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Artikelserie zur C#-Netzwerkprogrammierung (3) TcpListener implementiert einen asynchronen TCP-Server

黄舟
黄舟Original
2017-02-27 11:17:593875Durchsuche

In diesem Artikel wird vorgestellt

Die TcpListener-Klasse bietet einige einfache Methoden zum Abhören und Akzeptieren eingehender Verbindungsanfragen im Blockierungssynchronisierungsmodus. TcpListener kann über TcpClient oder Socket verbunden werden. Ein TcpListener kann mit einem IPEndPoint, einer lokalen IP-Adresse und einer Portnummer oder nur einer Portnummer erstellt werden. Sie können die lokale IP-Adresse als Beliebig und die lokale Portnummer als 0 angeben, wenn Sie möchten, dass der zugrunde liegende Dienstanbieter diese Werte für Sie zuweist. Wenn Sie sich dafür entscheiden, können Sie die LocalEndpoint-Eigenschaft verwenden, um die angegebenen Informationen nach der Verbindung mit dem Socket zu identifizieren. Verwenden Sie die Start-Methode, um mit der Überwachung eingehender Verbindungsanforderungen zu beginnen. Start stellt eingehende Verbindungen in die Warteschlange, bis Sie die Stop-Methode aufrufen oder die Warteschlange für MaxConnections abgeschlossen ist. Sie können AcceptSocket oder AcceptTcpClient verwenden, um Verbindungen aus der Warteschlange eingehender Verbindungsanforderungen zu extrahieren. Beide Methoden blockieren. Wenn Sie eine Blockierung vermeiden möchten, ermitteln Sie zunächst mithilfe der Pending-Methode, ob in der Warteschlange verfügbare Verbindungsanforderungen vorhanden sind.

Obwohl TcpListener recht gut gekapselt wurde, verwenden wir es, um einen relativ guten asynchronen TCP-Server zu erstellen. Hier ist es immer noch dasselbe wie beim ersten 2 Wie im Kapitel werde ich den Code im Server angeben. Die Kommentare im Code sind sehr detailliert und ich werde auch die relevanten Kapselungsklassen angeben.

TcpListener asynchroner TCP-Server

Servercode

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    /// <summary>
    /// TcpListener实现异步TCP服务器
    /// </summary>
    public class AsyncTCPServer : IDisposable
    {
        #region Fields
        /// <summary>
        /// 服务器程序允许的最大客户端连接数
        /// </summary>
        private int _maxClient;

        /// <summary>
        /// 当前的连接的客户端数
        /// </summary>
        private int _clientCount;

        /// <summary>
        /// 服务器使用的异步TcpListener
        /// </summary>
        private TcpListener _listener;

        /// <summary>
        /// 客户端会话列表
        /// </summary>
        private List<Object> _clients;

        private bool disposed = false;

        #endregion

        #region Properties

        /// <summary>
        /// 服务器是否正在运行
        /// </summary>
        public bool IsRunning { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 监听的IP地址
        /// </summary>
        public IPAddress Address { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 监听的端口
        /// </summary>
        public int Port { get; private set; }
        /// <summary>
        /// 通信使用的编码
        /// </summary>
        public Encoding Encoding { get; set; }


        #endregion

        #region 构造函数

        /// <summary>
        /// 异步TCP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="listenPort">监听的端口</param>
        public AsyncTCPServer(int listenPort)
            : this(IPAddress.Any, listenPort)
        {
        }

        /// <summary>
        /// 异步TCP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="localEP">监听的终结点</param>
        public AsyncTCPServer(IPEndPoint localEP)
            : this(localEP.Address, localEP.Port)
        {
        }

        /// <summary>
        /// 异步TCP服务器
        /// </summary>
        /// <param name="localIPAddress">监听的IP地址</param>
        /// <param name="listenPort">监听的端口</param>
        public AsyncTCPServer(IPAddress localIPAddress, int listenPort)
        {
            Address = localIPAddress;
            Port = listenPort;
            this.Encoding = Encoding.Default;

            _clients = new List<Object>();

            _listener = new TcpListener(Address, Port);
            _listener.AllowNatTraversal(true);
        }

        #endregion

        #region Method

        /// <summary>
        /// 启动服务器
        /// </summary>
        public void Start()
        {
            if (!IsRunning)
            {
                IsRunning = true;
                _listener.Start();
                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), _listener);
            }
        }


