.NET Socket 简单入门

说到Socket，想必大家都或多或少有所涉及，从最初的计算机网络课程，讲述了tcp协议，而Socket就是对协议的进一步封装，使我们开发人员能够更加容易轻松的进行软件之间的通信。

这个星期刚好接受一个共享车位锁的项目，需要使用Socket与硬件进行通信控制，说白了也就是给锁发送指令，控制其打开或者关闭，再就是对App开放操作接口，使其方便测试以及用户的使用。这其中核心就是Socket的使用，再开发出这个功能之后，我发现使用起来很不方便，于是耗时2天抽象其核心功能并封装成框架，最后使用这个框架将原来的项目重构并上线，极大的提高了软件的可拓展性，健壮性，容错率。

个人坚信的原则：万物皆对象

好了，不废话了，下面进入正文

正文：

1、首先简单讲下C#中Socket的简单使用。

第一步：服务端监听某个端口

第二步：客户端向服务端地址和端口发起Socket连接请求

第三步：服务端收到连接请求后创建Socket连接，并维护这个连接队列。

第四步：客户端和服务端已经建立双工通信（即双向通信），客户端和服务端可以轻松方便的给彼此发送信息。

至于简单使用的具体实现代码全部被我封装到项目中了，如果需要学习简单的实现，可以看我的源码，也可以自行百度，有很多的教程

2、核心，框架的使用

其实，说其为框架，可能有点牵强，因为每个人对框架都有自己的理解，但是类库和框架又有什么本质区别呢？全部都是代码~哈哈，扯远了

首先，空说无凭，先放上所有的代码：

服务端源文件：

SocketServer.cs

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

namespace Coldairarrow.Util.Sockets
{
/// <summary>
/// Socket服务端
/// </summary>
public class SocketServer
{
#region 构造函数

/// <summary>
/// 构造函数
/// </summary>
/// <param name="ip">监听的IP地址</param>
/// <param name="port">监听的端口</param>
public SocketServer(string ip, int port)
{
_ip = ip;
_port = port;
}

/// <summary>
/// 构造函数,监听IP地址默认为本机0.0.0.0
/// </summary>
/// <param name="port">监听的端口</param>
public SocketServer(int port)
{
_ip = "0.0.0.0";
_port = port;
}

#endregion

#region 内部成员

private Socket _socket = null;
private string _ip = "";
private int _port = 0;
private bool _isListen = true;
private void StartListen()
{
try
{
_socket.BeginAccept(asyncResult =>
{
try
{
Socket newSocket = _socket.EndAccept(asyncResult);

//马上进行下一轮监听,增加吞吐量
if (_isListen)
StartListen();

SocketConnection newClient = new SocketConnection(newSocket, this)
{
HandleRecMsg = HandleRecMsg == null ? null : new Action<byte[], SocketConnection, SocketServer>(HandleRecMsg),
HandleClientClose = HandleClientClose == null ? null : new Action<SocketConnection, SocketServer>(HandleClientClose),
HandleSendMsg = HandleSendMsg == null ? null : new Action<byte[], SocketConnection, SocketServer>(HandleSendMsg),
HandleException = HandleException == null ? null : new Action<Exception>(HandleException)
};

newClient.StartRecMsg();
ClientList.AddLast(newClient);

HandleNewClientConnected?.Invoke(this, newClient);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

#endregion

#region 外部接口

/// <summary>
/// 开始服务，监听客户端
/// </summary>
public void StartServer()
{
try
{
//实例化套接字（ip4寻址协议，流式传输，TCP协议）
_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//创建ip对象
IPAddress address = IPAddress.Parse(_ip);
//创建网络节点对象包含ip和port
IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, _port);
//将 监听套接字绑定到 对应的IP和端口
_socket.Bind(endpoint);
//设置监听队列长度为Int32最大值(同时能够处理连接请求数量)
_socket.Listen(int.MaxValue);
//开始监听客户端
StartListen();
HandleServerStarted?.Invoke(this);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

