C應(yīng)用程序設(shè)計教程 第10章 多線程和Socket編程初步

第10章 多線程和Socket編程初步 Socket編程技術(shù)廣泛用于即時通信系統(tǒng)(如QQ、MSN等)、網(wǎng)絡(luò)游戲、BT下載、Internet視頻直播等C/S結(jié)構(gòu)客戶端網(wǎng)絡(luò)程序，是一個程序員必須掌握的技術(shù)，本章介紹Socket編程初步知識。在Socket編程中，必須使用多線程技術(shù)，因此在本章首先介紹多線程，然后再介紹Socket編程。10.1 創(chuàng)建線程 如果在一個程序中，有多個工作要同時做，可以采用多線程。在Windows操作系統(tǒng)中可以運(yùn)行多個程序，把一個運(yùn)行的程序叫做一個進(jìn)程。一個進(jìn)程又可以有多個線程，所有程序的線程輪流共同占用CPU的運(yùn)行時間，Windows操作系統(tǒng)將時間分為時間片，每個線程分配一個時間片，一個線程用完一個時間片后，操作系統(tǒng)將此線程掛起，將另一個線程喚醒，使其使用下一個時間片，操作系統(tǒng)不斷的把線程掛起，喚醒，再掛起，再喚醒，如此反復(fù)，由于現(xiàn)在CPU的速度比較快，給人的感覺象是多個線程同時執(zhí)行。Windows操作系統(tǒng)中有很多這樣的例子，例如復(fù)制文件時，一方面在進(jìn)行磁盤的讀寫操作，同時一張紙不停的從一個文件夾飄到另一個文件夾，這個飄的動作實際上是一段動畫，兩個動作是在不同線程中完成的，就像兩個動作是同時進(jìn)行的。又如Word程序中的拼寫檢查也是在另一個線程中完成的。每個進(jìn)程最少有一個線程，叫主線程，是進(jìn)程自動創(chuàng)建的，每進(jìn)程可以創(chuàng)建多個線程。本節(jié)介紹線程類(Thread)的屬性和方法以及如何創(chuàng)建線程。10.1.1 線程類(Thread)的屬性和方法 線程類在命名空間System.Threading中定義的，因此如果要創(chuàng)建多線程，必須引入命名空間System.Threading。Thread類的常用屬性和方法如下：屬性Priority：設(shè)置線程優(yōu)先級，有5種優(yōu)先級類別：AboveNormal(稍高)、BelowNormal(稍低)、Normal(中等，默認(rèn)值)、Highest(最高)和Lowest(最低)。例如語句myThread.Priority=ThreadPriority.Highest設(shè)置線程myThread的優(yōu)先級為最高。一個線程的優(yōu)先權(quán)并不是越高越好，應(yīng)考慮到整個進(jìn)程中所有線程以及其他進(jìn)程的情況做出最優(yōu)選擇。優(yōu)先級相同的線程按照時間片輪流運(yùn)行。優(yōu)先級高的線程先運(yùn)行，只有優(yōu)先級高的線程停止、休眠或暫停時，低優(yōu)先級的線程才能運(yùn)行。構(gòu)造函數(shù)：New(new ThreadStart(線程中要執(zhí)行的無參數(shù)方法名)，參數(shù)中指定的方法需要程序員自己定義，這個方法完成線程所要完成的任務(wù)，退出該方法，線程結(jié)束。該方法必須為公有void類型的方法，無參數(shù)。如果希望有參數(shù)，可使用VB.Net2.0中新構(gòu)造函數(shù)：New(new ParameterizedThreadStart(線程中要執(zhí)行的只能有一個參數(shù)的方法名)。方法Start()：建立線程類對象后,線程處于未啟動狀態(tài)，這個方法使線程改變?yōu)榫途w狀態(tài)，如果能獲的CPU運(yùn)行時間，線程變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。方法IsAlive()：判斷線程對象是否存在，=true，線程存在。方法Abort()：撤銷線程對象。不能撤銷一個已不存在的線程對象，因此在撤銷一個線程對象前，必須用方法IsAlive()判斷線程對象是否存在。靜態(tài)方法Sleep()：線程休眠參數(shù)設(shè)定的時間，單位為毫秒，此時線程處于休眠狀態(tài)。線程休眠后，允許其他就緒線程運(yùn)行。休眠指定時間后，線程變?yōu)榫途w狀態(tài)。方法Suspend()和Resume()：Suspend()方法使線程變?yōu)閽炱馉顟B(tài)。Resume方法使掛起線程變?yōu)榫途w狀態(tài)，如能獲的CPU的運(yùn)行時間，線程變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。如線程多次被掛起，調(diào)用一次Resume()方法就可以把線程喚醒。由于不安全建議不使用這兩個函數(shù)。10.1.2 創(chuàng)建線程例子【例10.1】本例使用線程類Thread創(chuàng)建一個新的線程，在標(biāo)簽控件中顯示該線程運(yùn)行的時間。在窗體放置2個按鈕，單擊按鈕完成新建和停止線程的功能。(1)新建項目。在窗體中放置2個按鈕和1個標(biāo)簽控件(label1)。button1的屬性Text=新線程,Enabled=true。button2的屬性Text=撤銷,Enabled=false。(2)在Form1.cs頭部增加語句：using System.Threading(3)為Form1類中聲明一個委托類dFun、定義一個類dFun的變量和線程類變量：/dFun類可代表無返回值有一個string參數(shù)方法delegate void dFun(string text);/dFun類變量dFun dFun1;/線程類變量private Thread thread;(4)為標(biāo)題為“新線程”的按鈕(button1)增加單擊事件處理函數(shù)如下:private void button1_Click(object sender,EventArgs e)/生成線程類對象，fun為自定義方法名稱 thread=new Thread(new ThreadStart(fun);Label1.Text=0“運(yùn)行時間從0開始 /線程變?yōu)榫途w狀態(tài)，如能獲的CPU運(yùn)行時間，thread.Start()/線程變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài) /標(biāo)題為“新線程”的按鈕，創(chuàng)建線程后，Button1.Enabled=False /不允許再創(chuàng)建線程 /標(biāo)題為“撤銷”的按鈕,允許對運(yùn)行狀態(tài)的線程撤銷 /Button2.Enabled=True(5)為標(biāo)題為“撤銷”的按鈕(button2)增加單擊事件處理函數(shù)如下：private void button2_Click(object sender,EventArgs e)if(thread.IsAlive)thread.Abort();/撤銷線程對象 button1.Enabled=true;button2.Enabled=false;(6)C#線程模型允許將任何一個公有過程（靜態(tài)或非靜態(tài)）作為線程過程，因此允許在任何一個類（不要求這個類是某個類的子類）中定義線程過程，而且同一個類中可以定義多個線程過程。