C應用程序設計教程 第10章 多線程和Scket編程初步

第10章 多線程和Socket編程初步 Socket編程技術廣泛用于即時通信系統(tǒng)(如QQ、MSN等)、網(wǎng)絡游戲、BT下載、Internet視頻直播等C/S結構客戶端網(wǎng)絡程序，是一個程序員必須掌握的技術，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，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)中可以運行多個程序，把一個運行的程序叫做一個進程。一個進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，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，例如復制文件時，一方面在進行磁盤的讀寫操作，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。每個進程最少有一個線程，叫主線程，是進程自動創(chuàng)建的，每進程可以創(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，默認值)、Highest(最高)和Lowest(最低)。例如語句myThread.Priority= ThreadPriority.Highest設置線程myThread的優(yōu)先級為最高。一個線程的優(yōu)先權并不是越高越好，應考慮到整個進程中所有線程以及其他進程的情況做出最優(yōu)選擇。優(yōu)先級相同的線程按照時間片輪流運行。優(yōu)先級高的線程先運行，只有優(yōu)先級高的線程停止、休眠或暫停時，低優(yōu)先級的線程才能運行。 構造函數(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，退出該方法，線程結束。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運行時間，線程變?yōu)檫\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的運行時間，線程變?yōu)檫\行狀態(tài)。如線程多次被掛起，調用一次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，在標簽控件中顯示該線程運行的時間。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“ 運行時間從0開始 /線程變?yōu)榫途w狀態(tài)，如能獲的CPU運行時間， thread.Start() /線程變?yōu)檫\行狀態(tài) /標題為“新線程”的按鈕，創(chuàng)建線程后， Button1.Enabled = False /不允許再創(chuàng)建線程 /標題為“撤銷”的按鈕,允許對運行狀態(tài)的線程撤銷 /Button2.Enabled = True(5)為標題為“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)編譯運行，單擊標題為新線程的按鈕，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行，當單擊“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2個線程分別監(jiān)視2個入口進入的人數(shù)，每當有人通過入口，線程用C#語句對總人數(shù)變量執(zhí)行加1操作。一條C#語句可能包含若干機器語言語句，假設C#語句加1操作包含的機器語言語句是：取總人數(shù)，加1，再存回。操作系統(tǒng)可以在一條機器語言語句結束后，掛起運行的線程。如當前總人數(shù)為5，線程1運行，監(jiān)視到有人通過入口，取出總人數(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，并完成了總人數(shù)加1并送回的操作，總人數(shù)為6，線程2掛起。線程1喚醒，對已取出的總人數(shù)(此時為5)加1，存回去，總人數(shù)應為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(例如上例的總人數(shù)變量)時，不允許其他線程對同一共享資源進行修改，這叫線程的互斥。這樣的實例很多，例如計算機中的許多外設，網(wǎng)絡中的打印機等都是共享資源，只允許一個進程或線程使用。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想象為總人數(shù) n+;/加1 Thread.Sleep(20); /模擬復雜的費時運算 num=n;/存回num Thread.Sleep(50); /退出該方法，線程結束public void Fun2() int k,n; for(k=0;k4;k+) n=num; n+; Thread.Sleep(10); num=n; Thread.Sleep(100); (6)編譯運行，單擊按鈕，標簽控件應顯示8，實際運行多次，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記為臨界區(qū)。臨界區(qū)的意義是：假設線程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)。 【例10.4】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，線程結束public void Fun2() int k,n; for(k=0;k4;k+) lock(this)/如有線程進入此臨界區(qū)， n=num; /其他線程就不能進入這個臨界區(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，線程結束編譯運行，單擊按鈕標簽控件應顯示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)域的計算機和網(wǎng)絡設備利用通信設備互連，使各個計算機之間能夠相互通信，實現(xiàn)信息和資源共享，就組成了計算機網(wǎng)絡。網(wǎng)絡的目的是為了通信，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)絡系統(tǒng)應遵守一定規(guī)則，這個規(guī)則叫網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。當前廣泛采用的網(wǎng)絡協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。 網(wǎng)絡中有成千上萬臺計算機，應允許任何兩臺計算機之間進行通信，為了區(qū)分不同的計算機，必須給每一臺連網(wǎng)計算機一個唯一的編號，這個編號在TCP/IP協(xié)議中叫計算機的IP地址，它是一個32位二進制數(shù)，用四個十進制數(shù)表示，中間用點隔開，每個十進制數(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。