客户端到服务器端的通信过程

来源:伯乐在线 作者:碧雪轩
  

学习任何东西,我们只要搞清楚其原理,就会触类旁通。现在结和我所学,我想总结一下客户端到服务器端的通信过程。只有明白了原理,我们才会明白当我们程序开发过程中错误的问题会出现在那,才会更好的解决问题。

我们首先要了解一个概念性的词汇:Socket

socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为进程通信机制,取后一种意思。通常也称作“套接字”,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。(其实就是两个程序通信用的。)socket非常类似于电话的插座。以一个电话网为例。电话的通话双方相当于相互通信的2个程序,电话号码可以当作是IP地址。任何用户在通话之前,首先要占有一部电话机,相当于申请一个socket;同时要知道对方的号码(IP地址),相当于对方有一个固定的socket。然后向对方拨号呼叫,相当于发出连接请求。对方假如在场并空闲,拿起电话话筒,双方就可以正式通话,相当于连接成功。双方通话的过程,是一方向电话机发出信号和对方从电话机接收信号的过程,相当于向socket发送数据和从socket接收数据。通话结束后,一方挂起电话机相当于关闭socket,撤消连接,通信完成。

以上通信是以两个人通话做为事例来在概的说明了下通信,但是现在假如通信中的一个人是外国人(说英语),一个人是中国人(说普通话),他们俩相互通信的话,都不能听明白对方说的是什么,那么他们的沟通就不能够完成。但是如果我们给一个规定,给通话双方,只能讲普通话,那么双方沟通就没有障碍了。这就引出来了通信协议。

有两种类型:(Tcp协议与Udp协议):

Tcp协议与Udp协议是在两硬件设备上进行通信传输的一种数据语法。

– 流式Socket(STREAM):
是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用,安全,但是效率低;Tcp:是以流的形式来传的。

– 数据报式Socket(DATAGRAM):
是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用.不安全(丢失,顺序混乱,在接收端要分析重排及要求重发),但效率高.Udp:将数据包拆开为若干份编号后来传输。在传输的过程中容易出现数据的丢失。但是传输速度要比TCP的快。

Socket的通信流程

  • Demo:

  • 服务器端:

–  申请一个socket (socketWatch)用来监听的

–  绑定到一个IP地址和一个端口上

–  开启侦听,等待接授客户端的连接

–  当有连接时创建一个用于和连接进来的客户端进行通信的socket(socketConnection)

–  即续监听,等侍下一个客户的连接

代码如下:

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;//IPAdress,IPEndPoint(ip和端口)类
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.IO;
 
namespace MyChatRoomServer
{
    public partial class FChatServer : Form
    {
        public FChatServer()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//关闭 对 文本框  的跨线程操作检查
        }
 
        Thread threadWatch = null;//负责监听 客户端 连接请求的 线程
        Socket socketWatch = null;//负责监听的 套接字
 
        private void btnBeginListen_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建 服务端 负责监听的 套接字,参数(使用IP4寻址协议,使用流式连接,使用TCP协议传输数据)
            socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
           //获得文本框中的 IP地址对象
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());
            //创建 包含 ip 和 port 的网络节点对象
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
            //将 负责监听 的套接字 绑定到 唯一的IP和端口上
            socketWatch.Bind(endpoint);
            //设置监听队列的长度
            socketWatch.Listen(10);
 
            //创建 负责监听的线程,并传入监听方法
            threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
            threadWatch.IsBackground = true;//设置为后台线程
            threadWatch.Start();//开启线程
            ShowMsg("服务器启动监听成功~");
            //IPEndPoint
            //socketWatch.Bind(
        }
        //保存了服务器端 所有负责和客户端通信的套接字
        Dictionary<string, Socket> dict = new Dictionary<string, Socket>();
        //保存了服务器端 所有负责调用 通信套接字.Receive方法 的线程
        Dictionary<string, Thread> dictThread = new Dictionary<string, Thread>();
 
        //Socket sokConnection = null;
        /// <summary>
        /// 监听客户端请求的方法
        /// </summary>
        void WatchConnecting()
        {
            while (true)//持续不断的监听新的客户端的连接请求
            {
                //开始监听 客户端 连接请求,注意:Accept方法,会阻断当前的线程!
                Socket sokConnection = socketWatch.Accept();//一旦监听到客户端的请求,就返回一个负责和该客户端通信的套接字 sokConnection
                //sokConnection.Receive
                //向 列表控件中 添加一个 客户端的ip端口字符串,作为客户端的唯一标识
                lbOnline.Items.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //将 与客户端通信的 套接字对象 sokConnection 添加到 键值对集合中,并以客户端IP端口作为键
                dict.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), sokConnection);
 
                //创建 通信线程
                ParameterizedThreadStart pts = new ParameterizedThreadStart(RecMsg);
                Thread thr = new Thread(pts);
                thr.IsBackground = true;//设置为
                thr.Start(sokConnection);//启动线程 并为线程要调用的方法RecMsg 传入参数sokConnection
 
                dictThread.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), thr);//将线程 保存在 字典里,方便大家以后做“踢人”功能的时候用
 