        /// <summary>
        /// 启动服务器
        /// </summary>
        /// <param name="backlog">
        /// 服务器所允许的挂起连接序列的最大长度
        /// </param>
        public void Start(int backlog)
        {
            if (!IsRunning)
            {
                IsRunning = true;
                _listener.Start(backlog);
                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), _listener);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 停止服务器
        /// </summary>
        public void Stop()
        {
            if (IsRunning)
            {
                IsRunning = false;
                _listener.Stop();
                lock (_clients)
                {
                    //关闭所有客户端连接
                    CloseAllClient();
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// 处理客户端连接的函数
        /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        private void HandleTcpClientAccepted(IAsyncResult ar)
        {
            if (IsRunning)
            {
                //TcpListener tcpListener = (TcpListener)ar.AsyncState;

                TcpClient client = _listener.EndAcceptTcpClient(ar);
                byte[] buffer = new byte[client.ReceiveBufferSize];

                TCPClientState state
                  = new TCPClientState(client, buffer);
                lock (_clients)
                {
                    _clients.Add(state);
                    RaiseClientConnected(state);
                }

                NetworkStream stream = state.NetworkStream;
                //开始异步读取数据
                stream.BeginRead(state.Buffer, 0, state.Buffer.Length, HandleDataReceived, state);

                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), ar.AsyncState);
            }
        }
        /// <summary>
        /// 数据接受回调函数
        /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        private void HandleDataReceived(IAsyncResult ar)
        {
            if (IsRunning)
            {
                TCPClientState state = (TCPClientState)ar.AsyncState;
                NetworkStream stream = state.NetworkStream;

                int recv = 0;
                try
                {
                    recv = stream.EndRead(ar);
                }
                catch
                {
                    recv = 0;
                }

                if (recv == 0)
                {
                    // connection has been closed
                    lock (_clients)
                    {
                        _clients.Remove(state);
                        //触发客户端连接断开事件
                        RaiseClientDisconnected(state);
                        return;
                    }
                }

                // received byte and trigger event notification
                byte[] buff = new byte[recv];
                Buffer.BlockCopy(state.Buffer, 0, buff, 0, recv);
                //触发数据收到事件
                RaiseDataReceived(state);

                // continue listening for tcp datagram packets
                stream.BeginRead(state.Buffer, 0, state.Buffer.Length, HandleDataReceived, state);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 发送数据
        /// </summary>
        /// <param name="state">接收数据的客户端会话</param>
        /// <param name="data">数据报文</param>
        public void Send(TCPClientState state, byte[] data)
        {
            RaisePrepareSend(state);
            Send(state.TcpClient, data);
        }

        /// <summary>
        /// 异步发送数据至指定的客户端
        /// </summary>
        /// <param name="client">客户端</param>
        /// <param name="data">报文</param>
        public void Send(TcpClient client, byte[] data)
        {
            if (!IsRunning)
                throw new InvalidProgramException("This TCP Scoket server has not been started.");

            if (client == null)
                throw new ArgumentNullException("client");

            if (data == null)
                throw new ArgumentNullException("data");
            client.GetStream().BeginWrite(data, 0, data.Length, SendDataEnd, client);
        }

        /// <summary>
        /// 发送数据完成处理函数
        /// </summary>
        /// <param name="ar">目标客户端Socket</param>
        private void SendDataEnd(IAsyncResult ar)
        {
            ((TcpClient)ar.AsyncState).GetStream().EndWrite(ar);
            RaiseCompletedSend(null);
        }
        #endregion

        #region 事件

        /// <summary>
        /// 与客户端的连接已建立事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> ClientConnected;
        /// <summary>
        /// 与客户端的连接已断开事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> ClientDisconnected;


        /// <summary>
        /// 触发客户端连接事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseClientConnected(TCPClientState state)
        {
            if (ClientConnected != null)
            {
                ClientConnected(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
        /// <summary>
        /// 触发客户端连接断开事件
        /// </summary>
        /// <param name="client"></param>
        private void RaiseClientDisconnected(TCPClientState state)
        {
            if (ClientDisconnected != null)
            {
                ClientDisconnected(this, new AsyncEventArgs("连接断开"));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 接收到数据事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> DataReceived;

        private void RaiseDataReceived(TCPClientState state)
        {
            if (DataReceived != null)
            {
                DataReceived(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 发送数据前的事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> PrepareSend;