/// <summary>
/// 所有连接的客户端列表
/// </summary>
public LinkedList<SocketConnection> ClientList { get; set; } = new LinkedList<SocketConnection>();

/// <summary>
/// 关闭指定客户端连接
/// </summary>
/// <param name="theClient">指定的客户端连接</param>
public void CloseClient(SocketConnection theClient)
{
theClient.Close();
}

#endregion

#region 公共事件

/// <summary>
/// 异常处理程序
/// </summary>
public Action<Exception> HandleException { get; set; }

#endregion

#region 服务端事件

/// <summary>
/// 服务启动后执行
/// </summary>
public Action<SocketServer> HandleServerStarted { get; set; }

/// <summary>
/// 当新客户端连接后执行
/// </summary>
public Action<SocketServer, SocketConnection> HandleNewClientConnected { get; set; }

/// <summary>
/// 服务端关闭客户端后执行
/// </summary>
public Action<SocketServer, SocketConnection> HandleCloseClient { get; set; }

#endregion

#region 客户端连接事件

/// <summary>
/// 客户端连接接受新的消息后调用
/// </summary>
public Action<byte[], SocketConnection, SocketServer> HandleRecMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接发送消息后回调
/// </summary>
public Action<byte[], SocketConnection, SocketServer> HandleSendMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接关闭后回调
/// </summary>
public Action<SocketConnection, SocketServer> HandleClientClose { get; set; }

#endregion
}
}

using System;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace Coldairarrow.Util.Sockets
{
/// <summary>
/// Socket连接,双向通信
/// </summary>
public class SocketConnection
{
#region 构造函数

public SocketConnection(Socket socket,SocketServer server)
{
_socket = socket;
_server = server;
}

#endregion

#region 私有成员

private readonly Socket _socket;
private bool _isRec=true;
private SocketServer _server = null;
private bool IsSocketConnected()
{
bool part1 = _socket.Poll(1000, SelectMode.SelectRead);
bool part2 = (_socket.Available == 0);
if (part1 && part2)
return false;
else
return true;
}

#endregion

#region 外部接口

/// <summary>
/// 开始接受客户端消息
/// </summary>
public void StartRecMsg()
{
try
{
byte[] container = new byte[1024 * 1024 * 2];
_socket.BeginReceive(container, 0, container.Length, SocketFlags.None, asyncResult =>
{
try
{
int length = _socket.EndReceive(asyncResult);

//马上进行下一轮接受，增加吞吐量
if (length > 0 && _isRec && IsSocketConnected())
StartRecMsg();

if (length > 0)
{
byte[] recBytes = new byte[length];
Array.Copy(container, 0, recBytes, 0, length);

//处理消息
HandleRecMsg?.Invoke(recBytes, this, _server);
}
else
Close();
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
Close();
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
Close();
}
}

/// <summary>
/// 发送数据
/// </summary>
/// <param name="bytes">数据字节</param>
public void Send(byte[] bytes)
{
try
{
_socket.BeginSend(bytes, 0, bytes.Length, SocketFlags.None, asyncResult =>
{
try
{
int length = _socket.EndSend(asyncResult);
HandleSendMsg?.Invoke(bytes, this, _server);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

/// <summary>
/// 发送字符串（默认使用UTF-8编码）
/// </summary>
/// <param name="msgStr">字符串</param>
public void Send(string msgStr)
{
Send(Encoding.UTF8.GetBytes(msgStr));
}

/// <summary>
/// 发送字符串（使用自定义编码）
/// </summary>
/// <param name="msgStr">字符串消息</param>
/// <param name="encoding">使用的编码</param>
public void Send(string msgStr,Encoding encoding)
{
Send(encoding.GetBytes(msgStr));
}

/// <summary>
/// 传入自定义属性
/// </summary>
public object Property { get; set; }

/// <summary>
/// 关闭当前连接
/// </summary>
public void Close()
{
try
{
_isRec = false;
_socket.Disconnect(false);
_server.ClientList.Remove(this);
HandleClientClose?.Invoke(this, _server);
_socket.Close();
_socket.Dispose();
GC.Collect();
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