                ShowMsg("客户端连接成功!" + sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //sokConnection.RemoteEndPoint 中保存的是 当前连接客户端的 Ip和端口
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// 服务端 负责监听 客户端 发送来的数据的 方法
        /// </summary>
        void RecMsg(object socketClientPara)
        {
            Socket socketClient = socketClientPara as Socket;
            while (true)
            {
                //定义一个 接收用的 缓存区(2M字节数组)
                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
                //将接收到的数据 存入 arrMsgRec 数组,并返回 真正接收到的数据 的长度
                int length=-1;
                try
                {
                    length = socketClient.Receive(arrMsgRec);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("异常:" + ex.Message);
                    //从 通信套接字 集合中 删除 被中断连接的 通信套接字对象
                    dict.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //从 通信线程    结合中 删除 被终端连接的 通信线程对象
                    dictThread.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //从 列表中 移除 被中断的连接 ip:Port
                    lbOnline.Items.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    break;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("异常:" + ex.Message);
                    break;
                }
                if (arrMsgRec[0] == 0)//判断 发送过来的数据 的第一个元素是 0,则代表发送来的是 文字数据
                {
                    //此时 是将 数组 所有的元素 都转成字符串,而真正接收到的 只有服务端发来的几个字符
                    string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec,1, length-1);
                    ShowMsg(strMsgRec);
                }
                else if (arrMsgRec[0] == 1)//如果是1 ,则代表发送过来的是 文件数据(图片/视频/文件....)
                {
                    SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();//保存文件选择框对象
                    if (sfd.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)//用户选择文件路径后
                    {
                        string fileSavePath = sfd.FileName;//获得要保存的文件路径
                        //创建文件流,然后 让文件流来 根据路径 创建一个文件
                        using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create))
                        {
                            fs.Write(arrMsgRec, 1, length-1);
                            ShowMsg("文件保存成功:" + fileSavePath);
                        }
                    }
                }
            }
        }
 
        //发送消息到客户端
        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(lbOnline.Text))
            {
                MessageBox.Show("请选择要发送的好友");
            }
            else
            {
                string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
                //将要发送的字符串 转成 utf8对应的字节数组
                byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
                //获得列表中 选中的KEY
                string strClientKey = lbOnline.Text;
                //通过key,找到 字典集合中对应的 与某个客户端通信的 套接字的 send方法,发送数据给对方
                try
                {
                    dict[strClientKey].Send(arrMsg);
                    //sokConnection.Send(arrMsg);
                    ShowMsg("发送了数据出去:" + strMsg);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("发送时异常:"+ex.Message);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("发送时异常:" + ex.Message);
                }
            }
        }
 
        //服务端群发消息
        private void btnSendToAll_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
            //将要发送的字符串 转成 utf8对应的字节数组
            byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
            foreach (Socket s in dict.Values)
            {
                s.Send(arrMsg);
            }
            ShowMsg("群发完毕!:)");
        }
 
        #region 显示消息
        /// <summary>
        /// 显示消息
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        void ShowMsg(string msg)
        {
  • 客户端:

–  申请一个socket(socketClient)

–  连接服务器(指明IP地址和端口号)

代码如下:

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.Net;
 
using System.Threading;
 
namespace MyChatRoomClient
 
{
 
    public partial class FChatClient : Form
 
    {
 
        public FChatClient()
 
        {
 
            InitializeComponent();
 
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
 
        }
 
        Thread threadClient = null; //客户端 负责 接收 服务端发来的数据消息的线程
 
        Socket socketClient = null;//客户端套接字
 
//客户端发送连接请求到服务器
 
        private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
 
        {
 
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());//获得IP
 
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));//网络节点
 
//创建客户端套接字
 
            socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
 
            //向 指定的IP和端口 发送连接请求
 
            socketClient.Connect(endpoint);
 
            //客户端 创建线程 监听服务端 发来的消息
 
            threadClient = new Thread(RecMsg);
 
            threadClient.IsBackground = true;
 
            threadClient.Start();
 
        }
 
        /// <summary>
 
/// 监听服务端 发来的消息
 
/// </summary>
 
        void RecMsg()
 
        {
 
            while (true)
 
            {
 
                //定义一个 接收用的 缓存区(2M字节数组)
 
                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
 
                //将接收到的数据 存入 arrMsgRec 数组,并返回 真正接收到的数据 的长度
 
               int length=  socketClient.Receive(arrMsgRec);
 
                //此时 是将 数组 所有的元素 都转成字符串,而真正接收到的 只有服务端发来的几个字符
 
               string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec, 0, length);
 
                ShowMsg(strMsgRec);
 
            }
 
        }
 
        void ShowMsg(string msg)
 
        {
 
            txtMsg.AppendText(msg + "\r\n");
 
        }
 
    }
 
}

通信过程图

通过以上流程图我们可以看出,客户端与服务器端之间的一个基本通信流程,概括一下Socket 一般应用模式(客户端和服务器端)的作用:

服务器端:最少有两个socket,一个是服务端负责监听客户端发来连接请求,但不负责与请求的客户端通信,另一个是每当服务器端成功接收到客户端时,但在服务器端创建一个用与请求的客户端进行通信的socket.

客户端:指定要连接的服务器端地址和端口,通过创建一个socket对象来初始化一个到服务器端的TCP连接。

其实很早就想写下这篇总结了,但是由于工作较忙,一直推迟到现在。这篇总结也是为我接下来要写的浏览器与Iis服务器的通信过程和ASP.Net页面生命周期做一个铺垫,现在终于写完了,来和大家一起分享一下,不完善的地方,我将在以后的工作和学习过程中慢慢补充。

转自 http://blog.jobbole.com/84448/


时间:2015-02-20 08:21 来源:伯乐在线 作者:碧雪轩 原文链接

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