C#不允許在此過程中直接修改線程外控件屬性，這是防止多個線程同時修改同一控件的同一屬性發(fā)生錯誤，必須使用控件的Invoke方法修改線程外控件屬性，Invoke方法有兩個參數(shù)，參數(shù)1是修改控件屬性的方法的委托,參數(shù)2是object數(shù)組，是傳遞給參數(shù)1代表的方法的參數(shù)。為Form1類定義一個線程方法如下：/C#1.x中在線程中執(zhí)行的方法,退出該方法，線程結(jié)束public void fun()/必須為公有void類型方法，無參數(shù) while(true)/這里是死循環(huán)，線程將一直運(yùn)行 /允許得到線程外控件屬性值 int x=Convert.ToInt32(label1.Text);x+;string s=Convert.ToString(x);/dFun1代表修改label1.Text的方法 label1.Invoke(dFun1,new objects);/線程休眠1秒鐘，休眠一次，線程運(yùn)行了1秒鐘 Thread.Sleep(1000);(7)為Form1類定義一個修改label1.Text的方法如下：private void SetText(string text)label1.Text=text;(8)在Form1類的Load事件函數(shù)的最后增加如下語句：dFun1=new dFun(SetText);(9)在關(guān)閉程序之前，必須撤銷線程對象。為主窗體的FormClosing事件增加事件處理函數(shù)如下：private void Form1_FormClosing(object sender,FormClosingEventArgs e)if(thread.IsAlive)thread.Abort();(10)編譯運(yùn)行，單擊標(biāo)題為新線程的按鈕，新線程開始，計數(shù)器從0開始計數(shù)。單擊標(biāo)題為撤銷的按鈕，線程對象被撤銷，計數(shù)器停止計數(shù)?！纠?0.2】本例重做例9.19，查找文件在另一個線程中進(jìn)行，當(dāng)單擊“停止搜索”按鈕后，停止搜索線程，以便停止查找文件。本例修改例9.19。請同學(xué)課后自己完成。10.2 多個線程互斥多個線程同時修改共享數(shù)據(jù)可能發(fā)生錯誤。假設(shè)2個線程分別監(jiān)視2個入口進(jìn)入的人數(shù)，每當(dāng)有人通過入口，線程用C#語句對總?cè)藬?shù)變量執(zhí)行加1操作。一條C#語句可能包含若干機(jī)器語言語句，假設(shè)C#語句加1操作包含的機(jī)器語言語句是：取總?cè)藬?shù)，加1，再存回。操作系統(tǒng)可以在一條機(jī)器語言語句結(jié)束后，掛起運(yùn)行的線程。如當(dāng)前總?cè)藬?shù)為5，線程1運(yùn)行，監(jiān)視到有人通過入口，取出總?cè)藬?shù)(=5)后，線程1時間用完掛起。線程2喚醒，也監(jiān)視到有人通過入口，并完成了總?cè)藬?shù)加1并送回的操作，總?cè)藬?shù)為6，線程2掛起。線程1喚醒，對已取出的總?cè)藬?shù)(此時為5)加1，存回去，總?cè)藬?shù)應(yīng)為7，實為6，少算一個。為了防止此類錯誤，在一個線程修改共享資源(例如上例的總?cè)藬?shù)變量)時，不允許其他線程對同一共享資源進(jìn)行修改，這叫線程的互斥。這樣的實例很多，例如計算機(jī)中的許多外設(shè)，網(wǎng)絡(luò)中的打印機(jī)等都是共享資源，只允許一個進(jìn)程或線程使用。10.2.1 多個線程同時修改共享數(shù)據(jù)可能發(fā)生錯誤【例10.3】下邊的例子模擬2個線程同時修改同一個共享數(shù)據(jù)時可能發(fā)生的錯誤。(1)新建項目。在Form1.cs頭部增加語句：using System.Threading;(2)為Form1類定義2個Thread線程類變量：thread1,thread2。定義整形變量：num=0。(3)在窗體中放置一個標(biāo)簽和按鈕控件，按鈕的事件處理函數(shù)如下：private void button1_Click(object sender,EventArgs e)label1.Text=num.ToString();(4)為Form1類構(gòu)造函數(shù)增加語句如下：thread1=new Thread(new ThreadStart(Fun1);thread2=new Thread(new ThreadStart(Fun2);thread1.Start();thread2.Start();(5)為Form1類中定義Fun1()方法如下：public void Fun1()int k,n;for(k=0;k4;k+)n=num;/取出num，可以把把num想象為總?cè)藬?shù) n+;/加1 Thread.Sleep(20);/模擬復(fù)雜的費時運(yùn)算 num=n;/存回num Thread.Sleep(50);/退出該方法，線程結(jié)束public void Fun2()int k,n;for(k=0;k4;k+)n=num;n+;Thread.Sleep(10);num=n;Thread.Sleep(100);(6)編譯運(yùn)行，單擊按鈕，標(biāo)簽控件應(yīng)顯示8，實際運(yùn)行多次，顯示的數(shù)要小于8。10.2.2 用Lock語句實現(xiàn)互斥Lock語句的形式如下：lock(e)訪問共享資源的代碼。其中e指定要鎖定的對象，鎖定該對象內(nèi)所有臨界區(qū)，必須是引用類型，一般為this。Lock語句將訪問共享資源的代碼標(biāo)記為臨界區(qū)。臨界區(qū)的意義是：假設(shè)線程1正在執(zhí)行e對象的臨界區(qū)中的代碼時，如其他線程也要求執(zhí)行這個e對象的任何臨界區(qū)中代碼，將被阻塞，一直到線程1退出臨界區(qū)?！纠?0.4】用C#語句Lock實現(xiàn)互斥。修改例10.2中的Fun1()和Fun2()方法如下：public void Fun1()int k,n;for(k=0;k4;k+)lock(this)/這里的this是Form1類的對象 n=num;/這對大括號中代碼為this的臨界區(qū) /this的臨界區(qū)包含兩部分，n+;/函數(shù)Fun1和Fun2中的臨界區(qū) Thread.Sleep(10);num=n;Thread.Sleep(50);/退出該方法，線程結(jié)束public void Fun2()int k,n;for(k=0;k4;k+)lock(this)/如有線程進(jìn)入此臨界區(qū)，n=num;/其他線程就不能進(jìn)入這個臨界區(qū) /this的臨界區(qū)包含兩部分，n+;/函數(shù)Fun1和Fun2中的臨界區(qū) Thread.Sleep(10);num=n;Thread.Sleep(100);/退出該方法，線程結(jié)束編譯運(yùn)行，單擊按鈕標(biāo)簽控件應(yīng)顯示8。