#endregion

#region 事件处理

/// <summary>
/// 客户端连接接受新的消息后调用
/// </summary>
public Action<byte[], SocketConnection, SocketServer> HandleRecMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接发送消息后回调
/// </summary>
public Action<byte[], SocketConnection, SocketServer> HandleSendMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接关闭后回调
/// </summary>
public Action<SocketConnection, SocketServer> HandleClientClose { get; set; }

/// <summary>
/// 异常处理程序
/// </summary>
public Action<Exception> HandleException { get; set; }

#endregion
}
}

using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace Coldairarrow.Util.Sockets
{
/// <summary>
/// Socket客户端
/// </summary>
public class SocketClient
{
#region 构造函数

/// <summary>
/// 构造函数,连接服务器IP地址默认为本机127.0.0.1
/// </summary>
/// <param name="port">监听的端口</param>
public SocketClient(int port)
{
_ip = "127.0.0.1";
_port = port;
}

/// <summary>
/// 构造函数
/// </summary>
/// <param name="ip">监听的IP地址</param>
/// <param name="port">监听的端口</param>
public SocketClient(string ip, int port)
{
_ip = ip;
_port = port;
}

#endregion

#region 内部成员

private Socket _socket = null;
private string _ip = "";
private int _port = 0;
private bool _isRec=true;
private bool IsSocketConnected()
{
bool part1 = _socket.Poll(1000, SelectMode.SelectRead);
bool part2 = (_socket.Available == 0);
if (part1 && part2)
return false;
else
return true;
}

/// <summary>
/// 开始接受客户端消息
/// </summary>
public void StartRecMsg()
{
try
{
byte[] container = new byte[1024 * 1024 * 2];
_socket.BeginReceive(container, 0, container.Length, SocketFlags.None, asyncResult =>
{
try
{
int length = _socket.EndReceive(asyncResult);

//马上进行下一轮接受，增加吞吐量
if (length > 0 && _isRec && IsSocketConnected())
StartRecMsg();

if (length > 0)
{
byte[] recBytes = new byte[length];
Array.Copy(container, 0, recBytes, 0, length);

//处理消息
HandleRecMsg?.Invoke(recBytes, this);
}
else
Close();
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
Close();
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
Close();
}
}

#endregion

#region 外部接口

/// <summary>
/// 开始服务，连接服务端
/// </summary>
public void StartClient()
{
try
{
//实例化 套接字 （ip4寻址协议，流式传输，TCP协议）
_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//创建 ip对象
IPAddress address = IPAddress.Parse(_ip);
//创建网络节点对象 包含 ip和port
IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, _port);
//将 监听套接字  绑定到 对应的IP和端口
_socket.BeginConnect(endpoint, asyncResult =>
{
try
{
_socket.EndConnect(asyncResult);
//开始接受服务器消息
StartRecMsg();

HandleClientStarted?.Invoke(this);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

/// <summary>
/// 发送数据
/// </summary>
/// <param name="bytes">数据字节</param>
public void Send(byte[] bytes)
{
try
{
_socket.BeginSend(bytes, 0, bytes.Length, SocketFlags.None, asyncResult =>
{
try
{
int length = _socket.EndSend(asyncResult);
HandleSendMsg?.Invoke(bytes, this);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}, null);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

/// <summary>
/// 发送字符串（默认使用UTF-8编码）
/// </summary>
/// <param name="msgStr">字符串</param>
public void Send(string msgStr)
{
Send(Encoding.UTF8.GetBytes(msgStr));
}

/// <summary>
/// 发送字符串（使用自定义编码）
/// </summary>
/// <param name="msgStr">字符串消息</param>
/// <param name="encoding">使用的编码</param>
public void Send(string msgStr, Encoding encoding)
{
Send(encoding.GetBytes(msgStr));
}

/// <summary>
/// 传入自定义属性
/// </summary>
public object Property { get; set; }

/// <summary>
/// 关闭与服务器的连接
/// </summary>
public void Close()
{
try
{
_isRec = false;
_socket.Disconnect(false);
HandleClientClose?.Invoke(this);
}
catch (Exception ex)
{
HandleException?.Invoke(ex);
}
}