一個計算機要和網(wǎng)絡中其他計算機連接，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地址字符串轉換為IPAddress實例。例如：/127.0.0.1表示本機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方法獲取指定主機的IP地址，返回一個IPAddress類型的數(shù)組(一臺計算機可能有多個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,獲取本機主機名。 string hostname = Dns.GetHostName(); IPAddress ip=Dns.GetHostAddresses(hostname);一臺計算機上可能運行多個網(wǎng)絡通信軟件，它們的IP地址是相同的。為了訪問IP地址相同的不同網(wǎng)絡通信軟件，可為運行的每個網(wǎng)絡通信軟件編號，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)絡通信軟件的函數(shù)庫，在套接字中封裝了為進行網(wǎng)絡通信而設計的一組公共函數(shù)，網(wǎng)絡通信軟件通過調用這些公共函數(shù)，完成和在網(wǎng)絡其他計算機中運行的指定網(wǎng)絡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)絡協(xié)議網(wǎng)絡通信程序，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)絡通信采用連接方式，通信前要進行網(wǎng)絡連接，一旦建立了這種連接，就可以在設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中運行程序間進行流動。這有些像打電話?；诹魈捉幼值木W(wǎng)絡通信一般采用客戶機/服務器模式。基于數(shù)據(jù)報套接字，采用不連接方式，兩個計算機中運行程序間使用單個信息包進行數(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)將詳細介紹TcpClient類、TcpListener類和UdpClient類的使用。Socket類的構造方法定義如下，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器，通過Send/SendTo方法向遠程服務器發(fā)送數(shù)據(jù)，通過Receive/ReceiveFrom從服務端接收數(shù)據(jù)；而在服務器端，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，當偵聽到用戶端的連接時，調用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 方法關閉 Socket對象。10.4 基于TCP協(xié)議的Socket編程本節(jié)詳細介紹編寫基于基于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進行封裝后的同步和異步操作的方法，降低了TCP應用編程的難度。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)絡通信一般采用客戶機/服務器模式，因此必須分別建立客戶機和服務器程序。10.4.1 TcpClient類 利用TcpClient類提供的方法，可以通過網(wǎng)絡進行連接、發(fā)送和接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流。該類的構造函數(shù)有四種重載形式，常用屬性方法如下： 無參數(shù)構造函數(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方法與服務器端進行連接。例如：TcpClient tcpClient=new TcpClient();tcpClient.Connect(, 51888); 構造函數(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)絡協(xié)議。創(chuàng)建該對象后，即可用Connect方法與服務器端進行連接。例如：TcpClient tcpClient = new TcpClient(AddressFamily.InterNetwork);tcpClient.Connect(, 51888); 構造函數(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。當客戶端的主機有一個以上的IP地址時，可使用此構造函數(shù)選擇要使用的客戶端主機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); 構造函數(shù)New(string hostname,int port)：這是使用最方便的一種構造函數(shù)。該構造函數(shù)可直接指定服務器端域名和端口號，而且不需使用connect方法?？蛻舳酥鳈C的IP地址和端口號則自動選擇。例如：TcpClient tcpClient=new TcpClient(, 51888); 方法Connect()：和服務器進行連接，參數(shù)分別是服務器IP地址和端口號。 方法Close()：釋放此 TcpClient 實例，而不關閉基礎連接。 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。該類的構造函數(shù)及常用函數(shù)如下： TcpListener(IPEndPoint iep):該構造函數(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IP地址和端口，并通過指定的本機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 服務器程序 使用TCP和流套接字建立服務器，服務器將等待來自客戶機的連接請求。在接到請求后，服務器建立和客戶機的連接，利用這個連接，服務器和客戶機實現(xiàn)通信。IE瀏覽器(客戶機)和Web服務器就是一個典型的客戶機/服務器模式，IE瀏覽器向Web服務器請求網(wǎng)頁，Web服務器接到請求，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IP地址，端口號為1300 TcpListener server = new TcpListener(1300); 客戶端程序必須知道服務器的IP地址和端口號，才能和服務器建立連接。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數(shù)(3)使用TcpListener類方法AcceptSocket()等待來自客戶機的連接請求，如果沒有客戶機的連接請求，程序將被阻塞，既不能執(zhí)行這條語句的后續(xù)語句。如果有一個客戶機的連接請求，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)和客戶機建立了連接，就可以和客戶機進行通信。在通信時，將不再偵聽其他客戶機的連接要求。