10.3 TCP/IP協(xié)議和Socket本節(jié)首先介紹TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)知識，然后介紹Socket類的基本概念。10.3.1 TCP/IP協(xié)議協(xié)議 把分布在不同地理區(qū)域的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用通信設(shè)備互連，使各個計算機(jī)之間能夠相互通信，實現(xiàn)信息和資源共享，就組成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的目的是為了通信，共享資源。通信即傳輸數(shù)據(jù)，為了傳輸數(shù)據(jù)各個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)遵守一定規(guī)則，這個規(guī)則叫網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。當(dāng)前廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中有成千上萬臺計算機(jī)，應(yīng)允許任何兩臺計算機(jī)之間進(jìn)行通信，為了區(qū)分不同的計算機(jī)，必須給每一臺連網(wǎng)計算機(jī)一個唯一的編號，這個編號在TCP/IP協(xié)議中叫計算機(jī)的IP地址，它是一個32位二進(jìn)制數(shù)，用四個十進(jìn)制數(shù)表示，中間用點隔開，每個十進(jìn)制數(shù)允許值為0-255(一個字節(jié))，例如，202.112.10.105，這種記錄方法叫點數(shù)記法。一個計算機(jī)要和網(wǎng)絡(luò)中其他計算機(jī)連接，必須有自己的IP地址。C#語言使用IPAddress類表示IP地址，用靜態(tài)方法Parse可將IP地址字符串轉(zhuǎn)換為IPAddress實例。例如：/127.0.0.1表示本機(jī)IP地址IPAddress ip=IPAddress.Parse(“127.0.0.1”);IPAddress類提供了幾個靜態(tài)只讀字段，其中字段Any表示本地系統(tǒng)所有可用的IP地址，字段Broadcast表示本地網(wǎng)絡(luò)廣播地址。Dns類提供了一系列靜態(tài)的方法，其中GetHostAddresses方法獲取指定主機(jī)的IP地址，返回一個IPAddress類型的數(shù)組(一臺計算機(jī)可能有多個IP地址)。例如獲得CCTV網(wǎng)站的所有IP地址：IPAddress ip=Dns.GetHostAddresses();Dns類GetHostName方法,獲取本機(jī)主機(jī)名。string hostname=Dns.GetHostName();IPAddress ip=Dns.GetHostAddresses(hostname);一臺計算機(jī)上可能運(yùn)行多個網(wǎng)絡(luò)通信軟件，它們的IP地址是相同的。為了訪問IP地址相同的不同網(wǎng)絡(luò)通信軟件，可為運(yùn)行的每個網(wǎng)絡(luò)通信軟件編號，這個編號叫端口號。IPEndPoint類包含了IP地址和端口信息，IPEndPoint類常用的構(gòu)造函數(shù)如下，第一個參數(shù)指定IP地址，第二個參數(shù)指定端口號 public IPEndPoint(IPAddress,int);10.3.2 套接字(Socket)套接字可以理解為編寫網(wǎng)絡(luò)通信軟件的函數(shù)庫，在套接字中封裝了為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信而設(shè)計的一組公共函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信軟件通過調(diào)用這些公共函數(shù)，完成和在網(wǎng)絡(luò)其他計算機(jī)中運(yùn)行的指定網(wǎng)絡(luò)通信軟件間的雙向通信。在.Net中，System.Net.Sockets 命名空間為開發(fā)人員提供了開發(fā)基于Socket套接字的網(wǎng)絡(luò)通信程序的一些類，包括Socket類、TcpClient類、TcpListener類和UdpClient類，如果開發(fā)基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信程序，可以使用TcpClient類、TcpListener類和UdpClient類，使用上比較簡單，本書所有例子基本上都是使用這三個類。如果為了提高效率或者采用其他網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，可采用Socket類。套接字有兩種不同的類型：一種是流套接字，又稱面向連接的協(xié)議，如 TCP；另一種是數(shù)據(jù)報套接字，又稱無連接協(xié)議，例如 UDP?；诹魈捉幼值木W(wǎng)絡(luò)通信采用連接方式，通信前要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，一旦建立了這種連接，就可以在設(shè)備之間可靠的傳輸數(shù)據(jù)，建立連接后數(shù)據(jù)以流的形式在被連接的兩個計算機(jī)中運(yùn)行程序間進(jìn)行流動。這有些像打電話。基于流套接字的網(wǎng)絡(luò)通信一般采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。基于數(shù)據(jù)報套接字，采用不連接方式，兩個計算機(jī)中運(yùn)行程序間使用單個信息包進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這種方式類似郵局，不保證數(shù)據(jù)包按照發(fā)送順序傳送，也可能丟失。以下簡單介紹Socket類的用法，后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)介紹TcpClient類、TcpListener類和UdpClient類的使用。Socket類的構(gòu)造方法定義如下，其中，addressFamily 參數(shù)指定 Socket 使用的尋址方案，socketType 參數(shù)指定 Socket 的類型，protocolType 參數(shù)指定 Socket 使用的協(xié)議。public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);生成基于 TCP協(xié)議的Socket類對象的例子如下：Socket s=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);一旦創(chuàng)建 基于 TCP協(xié)議連接的Socket類對象，在客戶端將通過Connect方法連接到指定的服務(wù)器，通過Send/SendTo方法向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，通過Receive/ReceiveFrom從服務(wù)端接收數(shù)據(jù)；而在服務(wù)器端，需要使用Bind方法將Socket對象綁定到本地指定的IP地址和端口號，并通過Listen方法偵聽該接口上的請求，當(dāng)偵聽到用戶端的連接時，調(diào)用Accept完成連接的操作，創(chuàng)建新的Socket以處理傳入的連接請求。