        /// <summary>
        /// 触发发送数据前的事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaisePrepareSend(TCPClientState state)
        {
            if (PrepareSend != null)
            {
                PrepareSend(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 数据发送完毕事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> CompletedSend;

        /// <summary>
        /// 触发数据发送完毕的事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseCompletedSend(TCPClientState state)
        {
            if (CompletedSend != null)
            {
                CompletedSend(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 网络错误事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> NetError;
        /// <summary>
        /// 触发网络错误事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseNetError(TCPClientState state)
        {
            if (NetError != null)
            {
                NetError(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 异常事件
        /// </summary>
        public event EventHandler<AsyncEventArgs> OtherException;
        /// <summary>
        /// 触发异常事件
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param>
        private void RaiseOtherException(TCPClientState state, string descrip)
        {
            if (OtherException != null)
            {
                OtherException(this, new AsyncEventArgs(descrip, state));
            }
        }
        private void RaiseOtherException(TCPClientState state)
        {
            RaiseOtherException(state, "");
        }

        #endregion

        #region Close
        /// <summary>
        /// 关闭一个与客户端之间的会话
        /// </summary>
        /// <param name="state">需要关闭的客户端会话对象</param>
        public void Close(TCPClientState state)
        {
            if (state != null)
            {
                state.Close();
                _clients.Remove(state);
                _clientCount--;
                //TODO 触发关闭事件
            }
        }
        /// <summary>
        /// 关闭所有的客户端会话,与所有的客户端连接会断开
        /// </summary>
        public void CloseAllClient()
        {
            foreach (TCPClientState client in _clients)
            {
                Close(client);
            }
            _clientCount = 0;
            _clients.Clear();
        }
        #endregion

        #region 释放
        /// <summary>
        /// Performs application-defined tasks associated with freeing, 
        /// releasing, or resetting unmanaged resources.
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            GC.SuppressFinalize(this);
        }

        /// <summary>
        /// Releases unmanaged and - optionally - managed resources
        /// </summary>
        /// <param name="disposing"><c>true</c> to release 
        /// both managed and unmanaged resources; <c>false</c> 
        /// to release only unmanaged resources.</param>
        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!this.disposed)
            {
                if (disposing)
                {
                    try
                    {
                        Stop();
                        if (_listener != null)
                        {
                            _listener = null;
                        }
                    }
                    catch (SocketException)
                    {
                        //TODO
                        RaiseOtherException(null);
                    }
                }
                disposed = true;
            }
        }
        #endregion
    }
}

Client-Verarbeitungskapselungsklasse

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

namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    public class TCPClientState
    {
        /// <summary>
        /// 与客户端相关的TcpClient
        /// </summary>
        public TcpClient TcpClient { get; private set; }

        /// <summary>
        /// 获取缓冲区
        /// </summary>
        public byte[] Buffer { get; private set; }

        /// <summary>
        /// 获取网络流
        /// </summary>
        public NetworkStream NetworkStream
        {
            get { return TcpClient.GetStream(); }
        }

        public TCPClientState(TcpClient tcpClient, byte[] buffer)
        {
            if (tcpClient == null)
                throw new ArgumentNullException("tcpClient");
            if (buffer == null)
                throw new ArgumentNullException("buffer");

            this.TcpClient = tcpClient;
            this.Buffer = buffer;
        }
        /// <summary>
        /// 关闭
        /// </summary>
        public void Close()
        {
            //关闭数据的接受和发送
            TcpClient.Close();
            Buffer = null;
        }
    }
}

Serverereignisparameterklasse

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

namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    /// <summary>
    /// 异步TcpListener TCP服务器事件参数类 
    /// </summary>
    public class AsyncEventArgs:EventArgs
    {
         /// <summary>
        /// 提示信息
        /// </summary>
        public string _msg;

        /// <summary>
        /// 客户端状态封装类
        /// </summary>
        public TCPClientState _state;

        /// <summary>
        /// 是否已经处理过了
        /// </summary>
        public bool IsHandled { get; set; }

        public AsyncEventArgs(string msg)
        {
            this._msg = msg;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncEventArgs(TCPClientState state)
        {
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncEventArgs(string msg, TCPClientState state)
        {
            this._msg = msg;
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
    }
}

Das Obige ist die Implementierung von TcpListener im Artikel der C#-Netzwerkprogrammierserie (3) Der Inhalt des asynchronen TCP-Servers. Weitere verwandte Inhalte finden Sie auf der chinesischen PHP-Website (www.php.cn)!

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