《.NET Core 实战》 [No.301~303] Socket 通信

本节主要讲了基于 *Socket* 的网络通信。 *Socket* 支持很多网络协议，本节讲了一下几种通信方法：

- 基于 *TCP* 协议的 *Socket* 通信
- 封装了 *TCP* 协议的 `TcpListener` 和 `TcpClient` 类
- 封装了 *UDP* 协议的 `UdpClient` 类

## 简单的 *TCP* 通信

**TCP** 是基于连接的通信协议，*Socket* 可以视为两个终结点（*EndPoint*）之间用于对话的标识。

一般来说服务端至少需要两个 *Socket* 实例来完成通信工作：

- 一个 *Socket* 实例绑定服务器主机的地址和端口，然后监听客户端的连接。当收到客户端的连接后，会产生另一个 *Socket* 实例。
- 这个新产生的实例主要负责双方的通信，即在服务器和客户端之间发送和接受数据。

在客户端主机上，通常只需要一个 *Socket* 实例，该 *Socket* 实例首先要向服务器发起连接请求，连接成功后就可以与服务器通信了。

### 服务器端

```csharp
// 创建用于监听的 Socket 实例
Socket server = new Socket(SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
// 本地监听地址（本地回环地址（IP：127.0.0.1），端口号 6000）
IPEndPoint localSrv = new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, 6000);
// 绑定本地端点
server.Bind(localSrv);
// 开始监听（backlog 参数用于指定队列中等待的连接数）
server.Listen(10);
// 等待客户端连接
// 一旦接收到客户端连接，就会创建一个新的 Socket 实例
Socket client = server.Accept();
// 发送消息
string message = "你好，我是服务器。";
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
// 发送数据长度
client.Send(BitConverter.GetBytes(data.Length));
// 发送数据正文
client.Send(data);
// 释放资源
client.Close();
server.Close();
```

### 客户端

```csharp
// 创建 Socket 实例（客户端一般只需要一个 Socket 实例即可完成通信）
Socket client = new Socket(SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
// 连接服务器
client.Connect(IPAddress.Loopback, 6000);
// 读取数据长度
byte[] data = new byte[sizeof(int)];
int dataLen = 0;
int n = client.Receive(data);
if (n == data.Length)
{
    dataLen = BitConverter.ToInt32(data);
}
// 读取数据内容
data = new byte[dataLen];
client.Receive(data);
string msg = Encoding.UTF8.GetString(data);
Console.WriteLine($"\n客户端收到服务器的消息：\n{msg}");
```

## *TcpListener* 和 *TcpClient*

`TcpListener` 和 `TcpClient` 类是框架提供的封装类型，包装了基于 *TCP* 协议的 *Socket* 通信，使网络编程更简单。

`TcpListener` 类负责两件事：

- 开启和监听来自客户端的连接请求
- 接受连接，并产生一个新的 `TcpClient` 实例

`TcpClient` 仅用于发送或接收消息。

### 服务器端

```csharp
// 创建 TcpListener 实例
TcpListener server = new TcpListener(IPAddress.Any, 1261);
// 开始监听
server.Start();
// 等待客户端的连接
TcpClient client = server.AcceptTcpClient();
// 读取从客户端发来的消息
using (NetworkStream stream = client.GetStream())
{
    List<byte> data = new List<byte>();
    byte[] buffer = new byte[256];
    int n = 0;
    // 每次读取 256 个字节，直到消息结束
    while ((n = stream.Read(buffer)) != 0)
    {
        data.AddRange(buffer.Take(n));
    }
    // 转换为字符串
    string msg = Encoding.UTF8.GetString(data.ToArray());
    Console.WriteLine($"\n来自客户端的消息：\n{msg}");
}
server.Stop();
```

### 客户端

```csharp
// 创建 TcpClient 实例
TcpClient client = new TcpClient();
// 向服务器发起连接请求
client.Connect(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 1261);
// 向服务器发送消息
using (NetworkStream stream = client.GetStream())
{
    string msg = "佳佳的博客（www.liujiajia.me）";
    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(msg);
    stream.Write(data);
}
// 释放资源
client.Close();
```

## *UdpClient*

`UdpClient` 类封装了 *Socket* 上 *UDP* 协议与通信相关的功能，使基于 *UDP* 协议的通信编程更简单。

*UDP* 协议是**无连接的、无序的**，因此只需要单个 `UdpClient` 实例即可完成通信。在收发之前无需建立连接，直接调用 *Send* 方法就可以将数据发送到指定主机的特定端口。接收方同样无需建立连接，直接调用 *Receive* 方法接受远程主机发来的消息。

### 服务器端

```csharp
// 实例化 UdpClient 对象
UdpClient server = new UdpClient(9000);
while (true)
{
    UdpReceiveResult result = await server.ReceiveAsync();
    string msg = Encoding.UTF8.GetString(result.Buffer);
    // 如果消息是 end 则退出
    if (msg.ToLower() == "end")
    {
        break;
    }
    // 否则显示收到的消息
    string host = result.RemoteEndPoint.Address.MapToIPv4().ToString();
    Console.WriteLine($"来自 {host} : {msg}");
}
// 释放资源
server.Close();
```

### 客户端

```csharp
// 创建 UdpClient 实例
UdpClient client = new UdpClient();
// 服务器主机名
string serverHost = "127.0.0.1";
// 服务器端口号
int serverPort = 9000;
// 循环读取用户输入的消息并发送
while (true)
{
    Console.Write("请输入消息内容：");
    string msg = Console.ReadLine();
    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(msg);
    client.Send(data, data.Length, serverHost, serverPort);
    // 如果是 end 则退出
    if (msg.ToLower() == "end")
    {
        break;
    }
}
// 释放资源
client.Close();
```

### 执行结果

![](/wp-content/uploads/2020/03/dotnet-core-socket-01.png)

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