使用完 Socket 后，使用 Shutdown 方法禁用 Socket，并使用 Close 方法關(guān)閉 Socket。生成基于 UDP協(xié)議的Socket類對象的例子如下：Socket s=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Dgram,ProtocolType.Udp);由于UDP不存在固定連接，所以可直接使用SendTo方法發(fā)送數(shù)據(jù)，用ReceiveFrom方法接收數(shù)據(jù)，如不再使用 Socket對象，用 Shutdown 方法禁用Socket對象，用 Close 方法關(guān)閉 Socket對象。10.4 基于TCP協(xié)議的Socket編程本節(jié)詳細(xì)介紹編寫基于基于TCP協(xié)議的Socket程序方法和步驟。在System.Net.Sockets命名空間下，TcpClient類與TcpListener類是兩個專門用于TCP協(xié)議編程的類。這兩個類封裝了底層的套接字，并分別提供了對Socket進(jìn)行封裝后的同步和異步操作的方法，降低了TCP應(yīng)用編程的難度。TcpClient類用于連接、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。TcpListener類則用于監(jiān)聽是否有傳入的連接請求?；赥CP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信一般采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，因此必須分別建立客戶機(jī)和服務(wù)器程序。10.4.1 TcpClient類 利用TcpClient類提供的方法，可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接、發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流。該類的構(gòu)造函數(shù)有四種重載形式，常用屬性方法如下：無參數(shù)構(gòu)造函數(shù)：創(chuàng)建一個TcpClient類對象，該對象自動選擇客戶端IP地址和尚未使用的端口號。創(chuàng)建該對象后，即可用Connect方法與服務(wù)器端進(jìn)行連接。例如：TcpClient tcpClient=new TcpClient();tcpClient.Connect(,51888);構(gòu)造函數(shù)New(AddressFamily family)：創(chuàng)建的TcpClient類對象也能自動選擇客戶端IP地址和尚未使用的端口號，但是使用AddressFamily枚舉指定了使用哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。創(chuàng)建該對象后，即可用Connect方法與服務(wù)器端進(jìn)行連接。例如：TcpClient tcpClient=new TcpClient(AddressFamily.InterNetwork);tcpClient.Connect(,51888);構(gòu)造函數(shù)New(IPEndPoint iep)：iep是IPEndPoint類的對象，iep指定了客戶端的IP地址與端口號。當(dāng)客戶端的主機(jī)有一個以上的IP地址時，可使用此構(gòu)造函數(shù)選擇要使用的客戶端主機(jī)IP地址。例如：IPAddress address=Dns.GetHostAddresses(Dns.GetHostName();IPEndPoint iep=new IPEndPoint(address0,51888);TcpClient tcpClient=new TcpClient(iep);tcpClient.Connect(,51888);構(gòu)造函數(shù)New(string hostname,int port)：這是使用最方便的一種構(gòu)造函數(shù)。該構(gòu)造函數(shù)可直接指定服務(wù)器端域名和端口號，而且不需使用connect方法?？蛻舳酥鳈C(jī)的IP地址和端口號則自動選擇。例如：TcpClient tcpClient=new TcpClient(,51888);方法Connect()：和服務(wù)器進(jìn)行連接，參數(shù)分別是服務(wù)器IP地址和端口號。方法Close()：釋放此 TcpClient 實例，而不關(guān)閉基礎(chǔ)連接。方法GetStream()：返回用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的 NetworkStream。見后邊例子。屬性SendTimeout和ReceiveTimeout：等待發(fā)送和接收成功完成時間，超過這個時間，將產(chǎn)生SocketException異常。屬性SendBufferSize和ReceiveBufferSize：發(fā)送和接收緩沖區(qū)大小。屬性Connected：是否已和服務(wù)器連接。屬性Client：TcpClient類對象使用的Socket類對象。10.4.2 TcpListener類TcpListener類用于監(jiān)聽和接收傳入的連接請求。該類的構(gòu)造函數(shù)及常用函數(shù)如下：TcpListener(IPEndPoint iep):該構(gòu)造函數(shù)通過IPEndPoint類型的對象在指定的IP地址與端口監(jiān)聽客戶端連接請求。TcpListener(IPAddress localAddr,int port):建立TcpListener對象，在參數(shù)中直接指定本機(jī)IP地址和端口，并通過指定的本機(jī)IP地址和端口號監(jiān)聽傳入的連接請求。AcceptTcpClient()：等待連接，直到有新的連接，獲取并返回一個用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的套接字對象后，才執(zhí)行后續(xù)語句。這種方式稱作同步阻塞方式。AcceptSocket：在同步阻塞方式下獲取并返回一個可以用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的封裝了Socket的TcpClient對象。Start()：啟動監(jiān)聽，其構(gòu)造函數(shù)為：Start(int backlog):整型參數(shù)backlog為請求隊列的最大長度，即最多允許的客戶端連接個數(shù)。Stop()：停止監(jiān)聽請求。