C#Socket基于tcp的简单聊天程序

2022-09-25 16:54:59

C#Socket编程

一、简单了解服务端和客户端各自的功能。

　　首先应该清楚服务端（Server）和客户端（Client）它们各自的功能。

　   （1）服务端（Server）：

　　　　负责接收客户端的请求，然后根据客户端请求的内容不同而给客户端返回相应的数据。

　   （2）客户端（Client）：

　　　　链接服务端，向服务端发送自己的业务需求（也就是数据），然后接受服务端返回过来的信息。

　   （3）分析服务端和客户端的功能，可以很清楚的知道，它们完成了数据之间的交流，或者说是业务之间的相互传递与获取。

二、服务器与客户端之间信息传递的桥梁（Socket）

　   （1）服务器和客户端进行信息传递的通道，socket套接字分为很多种类型，它是一个协议族，常用的协议TCP/IP和UDP两种。

　   （2）简单来说就是通过socket协议能够进行通信，每种编程语言socket的写法都八九不离十，创建socket通信的步骤都十分接近。

　   （3）服务端socket和客户端socket通过对方的IP地址和对应应用程序的PORT（端口号）进行连接和数据传输。

三、C#中创建socket的一般方式以及大致业务流程

　　（1）首先定义一个Socket套接字对象(这里协议族的类型我们选择TCP协议，TCP传输数据时安全、稳定、可靠，当然对应的性能比UDP差)

　　　　

Socket socket_server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

 

　　（2）不管是客户端还是服务端，创建socket套接字的方式都一样，但是服务端（Server需要绑定该服务端的IP和端口号，以便让客户端进行连接），为了方便这里我绑定的是本地的IP（LocalHost）

　　　　

IPAddress iPAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1");

　

int port = 8888;

　　（3）为服务端绑定IP和端口

socket_server.Bind(new IPEndPoint(iPAddress, port));

　　  (4) 绑定好IP和PORT后就开始监听（将创建的套接字变为监听套接字,以及设置最大同时监听数量）

socket_server.Listen(100);

　   （5）监听完毕就可以等待客户端的连接了(注意：如果没有客户端连接到来，那么Accept（）方法会一直处于阻塞状态，会 阻塞当前线程，直到有连接到来，线程才会接阻塞，然后将客户端的套接字储存下来，以便接下来的数据传输使用。)

Socket clientSocket = socket_server.Accept();

　   （6）接受客户端的消息（使用我们上一步储存的客户端套接字来接收）

//这里接受消息的方式是以字节流来接收的，所有用一个byte类型的数组来储存，Receive方法还返回接受直接的实际长度，Encoding.UTF8.GetString()方法将byte类型的数据转化为字符串
byte[] strbyte = new byte[1024];
int count = clientsocket.Receive(strbyte);
string ret = Encoding.UTF8.GetString(strbyte,0, count)

　   （7）向客户端发送消息（发送消息使用Send方法进行）

Console.WriteLine("请输入要发送的消息：");
string str = Console.ReadLine();
byte[] strbyte = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
clientsocket.Send(strbyte);

 

　四、完整的服务端代码如下：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace SocketServer
{
    /// <summary>
    /// 服务端
    /// </summary>
    class Serversocket
    {
        /// <summary>
        /// 服务端入口
        /// </summary>
        private static Serversocket socketserver;
        public static Serversocket Instance()
        {
            if (socketserver == null)
            {
                socketserver = new Serversocket();
            }
            return socketserver;
        }

        private Socket server;
        private IPAddress iPAddress;
        private int port;
        
        /// <summary>
        /// 初始化数据
        /// </summary>
        public void Init()
        {
            iPAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
            port = 8888;
            CreateSocket();
            BindAndListen();
            WaitClientConnection();
        }

        /// <summary>
        /// 1.创建服务端的套接字
        /// </summary>
        private void CreateSocket()
        {
            server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            
        }
        /// <summary>
        /// 2.绑定服务器ip和端口
        /// </summary>
        private void BindAndListen()
        {
            server.Bind(new IPEndPoint(iPAddress, port));
            server.Listen(100);
        }

        /// <summary>
        /// 用一个列表储存连接成功的客户端
        /// </summary>
        private List<Socket> ConnectSockeList = new List<Socket>();
        /// <summary>
        /// 用一个字典储存所有接受客户端消息以及发送给客户端消息的线程
        /// </summary>
        private Dictionary<int, List<Thread>> recvThreadList = new Dictionary<int, List<Thread>>();