#endregion

#region 事件处理

/// <summary>
/// 客户端连接建立后回调
/// </summary>
public Action<SocketClient> HandleClientStarted { get; set; }

/// <summary>
/// 处理接受消息的委托
/// </summary>
public Action<byte[], SocketClient> HandleRecMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接发送消息后回调
/// </summary>
public Action<byte[], SocketClient> HandleSendMsg { get; set; }

/// <summary>
/// 客户端连接关闭后回调
/// </summary>
public Action<SocketClient> HandleClientClose { get; set; }

/// <summary>
/// 异常处理程序
/// </summary>
public Action<Exception> HandleException { get; set; }

#endregion
}
}

上面放上的是框架代码，接下来介绍下如何使用

首先，服务端使用方式：

using Coldairarrow.Util.Sockets;
using System;
using System.Text;

namespace Console_Server
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//创建服务器对象，默认监听本机0.0.0.0，端口12345
SocketServer server = new SocketServer(12345);

//处理从客户端收到的消息
server.HandleRecMsg = new Action<byte[], SocketConnection, SocketServer>((bytes, client, theServer) =>
{
string msg = Encoding.UTF8.GetString(bytes);
Console.WriteLine($"收到消息:{msg}");
});

//处理服务器启动后事件
server.HandleServerStarted = new Action<SocketServer>(theServer =>
{
Console.WriteLine("服务已启动************");
});

//处理新的客户端连接后的事件
server.HandleNewClientConnected = new Action<SocketServer, SocketConnection>((theServer, theCon) =>
{
Console.WriteLine($@"一个新的客户端接入，当前连接数：{theServer.ClientList.Count}");
});

//处理客户端连接关闭后的事件
server.HandleClientClose = new Action<SocketConnection, SocketServer>((theCon, theServer) =>
{
Console.WriteLine($@"一个客户端关闭，当前连接数为：{theServer.ClientList.Count}");
});

//处理异常
server.HandleException = new Action<Exception>(ex =>
{
Console.WriteLine(ex.Message);
});

//服务器启动
server.StartServer();

while (true)
{
Console.WriteLine("输入:quit，关闭服务器");
string op = Console.ReadLine();
if (op == "quit")
break;
}
}
}
}

客户端使用方式：

using Coldairarrow.Util.Sockets;
using System;
using System.Text;

namespace Console_Client
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//创建客户端对象，默认连接本机127.0.0.1,端口为12345
SocketClient client = new SocketClient(12345);

//绑定当收到服务器发送的消息后的处理事件
client.HandleRecMsg = new Action<byte[], SocketClient>((bytes, theClient) =>
{
string msg = Encoding.UTF8.GetString(bytes);
Console.WriteLine($"收到消息:{msg}");
});

//绑定向服务器发送消息后的处理事件
client.HandleSendMsg = new Action<byte[], SocketClient>((bytes, theClient) =>
{
string msg = Encoding.UTF8.GetString(bytes);
Console.WriteLine($"向服务器发送消息:{msg}");
});

//开始运行客户端
client.StartClient();

while (true)
{
Console.WriteLine("输入:quit关闭客户端，输入其它消息发送到服务器");
string str = Console.ReadLine();
if (str == "quit")
{
client.Close();
break;
}
else
{
client.Send(str);
}
}
}
}
}

最后运行测试截图：



总结：

其最方便之处在于，将如何创建连接封装掉，使用人员只需关注连接后发送什么数据，接收到数据后应该如何处理，等等其它的很多事件的处理，这其中主要依托于匿名委托的使用，Lambda表达式的使用。

框架里面主要使用了异步通讯，以及如何控制连接，详细我就不多说了，大家应该一看就懂，我只希望能给大家带来便利，最后大家有任何问题、意见、想法，都可以给我留言。

最后，附上所有源码项目地址，若觉得有一定价值，还请点赞~

GitHub地址：https://github.com/Coldairarrow/Sockets