10.4.3 服務(wù)器程序 使用TCP和流套接字建立服務(wù)器，服務(wù)器將等待來自客戶機(jī)的連接請求。在接到請求后，服務(wù)器建立和客戶機(jī)的連接，利用這個連接，服務(wù)器和客戶機(jī)實現(xiàn)通信。IE瀏覽器(客戶機(jī))和Web服務(wù)器就是一個典型的客戶機(jī)/服務(wù)器模式，IE瀏覽器向Web服務(wù)器請求網(wǎng)頁，Web服務(wù)器接到請求，發(fā)送請求的網(wǎng)頁到IE瀏覽器。VB.Net語言使用TCP和流套接字建立服務(wù)器需要五步。具體步驟如下：(1)System.Net.Sockets命名空間的TcpListener類對象用來等待來自客戶機(jī)的連接請求，TcpListener類采用TCP協(xié)議。創(chuàng)建TcpListener類對象例子如下：/采用本機(jī)IP地址，端口號為1300 TcpListener server=new TcpListener(1300);客戶端程序必須知道服務(wù)器的IP地址和端口號，才能和服務(wù)器建立連接。使用如下方法獲得IP地址和端口號，IPEndPoint和IPAddress在System.Net命名空間。IPEndPoint iPEndPoint=server.LocalEndpoint;IPAddress iPAddress=iPEndPoint.Address;int port=iPEndPoint.Port;(2)使用TcpListener類方法Start()開始等待來自客戶機(jī)的連接請求，代碼如下：Server.Start()或者采用下條語句Server.Start(200)參數(shù)是允許的最大的連接客戶機(jī)數(shù)(3)使用TcpListener類方法AcceptSocket()等待來自客戶機(jī)的連接請求，如果沒有客戶機(jī)的連接請求，程序?qū)⒈蛔枞?，既不能?zhí)行這條語句的后續(xù)語句。如果有一個客戶機(jī)的連接請求，將返回一個Socket或TcpClient類對象，將繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)語句。代碼如下：/返回Socket類對象，然后執(zhí)行后續(xù)語句 Socket socket=server.AcceptSocket();/或采用本語句返回TcpClient類對象TcpClient tcpClient=server.AcceptTcpClient();得到Socket或TcpClient類對象，已經(jīng)和客戶機(jī)建立了連接，就可以和客戶機(jī)進(jìn)行通信。在通信時，將不再偵聽其他客戶機(jī)的連接要求。很多服務(wù)器是不允許這種情況發(fā)生的，例如Web服務(wù)器必須隨時等待眾多的瀏覽器的訪問。解決的方法是建立一個線程用來和這個客戶機(jī)進(jìn)行通信，而TcpListener類對象server將繼續(xù)偵聽其他客戶機(jī)的連接要求。(4)如果使用server.AcceptSocket方法建立連接，返回的Socket類對象，就可以使用Socket類的Send方法發(fā)送數(shù)據(jù)(返回TcpClient用法見下節(jié))。代碼如下：byte msg=Encoding.UTF8.GetBytes(This is a test);int i=socket.Send(msg);/i為發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 可以使用Socket類的方法Receive接收數(shù)據(jù)(TcpClient用法見下節(jié))，代碼如下：byte bytes=new byte256;i=socket.Receive(bytes);/i為發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)(5)最后，如果不再通信，使用Socket類的Close方法終止連接，代碼如下：Socket.Close()10.4.4 客戶機(jī)程序 網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)可以運(yùn)行客戶機(jī)端網(wǎng)絡(luò)程序訪問服務(wù)器，例如，通過IE瀏覽器(客戶機(jī))可以訪問Internet中的Web服務(wù)器，瀏覽網(wǎng)頁。編寫運(yùn)行于客戶機(jī)端的網(wǎng)絡(luò)程序程序需要四個步驟。具體步驟如下：(1)創(chuàng)建System.Net.Sockets命名空間的TcpClient類對象用來和服務(wù)器建立連接，代碼如下：/自動選擇最合適的本地 IP 地址和端口號 TcpClient tcpClient=new TcpClient();/和本機(jī)的服務(wù)器連接tcpClient.Connect(localhost,1300);Connect方法的第一個參數(shù)也可以是遠(yuǎn)程服務(wù)器的域名，例如，“”。如果知道遠(yuǎn)程服務(wù)器的IP地址，可以采用如下代碼：TcpClient tcpClient=new TcpClient();/參數(shù)為遠(yuǎn)程服務(wù)器的IP地址IPAddress ServerIP=IPAddress.Parse(202.206.96.204);tcpClient.Connect(ServerIP,1300)(2)使用TcpClient類的GetStream方法得到一個NetworkStream類對象,用來對服務(wù)器進(jìn)行讀寫。NetworkStream netStream=tcpClient.GetStream();(3)使用NetworkStream類對象讀寫服務(wù)器數(shù)據(jù)代碼如下：if(netStream.CanWrite)Byte sendBytes=Encoding.UTF8.GetBytes(Is anybody there?);if(netStream.CanRead)byte bytes=new bytetcpClient.ReceiveBufferSize;netStream.Read(bytes,0,(int)tcpClient.ReceiveBufferSize);string returndata=Encoding.UTF8.GetString(bytes);(4)關(guān)閉NetworkStream類對象后，關(guān)閉和服務(wù)器的連接。netStream.Close()tcpClient.Close()10.4.5 TCP協(xié)議Socket實例 本節(jié)首先實現(xiàn)一個時間服務(wù)器，客戶端訪問這個時間服務(wù)器系統(tǒng)，可以得到時間服務(wù)器系統(tǒng)所在地點的時間，在例子中時間服務(wù)器直接使用偵聽線程和客戶機(jī)通信，因此本例僅支持客戶機(jī)順序訪問和多次訪問，但由于服務(wù)器發(fā)送時間的代碼很少，很快能夠完成，所以客戶機(jī)程序感覺沒有延遲很快就能得到時間。這是一個最簡單的基于TCP協(xié)議的Socket程序?qū)嵗?，通過這個例子讀者可以清楚地理解Socket編程的基本步驟。