客戶端到伺服器端的通訊過程及原理

學習任何東西，我們只要搞清楚其原理，就會觸類旁通。現在結和我所學，我想總結一下客戶端到伺服器端的通訊過程。只有明白了原理，我們才會明白當我們程式開發過程中錯誤的問題會出現在那，才會更好的解決問題。

我們首先要了解一個概念性的詞彙：Socket

socket的英文原義是“孔”或“插座”。作為程式通訊機制，取後一種意思。通常也稱作“套接字”，用於描述IP地址和埠，是一個通訊鏈的控制程式碼。(其實就是兩個程式通訊用的。)socket非常類似於電話的插座。以一個電話網為例。電話的通話雙方相當於相互通訊的2個程式，電話號碼可以當作是IP地址。任何使用者在通話之前，首先要佔有一部電話機，相當於申請一個socket；同時要知道對方的號碼（IP地址），相當於對方有一個固定的socket。然後向對方撥號呼叫，相當於發出連線請求。對方假如在場並空閒，拿起電話話筒，雙方就可以正式通話，相當於連線成功。雙方通話的過程，是一方向電話機發出訊號和對方從電話機接收訊號的過程，相當於向socket傳送資料和從socket接收資料。通話結束後，一方掛起電話機相當於關閉socket，撤消連線，通訊完成。

以上通訊是以兩個人通話做為事例來在概的說明了下通訊，但是現在假如通訊中的一個人是外國人（說英語），一個人是中國人（說普通話），他們倆相互通訊的話，都不能聽明白對方說的是什麼，那麼他們的溝通就不能夠完成。但是如果我們給一個規定，給通話雙方，只能講普通話，那麼雙方溝通就沒有障礙了。這就引出來了通訊協議。

有兩種型別：（Tcp協議與Udp協議）:

Tcp協議與Udp協議是在兩硬體裝置上進行通訊傳輸的一種資料語法。

– 流式Socket（STREAM）：

是一種面向連線的Socket，針對於面向連線的TCP服務應用，安全，但是效率低；Tcp:是以流的形式來傳的。

– 資料包式Socket（DATAGRAM）：

是一種無連線的Socket,對應於無連線的UDP服務應用.不安全(丟失,順序混亂,在接收端要分析重排及要求重發),但效率高.Udp:將資料包拆開為若干份編號後來傳輸。在傳輸的過程中容易出現資料的丟失。但是傳輸速度要比TCP的快。

Socket的通訊流程

• Demo:

• 伺服器端：

– 申請一個socket (socketWatch)用來監聽的

– 繫結到一個IP地址和一個埠上

– 開啟偵聽，等待接授客戶端的連線

– 當有連線時建立一個用於和連線進來的客戶端進行通訊的socket(socketConnection)

– 即續監聽,等侍下一個客戶的連線

程式碼如下：

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和埠)類
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.IO;

namespace MyChatRoomServer
{
    public partial class FChatServer : Form
    {
        public FChatServer()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//關閉 對 文字框  的跨執行緒操作檢查
        }

        Thread threadWatch = null;//負責監聽 客戶端 連線請求的 執行緒
        Socket socketWatch = null;//負責監聽的 套接字

        private void btnBeginListen_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //建立 服務端 負責監聽的 套接字，引數（使用IP4定址協議，使用流式連線，使用TCP協議傳輸資料）
            socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
           //獲得文字框中的 IP地址物件
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());
            //建立 包含 ip 和 port 的網路節點物件
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
            //將 負責監聽 的套接字 繫結到 唯一的IP和埠上
            socketWatch.Bind(endpoint);
            //設定監聽佇列的長度
            socketWatch.Listen(10);

            //建立 負責監聽的執行緒，並傳入監聽方法
            threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
            threadWatch.IsBackground = true;//設定為後臺執行緒
            threadWatch.Start();//開啟執行緒
            ShowMsg("伺服器啟動監聽成功～");
            //IPEndPoint 
            //socketWatch.Bind(
        }
        //儲存了伺服器端 所有負責和客戶端通訊的套接字
        Dictionary<string, Socket> dict = new Dictionary<string, Socket>();
        //儲存了伺服器端 所有負責呼叫 通訊套接字.Receive方法 的執行緒
        Dictionary<string, Thread> dictThread = new Dictionary<string, Thread>();

        //Socket sokConnection = null;
        /// <summary>
        /// 監聽客戶端請求的方法
        /// </summary>
        void WatchConnecting()
        {
            while (true)//持續不斷的監聽新的客戶端的連線請求
            {
                //開始監聽 客戶端 連線請求，注意：Accept方法，會阻斷當前的執行緒！
                Socket sokConnection = socketWatch.Accept();//一旦監聽到客戶端的請求，就返回一個負責和該客戶端通訊的套接字 sokConnection
                //sokConnection.Receive
                //向 列表控制元件中 新增一個 客戶端的ip埠字串，作為客戶端的唯一標識
                lbOnline.Items.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //將 與客戶端通訊的 套接字物件 sokConnection 新增到 鍵值對集合中，並以客戶端IP埠作為鍵
                dict.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), sokConnection);

                //建立 通訊執行緒
                ParameterizedThreadStart pts = new ParameterizedThreadStart(RecMsg);
                Thread thr = new Thread(pts);
                thr.IsBackground = true;//設定為
                thr.Start(sokConnection);//啟動執行緒 併為執行緒要呼叫的方法RecMsg 傳入引數sokConnection

                dictThread.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), thr);//將執行緒 儲存在 字典裡，方便大家以後做“踢人”功能的時候用