        /// <summary>
        /// 3.等待客户端的连接
        /// </summary>
        private void WaitClientConnection()
        {
            int index = 1;
            while (true)
            {
                Console.WriteLine("当前链接数量："+recvThreadList.Count);
                Console.WriteLine("等待客户端的链接：");
                Socket ClientSocket = server.Accept();
                if (ClientSocket!=null)
                {
                    Console.WriteLine("{0}连接成功！",ClientSocket.RemoteEndPoint);
                    ConnectSockeList.Add(ClientSocket);
                    //创建接受客户端消息的线程，并将其启动
                    Thread recv = new Thread(RecvMessage);
                    recv.Start(new ArrayList { index, ClientSocket });
                    Thread send = new Thread(SendMessage);
                    send.Start(new ArrayList { index, ClientSocket });
                    recvThreadList.Add(index, new List<Thread> { recv, send });
                    index++;
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// 接受客户端的消息
        /// </summary>
        /// <param name="clientsocket"></param>
        private void RecvMessage(object client_socket)
        {
            ArrayList arraylist = client_socket as ArrayList;
            int index = (int)arraylist[0];
            Socket clientsocket = arraylist[1] as Socket;
            while (true)
            {
                try
                {
                    byte[] strbyte = new byte[1024];
                    int count = clientsocket.Receive(strbyte);
                    string ret = Encoding.UTF8.GetString(strbyte,0, count);
                    Console.WriteLine("{0}给你发送了消息：{1}",clientsocket.RemoteEndPoint,ret);
                }
                catch (Exception)
                {
                    //客户端离去时终止线程
                    Console.WriteLine("代号为:{0}的客户端已经离去！",index);
                    recvThreadList[index][0].Abort();
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// 向客户端返回消息
        /// </summary>
        private void SendMessage(object client_socket)
        {
            ArrayList arraylist = client_socket as ArrayList;
            int index = (int)arraylist[0];
            Socket clientsocket = arraylist[1] as Socket;
            while (true)
            {
                try
                {
                    Console.WriteLine("请输入要发送的消息：");
                    string str = Console.ReadLine();
                    byte[] strbyte = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
                    clientsocket.Send(strbyte);
                }
                catch (Exception)
                {

                    Console.WriteLine("代号为：{0}的客户端已经离去！消息发送失败！");
                    recvThreadList[index][1].Abort();
                    recvThreadList.Remove(index);
                }
            }
        }
    }
}

启动服务器的代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace SocketServer
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Serversocket.Instance().Init();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

启动后的运行效果：

C#Socket基于tcp的简单聊天程序

五、上面的服务端代码允许多个客户端同时访问，而且能对不同的客户端分开处理主要应用到了C#中的Thead模块

　　（1）创建一条线程

 Thread t1 = new Thread(对应要执行的函数)
//Thread方法有四个重载，常用的三个
public Thread(ThreadStart start);//接受一个无参数的且无返回值的委托
public Thread(ParameterizedThreadStart start);//接受一个带object类型参数的且无返回值的委托
public Thread(ThreadStart start, int maxStackSize);//接受一个无参数的且无返回值的委托,可以指定线程最大堆栈大小

　　 （2）启动一条线程

t1.start()//可以指定object类型的参数

        （3）终止一条线程

t1.Abort()

　　（4）如果不用多线程去处理单个客户端的消息发送和接受，那么当有多个客户端连接时，如果其中一个客户端发生阻塞，那么后面的所有客户端都将阻塞。

六、简单客户端代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Socket_Client_02
{
    /// <summary>
    /// 客户端
    /// </summary>
    class Socket_Client
    {
        public Socket_Client(string ip,int port)
        {
            this.iPAddress = IPAddress.Parse(ip);
            this.port = port;
        }

        /// <summary>
        /// 套接字
        /// </summary>
        private Socket client_socket;
        /// <summary>
        /// 客户端要连接的ip地址
        /// </summary>
        private IPAddress iPAddress;
        /// <summary>
        /// 客户端要连接的端口好
        /// </summary>
        private int port;
        /// <summary>
        /// 创建客户端连接的套接字
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public Socket Create_Client_Socket()
        {
            return new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        }
        /// <summary>
        /// 连接服务器
        /// </summary>
        public void Connect_Server()
        {
            client_socket = Create_Client_Socket();
            //tcp连接服务器的时候只需要连接一次，因为tcp是长链接
            client_socket.Connect(new IPEndPoint(iPAddress, port));
        }

        /// <summary>
        /// 接收来自服务器的消息
        /// </summary>
        public void Recv_Msg_By_Client()
        {
            while (true)
            {
                byte[] ser_msg = new byte[1024];
                int count = client_socket.Receive(ser_msg);
                string str_msg = Encoding.UTF8.GetString(ser_msg, 0, count);
                if (count > 0)
                {
                    Console.WriteLine("接收到来自{0}的消息为：{1}", client_socket.RemoteEndPoint, str_msg);
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// 向服务器发送请求
        /// </summary>
        public void Request_Client()
        {
            while (true)
            {
                Console.WriteLine("请输入你要发送到服务器的消息：");
                string send_msg = Console.ReadLine();
                byte[] by_msg = Encoding.UTF8.GetBytes(send_msg);
                client_socket.Send(by_msg);
            }
        }
    }
}

客户端启动代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace Socket_Client_02
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("请输入你要连接的服务器的ip地址：");
            string ip = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("请输入你要连接的服务器的端口号：");
            int port = int.Parse(Console.ReadLine());

            //创建套接字
            Socket_Client s = new Socket_Client(ip, port);
            //连接服务器
            s.Connect_Server();
            //接收服务器的消息
            Thread recv = new Thread(s.Recv_Msg_By_Client);
            //给服务器发送消息
            Thread send = new Thread(s.Request_Client);
            recv.Start();
            send.Start();

            recv.Join();
            send.Join();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

运行效果图：

C#Socket基于tcp的简单聊天程序

先开启服务端，然后用客户端去连接，连接之后就能相互聊天了。

C#Socket基于tcp的简单聊天程序

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