實際服務(wù)器要比這個時間服務(wù)器復(fù)雜的多，一般情況下，服務(wù)器和客戶機(jī)通信也許需要較多的時間，例如客戶機(jī)訪問文件下載服務(wù)器下載文件，服務(wù)器直接使用偵聽線程和客戶機(jī)通信顯然不能實現(xiàn)多客戶機(jī)同時訪問服務(wù)器功能。例10.7和例10.8實現(xiàn)了一個文件下載系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了多客戶機(jī)同時訪問服務(wù)器功能?！纠?0.5】本例實現(xiàn)一個時間服務(wù)器，客戶端訪問這個時間服務(wù)器系統(tǒng)，可以得到時間服務(wù)器系統(tǒng)所在地點的時間。這是一個最簡單的Scoket編程實例。具體實現(xiàn)步驟如下：(1)建立一個新的Windows應(yīng)用項目。在Form1.cs頭部增加命名空間引用：using System.Net;using System.Net.Sockets;using System.Threading;(2)為Form1類增加變量：Thread thread;/線程類變量 bool ifStop=true;/是否停止時間服務(wù)器 /負(fù)責(zé)偵聽是否有客戶機(jī)訪問服務(wù)器 TcpListener server;/服務(wù)器端和客戶機(jī)連接的Socket類對象Socket socket;(3)修改構(gòu)造函數(shù)如下：public Form1()InitializeComponent();/建立偵聽線程，TimeThread是線程執(zhí)行的方 /法名稱，退出該方法，線程結(jié)束 thread=new Thread (new ThreadStart(TimeThread);thread.Start();/線程啟動 ifStop=false;/變量表示是否退出線程，false不退出Text=時間服務(wù)器;/Form1窗體的標(biāo)題欄內(nèi)容(4)偵聽工作不能在主線程中進(jìn)行，否則當(dāng)偵聽工作被阻塞后，將不能執(zhí)行其他任何語句，程序看起來就像死了一樣，不能執(zhí)行任何動作。因此偵聽工作必須在另一線程中進(jìn)行。在線程為Form1類定義一個偵聽線程方法如下，采用本機(jī)IP地址，端口號為1300。public void TimeThread()try server=new TcpListener(1300);server.Start();/開始偵聽是否有客戶機(jī)連接服務(wù)器 catch MessageBox.Show(不能建立服務(wù)器,提示,MessageBoxButtons.OK);Return;/原因可能是端口號1300被占用 /或網(wǎng)絡(luò)不可用，退出線程 while(!ifStop)/如退出while語句，線程結(jié)束 Try /下句等待客戶端的連接 aSocket=server.AcceptSocket()/阻塞 /得到用字符串表示的時間 string s=DateTime.Now.ToString();/將時間字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組 byte msg=Encoding.UTF8.GetBytes(s);/本例發(fā)送時間方法Send和偵聽方法/AcceptSocket()在同一線程。在發(fā)送時間時不能/繼續(xù)偵聽是否有客戶機(jī)連接服務(wù)器。本例發(fā)送/數(shù)據(jù)較少，發(fā)送后很快開始偵聽，基本不影響/其他客戶機(jī)的連接。本方法支持客戶機(jī)順序訪/問和多次訪問。如果發(fā)送數(shù)據(jù)較多占用較多時/間或者客戶機(jī)要長時間和服務(wù)器連接，必須建/立新線程用來發(fā)送數(shù)據(jù)使偵聽可以繼續(xù)，見后/續(xù)例子。發(fā)送時間到客戶機(jī)，完成之前被阻塞/完成后執(zhí)行后續(xù)語句。aSocket.Send(msg)aSocket.Close()送出時間后關(guān)閉和客戶機(jī)的連接/退出前，要使ifStop=true，關(guān)閉socket和server，/如果這兩個對象正在使用必定產(chǎn)生異常，執(zhí)行catch中/語句，繼續(xù)while循環(huán)，由于ifStop=true，將退出while/循環(huán)語句，即退出TimeThread方法結(jié)束線程。/如果僅僅是在程序運(yùn)行時，socket=/server.AcceptSocket()或socket.Send(msg)語句發(fā)生/異常，由于ifStop=false，僅僅重新開始偵聽。catch if(socket!=null)socket.Close();/關(guān)閉關(guān)閉和客戶機(jī)的連接 if(socket!=null)/運(yùn)行到此，線程將結(jié)束 socket.Close();/關(guān)閉關(guān)閉和客戶機(jī)的連接 server.Stop();/關(guān)閉TcpListener類對象取消偵聽/運(yùn)行到此，線程將結(jié)束,要關(guān)閉所有建立的對象 (5)在關(guān)閉程序之前，必須撤銷線程對象。為主窗體的Closing事件增加事件處理函數(shù)如下：private void Form1_FormClosing(object sender,FormClosingEventArgs e)ifStop=true;if(socket!=null)socket.Close();if(server!=null)server.Stop();if(thread!=null&thread.IsAlive)thread.Abort();(6)編譯得到可執(zhí)行文件。請注意，所建立的時間服務(wù)器必須在另一個線程中運(yùn)行，而不能在主線程中，否則主線程將不會響應(yīng)用戶的任何動作，包括關(guān)閉程序。這是由于函數(shù)TimeThread()中包括一個死循環(huán)，如在主線程中運(yùn)行，將占用主線程的所有時間，沒有時間去運(yùn)行其他代碼。讀者可以試驗一下，修改上例，首先去掉構(gòu)造函數(shù)中自己增加的語句，然后增加一個按鈕，為按鈕增加單擊事件處理函數(shù)，在函數(shù)中，調(diào)用函數(shù)TimeThread()，編譯運(yùn)行后，單擊按鈕，程序可以得到時間，但是將不能使用關(guān)閉按鈕關(guān)閉程序?！纠?0.6】本例實現(xiàn)客戶機(jī)從例10.5的時間服務(wù)器得到時間并顯示。具體步驟如下：(1)建立一個新的Windows應(yīng)用項目。在Form1.cs頭部增加命名空間引用：using System.Net;using System.Net.Sockets;(2)為Form1類增加變量：TcpClient tcpClient;/客戶機(jī)類對象/網(wǎng)絡(luò)流對象，流的概念參見第9章NetworkStream netStream;(3)在窗體Form1中放置1個Label控件用來顯示時間，增加1個Button控件，標(biāo)題為“得到時間”，按鈕的單擊事件函數(shù)如下。