                ShowMsg("客戶端連線成功！" + sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //sokConnection.RemoteEndPoint 中儲存的是 當前連線客戶端的 Ip和埠
            }
        }

        /// <summary>
        /// 服務端 負責監聽 客戶端 傳送來的資料的 方法
        /// </summary>
        void RecMsg(object socketClientPara)
        {
            Socket socketClient = socketClientPara as Socket;
            while (true)
            {
                //定義一個 接收用的 快取區(2M位元組陣列)
                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
                //將接收到的資料 存入 arrMsgRec 陣列,並返回 真正接收到的資料 的長度
                int length=-1;
                try
                {
                    length = socketClient.Receive(arrMsgRec);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("異常：" + ex.Message);
                    //從 通訊套接字 集合中 刪除 被中斷連線的 通訊套接字物件
                    dict.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //從 通訊執行緒    結合中 刪除 被終端連線的 通訊執行緒物件
                    dictThread.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    //從 列表中 移除 被中斷的連線 ip:Port
                    lbOnline.Items.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
                    break;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("異常：" + ex.Message);
                    break;
                }
                if (arrMsgRec[0] == 0)//判斷 傳送過來的資料 的第一個元素是 0，則代表傳送來的是 文字資料
                {
                    //此時 是將 陣列 所有的元素 都轉成字串，而真正接收到的 只有服務端發來的幾個字元
                    string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec,1, length-1);
                    ShowMsg(strMsgRec);
                }
                else if (arrMsgRec[0] == 1)//如果是1 ，則代表傳送過來的是 檔案資料(圖片/視訊/檔案....)
                {
                    SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();//儲存檔案選擇框物件
                    if (sfd.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)//使用者選擇檔案路徑後
                    {
                        string fileSavePath = sfd.FileName;//獲得要儲存的檔案路徑
                        //建立檔案流，然後 讓檔案流來 根據路徑 建立一個檔案
                        using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create))
                        {
                            fs.Write(arrMsgRec, 1, length-1);
                            ShowMsg("檔案儲存成功：" + fileSavePath);
                        }
                    }
                }
            }
        }

        //傳送訊息到客戶端
        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(lbOnline.Text))
            {
                MessageBox.Show("請選擇要傳送的好友");
            }
            else
            {
                string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
                //將要傳送的字串 轉成 utf8對應的位元組陣列
                byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
                //獲得列表中 選中的KEY
                string strClientKey = lbOnline.Text;
                //通過key，找到 字典集合中對應的 與某個客戶端通訊的 套接字的 send方法，傳送資料給對方
                try
                {
                    dict[strClientKey].Send(arrMsg);
                    //sokConnection.Send(arrMsg);
                    ShowMsg("傳送了資料出去：" + strMsg);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    ShowMsg("傳送時異常："+ex.Message);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("傳送時異常：" + ex.Message);
                }
            }
        }

        //服務端群發訊息
        private void btnSendToAll_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
            //將要傳送的字串 轉成 utf8對應的位元組陣列
            byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
            foreach (Socket s in dict.Values)
            {
                s.Send(arrMsg);
            }
            ShowMsg("群發完畢！：）");
        }

        #region 顯示訊息
        /// <summary>
        /// 顯示訊息
        /// </summary>
        /// <param name="msg"></param>
        void ShowMsg(string msg)
        {

• 客戶端：

– 申請一個socket(socketClient)

– 連線伺服器（指明IP地址和埠號）

程式碼如下：

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; //客戶端 負責 接收 服務端發來的資料訊息的執行緒

        Socket socketClient = null;//客戶端套接字

//客戶端傳送連線請求到伺服器

        private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());//獲得IP

            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));//網路節點

//建立客戶端套接字

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

            //向 指定的IP和埠 傳送連線請求

            socketClient.Connect(endpoint);

            //客戶端 建立執行緒 監聽服務端 發來的訊息

            threadClient = new Thread(RecMsg);

            threadClient.IsBackground = true;

            threadClient.Start();

        }

        /// <summary>

/// 監聽服務端 發來的訊息

/// </summary>

        void RecMsg()

        {

            while (true)

            {

                //定義一個 接收用的 快取區(2M位元組陣列)

                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];

                //將接收到的資料 存入 arrMsgRec 陣列,並返回 真正接收到的資料 的長度

               int length=  socketClient.Receive(arrMsgRec);

                //此時 是將 陣列 所有的元素 都轉成字串，而真正接收到的 只有服務端發來的幾個字元

               string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec, 0, length);

                ShowMsg(strMsgRec);

            }

        }

        void ShowMsg(string msg)

        {

            txtMsg.AppendText(msg + "\r\n");

        }

    }

}

通訊過程圖

通過以上流程圖我們可以看出，客戶端與伺服器端之間的一個基本通訊流程，概括一下Socket 一般應用模式（客戶端和伺服器端）的作用：

伺服器端：最少有兩個socket,一個是服務端負責監聽客戶端發來連線請求,但不負責與請求的客戶端通訊，另一個是每當伺服器端成功接收到客戶端時，但在伺服器端建立一個用與請求的客戶端進行通訊的socket.

客戶端：指定要連線的伺服器端地址和埠，通過建立一個socket物件來初始化一個到伺服器端的TCP連線。

其實很早就想寫下這篇總結了,但是由於工作較忙，一直推遲到現在。這篇總結也是為我接下來要寫的瀏覽器與Iis伺服器的通訊過程和ASP.Net頁面生命週期做一個鋪墊，現在終於寫完了，來和大家一起分享一下，不完善的地方，我將在以後的工作和學習過程中慢慢補充。