port_Scanning），選擇代碼存儲路徑，然後點擊創建。
第二步：控件擺放
使用控件按下圖擺放。
table × 4個
textbox × 4個
progressBar × 1 個
button × 1個
註：圖中紅色的文字為控件的ID
修改屬性：點擊一下 textbox4 控件，將 ReadOnly 屬性設置為 True ，這樣這個文本框就隻讀瞭而不能修改，用於顯示結果的。
其它的字體、大小等屬性可以在 Font 處編輯。
二、端口掃描器（單線程）
第一步：編寫代碼
- 擺放完畢後，在窗口設計界面內，雙擊 button 按鈕，可以轉到代碼編輯區。
- 以下是我的代碼，也有部分註釋。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
namespace Port_Scanning
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
//主機地址
private string hostAddress;
//起始端口
private int start;
//終止端口
private int end;
//端口號
private int port;
//定義線程對象
private Thread scanThread;
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
//初始化
textBox4.Clear();
label5.Text = "0%";
//獲取ip地址和始末端口號
hostAddress = textBox1.Text;
start = Int32.Parse(textBox2.Text);
end = Int32.Parse(textBox3.Text);
if (decideAddress())
{
//讓輸入的textbox隻讀，無法改變
textBox1.ReadOnly = true;
textBox2.ReadOnly = true;
textBox3.ReadOnly = true;
//設置進度條的范圍
progressBar1.Minimum = start;
progressBar1.Maximum = end;
//顯示框顯示
textBox4.AppendText("端口掃描器 v1.0.0" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
//調用端口掃描函數
PortScan();
}
else
{
//若端口號不合理，彈窗報錯
MessageBox.Show("輸入錯誤，端口范圍為[0-65536]!");
}
}
catch
{
//若輸入的端口號為非整型，則彈窗報錯
MessageBox.Show("輸入錯誤，端口范圍為[0-65536]!");
}
}
private bool decideAddress()
{
//判斷端口號是否合理
if ((start >= 0 && start <= 65536) && (end >= 0 && end <= 65536) && (start <= end))
return true;
else
return false;
}
private void PortScan()
{
double x;
string xian;
//顯示掃描狀態
textBox4.AppendText("開始掃描...（可能需要請您等待幾分鐘）" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
//循環拋出線程掃描端口
for (int i = start; i <= end; i++)
{
x = (double)(i - start + 1) / (end - start + 1);
xian = x.ToString("0%");
port = i;
//調用端口i的掃描操作
Scan();
//進度條值改變
label5.Text = xian;
label5.Refresh();
progressBar1.Value = i;
}
textBox4.AppendText(Environment.NewLine + "掃描結束！" + Environment.NewLine);
//輸入框textbox隻讀屬性取消
textBox1.ReadOnly = false;
textBox2.ReadOnly = false;
textBox3.ReadOnly = false;
}
private void Scan()
{
int portnow = port;
//創建TcpClient對象，TcpClient用於為TCP網絡服務提供客戶端連接
TcpClient objTCP = null;
try
{
//用於TcpClient對象掃描端口
objTCP = new TcpClient(hostAddress, portnow);
//掃描到則顯示到顯示框
textBox4.AppendText("端口 " + port + " 開放！" + Environment.NewLine);
}
catch
{
//未掃描到，則會拋出錯誤
}
}
}
}
下圖為單線程程序的執行過程，整個流程都是依次進行的。
編譯執行以下，看看結果。
第二步：執行結果
這裡說明一下：127.0.0.1這個 IP 地址代指自己的主機，不能用自己主機真實的 IP 地址。
可以看到掃描的速度是比較慢的。
三、端口掃描器（多線程）
第一步：編寫代碼
將單線程的代碼稍微修改一下，加入多線程。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
namespace Port_Scanning
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
//不進行跨線程檢查
CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
}
//主機地址
private string hostAddress;
//起始端口