接受應(yīng)在另一線程,為了簡單接受也在主線程(按鈕的單擊事件函數(shù)中)，為防止無限等待，設(shè)定超時時間,超時發(fā)異常，5秒未接到時間數(shù)據(jù)，引發(fā)異常。下句自動選擇本地 IP 地址和端口號。private void button1_Click(object sender,EventArgs e)aTcpClient=New TcpClient()aTcpClient.ReceiveTimeout=5000/設(shè)定超時時間5秒/localhost表示程序所在計算機(jī)的服務(wù)器,這樣設(shè)置服務(wù)/器和客戶機(jī)在同一臺計算機(jī)，連接成功之前被阻塞，/成功后執(zhí)行下條語句，5秒后仍未連接成功，拋出異常。/1300為時間服務(wù)器端口號 try tcpClient.Connect(localhost,1300);netStream=tcpClient.GetStream();if(netStream.CanRead)/判斷數(shù)據(jù)否支持讀取 /發(fā)來的是字節(jié)數(shù)組,定義字節(jié)數(shù)組保存接收的數(shù)據(jù) byte bytes=new bytetcpClient.ReceiveBufferSize;/開始讀服務(wù)器發(fā)回的時間，接受成功前被阻塞，/成功后執(zhí)行下條語句,5秒未讀出數(shù)據(jù)拋出異常 netStream.Read(bytes,0,(int)tcpClient.ReceiveBufferSize);label1.Text=Encoding.UTF8.GetString(bytes);catch label1.Text=連接超時，連接不成功;Finally if(netStream!=null)netStream.Close();tcpClient.Close();(4)首先運(yùn)行時間服務(wù)器程序,再運(yùn)行客戶機(jī)程序，單擊客戶機(jī)程序的標(biāo)題為“得到時間”按鈕，顯示當(dāng)前時間。關(guān)閉時間服務(wù)器程序，再一次單擊客戶機(jī)程序的標(biāo)題為“得到時間”按鈕，顯示連接超時，連接不成功。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中，經(jīng)常傳送文件。從上邊的例子可以看到，在網(wǎng)路中使用字節(jié)數(shù)組進(jìn)行傳送，因此傳送文件，首先要把文件變?yōu)樽止?jié)數(shù)組，接收文件，則必須把字節(jié)數(shù)組變?yōu)槲募?。文件變?yōu)樽止?jié)數(shù)組的具體步驟如下：FileStream fs=參數(shù)1是要傳輸?shù)奈募?New FileStream(d:/g1.bin,FileMode.Open)byte data=new bytefs.Length;/將文件讀到字節(jié)數(shù)組data中，n為所讀字節(jié)數(shù)long n=fs.Read(data,0,(int)fs.Length);fs.Close();字節(jié)數(shù)組變?yōu)槲募唧w步驟如下：FileStream fs=/參數(shù)1是保存文件全路徑 new FileStream(d:/g1.bin,FileMode.Create)/寫data字節(jié)數(shù)組中的所有數(shù)據(jù)到文件fs.Write(data,0,data.Length)fs.Close()如果創(chuàng)建一個文件下載服務(wù)器，客戶機(jī)就可以訪問文件下載服務(wù)器下載文件。下載文件的時間一般比較長，因此當(dāng)客戶機(jī)和文件下載服務(wù)器建立連接后，下載文件的工作必須在另一個線程中進(jìn)行，以便文件下載服務(wù)器可以繼續(xù)偵聽工作，等待其他客戶機(jī)的連接，使文件下載服務(wù)器允許多個客戶機(jī)同時下載文件。在客戶機(jī)中，接收文件下載服務(wù)器傳輸?shù)奈募脖仨氃诹硪痪€程中，否則，接收過程將占用主線程的所有時間，主線程不能響應(yīng)其他任何事件，包括關(guān)閉窗體。Socket類讀寫緩沖區(qū)的大小是一定的，而文件大小可能超過讀寫緩沖區(qū)的大小，如使用Socket類Send方法發(fā)送文件，可能要寫多次才能完成，很不方便?？梢允褂肗etworkStream的Write方法寫文件，調(diào)用一次Write方法就完成文件文件傳送?！纠?0.7】本例實現(xiàn)文件下載服務(wù)器，客戶機(jī)可以訪問文件下載服務(wù)器下載文件。為了簡單，客戶機(jī)和下載文件服務(wù)器建立連接后，立刻傳遞一個指定文件到客戶端。步驟如下：(1)建立一個新的Windows應(yīng)用項目。在Form1.vb頭部增加命名空間引用：using System.Net;using System.Net.Sockets;using System.Threading;using System.IO;/讀寫文件必須引用的命名空間(2)為Form1類增加變量：/線程類變量，分別引用偵聽線程和下載線程private Thread Listenerthread,DownLoadthread;bool ifStop=true;/是否停止下載服務(wù)器/負(fù)責(zé)偵聽是否有客戶機(jī)訪問服務(wù)器TcpListener server;/服務(wù)器端和客戶機(jī)連接的TcpClient類對象TcpClient socket;/服務(wù)器端和客戶機(jī)連接后，得到TcpClient類對/象，將創(chuàng)建下載線程和流對象程序關(guān)閉前，必/須關(guān)閉TcpClient類對象、下載線程和流對象，/本結(jié)構(gòu)用來記錄這些信息public struct DownLoadthreadObject public Thread thread;/下載線程public TcpClient tcpClient;/TcpClient類對象public NetworkStream networkStream;/流對象/記錄所有服務(wù)器端和客戶機(jī)連接信息List downLoadthreadObjectS;(3)修改構(gòu)造函數(shù)如下：public Form1()/建立偵聽線程，ListenerthreadMethod是線程執(zhí) /行的方法名稱，退出該方法，線程結(jié)束 Listenerthread=new Thread(new ThreadStart(ListenerthreadMethod);Listenerthread.Start();/偵聽線程啟動 ifStop=false;/為false表示不退出偵聽線程 Text=文件下載服務(wù)器“;/窗體的標(biāo)題欄內(nèi)容 downLoadthreadObjectS=new List();(4)為Form1類定義一個線程方法如下：public void ListenerthreadMethod()/線程執(zhí)行的方法 Try /下句采用本機(jī)IP地址，端口號為1300 server=New TcpListener(1300)server.Start()/開始偵聽是否有客戶機(jī)連接服務(wù)器 catch MessageBox.Show(不能建立服務(wù)器,提示,MessageBoxButtons.OK);Return;while(!ifStop)try /未偵聽到客戶機(jī)前被阻塞,成功后執(zhí)行后續(xù)語句 aSocket=server.AcceptTcpClient();DownLoadthread=New Thread(下載線程 New ThreadStart(AddressOf ClientThreadF);DownLoadthread.Start();Thread.Sleep(100)/等待ClientThreadF正常工作 catch /不處理異常，退出線程方法 if(socket!