C#网络编程入门之TCP
一、概述
UDP和TCP是网络通讯常用的两个传输协议,C#一般可以通过Socket来实现UDP和TCP通讯,由于.NET框架通过UdpClient、TcpListener 、TcpClient这几个类对Socket进行了封装,使其使用更加方便, 本文就通过这几个封装过的类讲解一下相关应用。
二、基本应用:连接、发送、接收
服务端建立侦听并等待连接:
TcpListener tcpListener = new TcpListener(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), );
tcpListener.Start();
if (tcpListener.Pending())
{
TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient();
Console.WriteLine("Connected");
}
服务端是通过AcceptTcpClient方法获得TcpClient对象,而客户端是直接创建TcpClient对象。
TcpClient tcpClient = new TcpClient();
tcpClient.Connect("127.0.0.1", );
发送数据TcpClient对象创建后,发送接收都通过TcpClient对象完成。
发送数据:
TcpClient tcpClient = new TcpClient();
tcpClient.Connect("127.0.0.1", );
NetworkStream netStream = tcpClient.GetStream(); int Len = ;
byte[] datas = new byte[Len]; netStream.Write(datas, , Len); netStream.Close();
tcpClient.Close();
接收数据:
TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient();
Console.WriteLine("Connected"); NetworkStream stream = client.GetStream();
var remote = client.Client.RemoteEndPoint; byte[] data = new byte[];
while (true)
{
if (stream.DataAvailable)
{
int len = stream.Read(data, , );
Console.WriteLine($"From:{remote}:Received ({len})");
}
Thread.Sleep();
}
三、 粘包问题
和UDP不太一样,TCP连接不会丢包,但存在粘包问题。(严格来说粘包这个说法是不严谨的,因为TCP通讯是基于流的,没有包的概念,包只是使用者自己的理解。) 下面分析一下粘包产生的原因及解决办法。
TCP数据通讯是基于流来实现的,类似一个队列,当有数据发送过来时,操作系统就会把发送过来的数据依次放到这个队列中,对发送者而言,数据是一片一片发送的,所以自然会认为存在数据包的概念,但对于接收者而言,如果没有及时去取这些数据,这些数据依次存放在队列中,彼此之间并无明显间隔,自然就粘包了。
还有一种情况粘包是发送端造成的,有时我们调用发送代码时,操作系统可能并不会立即发送,而是放到缓存区,当缓存区达到一定数量时才真正发送。
要解决粘包问题,大致有以下几个方案。
1、 约定数据长度,发送端的数据都是指定长度,比如1024;接收端取数据时也取同样长度,不够长度就等待,保证取到的数据和发送端一致;
2、 接收端取数据的频率远大于发送端,比如发送端每1秒发送一段数据,接收端每0.1秒去取一次数据,这样基本可以保证数据不会粘起来;
以上两个方案都要求发送端需要立即发送,不可缓存数据。而且这两种方案都有缺陷:首先,第一种方案:如果要包大小一致的话,如果约定的包比较大,肯定有较多数据冗余,浪费网络资源,如果包较小,连接就比较频繁,效率不高。
其次,第二种方案:这个方案只能在理想环境下可以实现,当服务端遭遇一段时间的计算压力时可能会出现意外,不能完全保证。
比较完善的解决方案就是对接收到的数据进行预处理:首先通过定义特殊的字符组合作为包头和包尾,如果传输ASCII字符,可以用0x02表示开始(STX),用0x03表示结束(ETX),比如:STX ‘H’ ‘e’ ‘l’ ‘l’ ‘o’ ETX (二进制数据: 02 48 65 6C 6C 6F 03)。如果数据较长可以在包头留出固定位置存放包长度, 如:
02 00 05 48 65 6C 6C 6F 03
其中02 05 就表示正文长度为5个字节,可以进行校验。
虽然第三种方案比较严谨,但相对复杂,在传输比较可靠、应用比较简单的场景下,也可以采用前面两种解决方案。
四、 一个完整的例程
服务端:
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"), );
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[];
int len = stream.Read(data, , );
string Name = Encoding.UTF8.GetString(data,,len);
var senddata = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello:" + Name);
stream.Write(senddata, , senddata.Length);
} if (!client.IsOnline())
{
Console.WriteLine("Connect Closed.");
break;
} Thread.Sleep();
}
});
} Thread.Sleep();
}
}
} public static class TcpClientEx
{
public static bool IsOnline(this TcpClient client)
{
return !((client.Client.Poll(, SelectMode.SelectRead) && (client.Client.Available == )) || !client.Client.Connected);
}
}
}
客户端:
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(, );
ThreadPool.SetMaxThreads(, ); Parallel.For(, , 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", );
Console.WriteLine("Connected");
NetworkStream netStream = tcpClient.GetStream(); Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep();
while (true)
{
if (!tcpClient.Client.Connected)
{
break;
} if (netStream == null)
{
break;
} try
{
if (netStream.DataAvailable)
{
byte[] data = new byte[];
int len = netStream.Read(data, , );
var message = Encoding.UTF8.GetString(data, , len);
Console.WriteLine(message);
}
}
catch
{
break;
} Thread.Sleep();
}
}); for (int i = ; i < ; i++)
{
byte[] datas = Encoding.UTF8.GetBytes(Name);
int Len = datas.Length;
netStream.Write(datas, , Len);
Thread.Sleep();
} netStream.Close();
netStream = null;
tcpClient.Close(); Console.WriteLine("Completed");
});
}
}
}
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