private int start;
//終止端口
private int end;
//端口號
private int port;
//定義線程對象
private Thread scanThread;
//定義端口狀態數據（開放則為true，否則為false）
private bool[] done = new bool[65526];
private bool OK;
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
//初始化
textBox4.Clear();
label5.Text = "0%";
//獲取ip地址和始末端口號
hostAddress = textBox1.Text;
start = Int32.Parse(textBox2.Text);
end = Int32.Parse(textBox3.Text);
if (decideAddress())
{
textBox1.ReadOnly = true;
textBox2.ReadOnly = true;
textBox3.ReadOnly = true;
//創建線程，並創建ThreadStart委托對象
Thread process = new Thread(new ThreadStart(PortScan));
process.Start();
//設置進度條的范圍
progressBar1.Minimum = start;
progressBar1.Maximum = end;
//顯示框顯示
textBox4.AppendText("端口掃描器 v1.0.0" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
}
else
{
//若端口號不合理，彈窗報錯
MessageBox.Show("輸入錯誤，端口范圍為[0-65536]!");
}
}
catch
{
//若輸入的端口號為非整型，則彈窗報錯
MessageBox.Show("輸入錯誤，端口范圍為[0-65536]!");
}
}
private bool decideAddress()
{
//判斷端口號是否合理
if ((start >= 0 && start <= 65536) && (end >= 0 && end <= 65536) && (start <= end))
return true;
else
return false;
}
private void PortScan()
{
double x;
string xian;
//顯示掃描狀態
textBox4.AppendText("開始掃描...（可能需要請您等待幾分鐘）" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
//循環拋出線程掃描端口
for (int i = start; i <= end; i++)
{
x = (double)(i - start + 1) / (end - start + 1);
xian = x.ToString("0%");
port = i;
//使用該端口的掃描線程
scanThread = new Thread(new ThreadStart(Scan));
scanThread.Start();
//使線程睡眠
System.Threading.Thread.Sleep(100);
//進度條值改變
label5.Text = xian;
progressBar1.Value = i;
}
while (!OK)
{
OK = true;
for (int i = start; i <= end; i++)
{
if (!done[i])
{
OK = false;
break;
}
}
System.Threading.Thread.Sleep(1000);
}
textBox4.AppendText(Environment.NewLine + "掃描結束！" + Environment.NewLine);
textBox1.ReadOnly = false;
textBox2.ReadOnly = false;
textBox3.ReadOnly = false;
}
private void Scan()
{
int portnow = port;
//創建線程變量
Thread Threadnow = scanThread;
//掃描端口，成功則寫入信息
done[portnow] = true;
//創建TcpClient對象，TcpClient用於為TCP網絡服務提供客戶端連接
TcpClient objTCP = null;
try
{
//用於TcpClient對象掃描端口
objTCP = new TcpClient(hostAddress, portnow);
//掃描到則顯示到顯示框
textBox4.AppendText("端口 " + port + " 開放！" + Environment.NewLine);
}
catch
{
//未掃描到，則會拋出錯誤
}
}
}
}
這是代碼的執行流程，可以更加直觀的看到程序如何執行的，利於理解多線程的含義。
這裡提一句，代碼中的構造函數中：CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;，這一句是直接跳過跨線程檢查，如果程序不當，會造成死循環，建議使用委托 delegate ，網上有很多關於委托的講解，我不太熟悉，經過幾次試驗後，程序執行的時候，輸出顯示的結果的先後順序會有點不同，這一點需要改進。
第二步：執行結果
可以看到多線程的端口掃描器的速度要比單線程的快很多。
四、總結
多線程就好比是把單線程的總量分成瞭多條線路同時進行，自然是要快很多，目前絕大多數的應用程序都是采用的多線程，掌握多線程編程是一個實戰程序員應會的技能，但跨線程控制控件，會遇到問題，子線程控制主線程的控件，會容易造成死循環，在C#當中是采用委托來解決這一問題。
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