=null)socket.Close();server.Stop();/關(guān)閉TcpListener類對象取消偵聽 (5)為Form1類定義ClientThreadF如下，每連接一個客戶，建立一個下載線程。下載線程負(fù)責(zé)發(fā)送文件。public void ClientThreadF()FileStream fs=null;DownLoadthreadObject downLoadthreadObject=new DownLoadthreadObject();downLoadthreadObject.thread=DownLoadthread;downLoadthreadObject.tcpClient=socket;try/下條語句得到網(wǎng)路流對象 NetworkStream netStream=downLoadthreadObject.tcpClient.GetStream();downLoadthreadOworkStream=netStream;lock(this)downLoadthreadObjectS.Add(downLoadthreadObject);/下句參數(shù)1是要傳輸?shù)奈募?fs=new FileStream(d:/g1.txt,FileMode.Open);byte data=new bytefs.Length;fs.Read(data,0,(int)fs.Length);/讀文件到字節(jié)數(shù)組 fs.Close();if(netStream.CanWrite)netStream.Write(data,0,data.Length);catch/不處理異常，退出線程方法 finally if(fs!=null)fs.Close();if(downLoadthreadOworkStream!=null)downLoadthreadOworkStream.Close();if(downLoadthreadObject.tcpClient!=null)downLoadthreadObject.tcpClient.Close();lock(this)downLoadthreadObjectS.Remove(downLoadthreadObject);(6)在關(guān)閉程序之前，必須撤銷線程對象。為主窗體的Closing事件增加事件處理函數(shù)如下：private void Form1_FormClosing(object sender,FormClosingEventArgs e)ifStop=true;foreach(DownLoadthreadObject DLO in downLoadthreadObjectS)if(DLO.networkStream!=null)DLO.networkStream.Close();if(DLO.tcpClient!=null)DLO.tcpClient.Close();if(DLO.thread!=null&DLO.thread.IsAlive)DLO.thread.Abort();if(server!=null)server.Stop();if(Listenerthread!=null&Listenerthread.IsAlive)Listenerthread.Abort();(7)編譯得到可執(zhí)行文件?！纠?0.8】本例實現(xiàn)客戶機(jī)，從例10.7的文件下載服務(wù)器下載文件。具體步驟如下：(1)建立一個新的Windows應(yīng)用項目。在Form1.cs頭部增加命名空間引用：using System.Net;using System.Net.Sockets;using System.Threading;using System.IO;(2)為Form1類增加變量：TcpClient tcpClient;/客戶機(jī)類對象NetworkStream netStream;/網(wǎng)絡(luò)流對象Thread DownLoadthread;/下載線程類變量(3)在窗體Form1中放置1個Button控件，標(biāo)題為“下載文件”，事件函數(shù)如下：private void button1_Click(object sender,EventArgs e)tcpClient=new TcpClient();DownLoadthread=new Thread(new ThreadStart(ClientThreadF);/下載線程DownLoadthread.Start();(4)為Form1類定義ClientThreadF如下，負(fù)責(zé)接收文件。public void ClientThreadF()/字節(jié)數(shù)組保存接收的數(shù)據(jù) byte bytes=new ytetcpClient.ReceiveBufferSize;FileStream fs=null;List data=new List();int n=0;try /localhost表示程序所在計算機(jī)的服務(wù)器,這樣設(shè) /置服務(wù)器和客戶機(jī)在同一臺計算機(jī),連接成功之前 /被阻塞,成功后執(zhí)行后續(xù)語句。/1300為時間服務(wù)器端口號 aTcpClient.Connect(localhost,1300)netStream=aTcpClient.GetStream()if(netStream.CanRead)/判斷數(shù)據(jù)是否可讀 do/不知文件大小,多次讀入數(shù)據(jù),直到讀完所有數(shù)據(jù) n=netStream.Read(bytes,0,(int)tcpClient.ReceiveBufferSize);if(n!=0)/如果讀入的字節(jié)數(shù)不為0 data.AddRange(bytes);/保存這次讀入的數(shù)據(jù) while(netStream.DataAvailable);/是否還有數(shù)據(jù) fs=new FileStream(d:/g2.txt,FileMode.Create);byte bytes1=data.ToArray();/轉(zhuǎn)換為數(shù)組 fs.Write(bytes1,0,bytes1.Length);/寫入文件 catch MessageBox.Show(下載失敗,提示,MessageBoxButtons.OK);final