很多服務器是不允許這種情況發(fā)生的，例如Web服務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進行通信，而TcpListener類對象server將繼續(xù)偵聽其他客戶機的連接要求。(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 客戶機程序 網(wǎng)絡中的計算機可以運行客戶機端網(wǎng)絡程序訪問服務器，例如，通過IE瀏覽器(客戶機)可以訪問Internet中的Web服務器，瀏覽網(wǎng)頁。編寫運行于客戶機端的網(wǎng)絡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 (); /和本機的服務器連接tcpClient.Connect (localhost,1300); Connect方法的第一個參數(shù)也可以是遠程服務器的域名，例如，“”。如果知道遠程服務器的IP地址，可以采用如下代碼： TcpClient tcpClient = new TcpClient ();/參數(shù)為遠程服務器的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,用來對服務器進行讀寫。NetworkStream netStream = tcpClient.GetStream(); (3)使用NetworkStream類對象讀寫服務器數(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)關閉NetworkStream類對象后，關閉和服務器的連接。netStream.Close()tcpClient.Close()10.4.5 TCP協(xié)議Socket實例 本節(jié)首先實現(xiàn)一個時間服務器，客戶端訪問這個時間服務器系統(tǒng)，可以得到時間服務器系統(tǒng)所在地點的時間，在例子中時間服務器直接使用偵聽線程和客戶機通信，因此本例僅支持客戶機順序訪問和多次訪問，但由于服務器發(fā)送時間的代碼很少，很快能夠完成，所以客戶機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程序實例，通過這個例子讀者可以清楚地理解Socket編程的基本步驟。實際服務器要比這個時間服務器復雜的多，一般情況下，服務器和客戶機通信也許需要較多的時間，例如客戶機訪問文件下載服務器下載文件，服務器直接使用偵聽線程和客戶機通信顯然不能實現(xiàn)多客戶機同時訪問服務器功能。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)了多客戶機同時訪問服務器功能?！纠?0.5】本例實現(xiàn)一個時間服務器，客戶端訪問這個時間服務器系統(tǒng)，可以得到時間服務器系統(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; /是否停止時間服務器 /負責偵聽是否有客戶機訪問服務器 TcpListener server;/服務器端和客戶機連接的Socket類對象Socket socket; (3)修改構造函數(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= 時間服務器; /Form1窗體的標題欄內(nèi)容(4)偵聽工作不能在主線程中進行，否則當偵聽工作被阻塞后，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行。在線程為Form1類定義一個偵聽線程方法如下，采用本機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連接服務器 catch MessageBox.Show(不能建立服務器, 提示, MessageBoxButtons.OK); Return; /原因可能是端口號1300被占用 /或網(wǎng)絡不可用，退出線程 while (!ifStop) /如退出while語句，線程結束 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)偵聽是否有客戶機連接服務器。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 /其他客戶機的連接。本方法支持客戶機順序訪/問和多次訪問。如果發(fā)送數(shù)據(jù)較多占用較多時/間或者客戶機要長時間和服務器連接，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，完成之前被阻塞/完成后執(zhí)行后續(xù)語句。 aSocket.Send(msg) aSocket.Close() 送出時間后關閉和客戶機的連接/退出前，要使ifStop=true，關閉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方法結束線程。/如果僅僅是在程序運行時，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();/關閉關閉和客戶機的連接 if (socket != null)/運行到此，線程將結束 socket.Close();/關閉關閉和客戶機的連接 server.Stop(); /關閉TcpListener類對象取消偵聽/運行到此，線程將結束,要關閉所有建立的對象 (5)在關閉程序之前，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，所建立的時間服務器必須在另一個線程中運行，而不能在主線程中，否則主線程將不會響應用戶的任何動作，包括關閉程序。這是由于函數(shù)TimeThread()中包括一個死循環(huán)，如在主線程中運行，將占用主線程的所有時間，沒有時間去運行其他代碼。讀者可以試驗一下，修改上例，首先去掉構造函數(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，調用函數(shù)TimeThread()，編譯運行后，單擊按鈕，程序可以得到時間，但是將不能使用關閉按鈕關閉程序?！纠?0.6】本例實現(xiàn)客戶機從例10.5的時間服務器得到時間并顯示。具體步驟如下：(1)建立一個新的Windows應用項目。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; /客戶機類對象/網(wǎng)絡流對象，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，標題為“得到時間”，按鈕的單擊事件函數(shù)如下。接受應在另一線程,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/設定超時時間5秒/localhost表示程序所在計算機的服務器,這樣設置服務/器和客戶機在同一臺計算機，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)首先運行時間服務器程序,再運行客戶機程序，單擊客戶機程序的標題為“得到時間”按鈕，顯示當前時間。關閉時間服務器程序，再一次單擊客戶機程序的標題為“得到時間”按鈕，顯示連接超時，連接不成功。 在網(wǎng)絡應用程序中，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器，客戶機就可以訪問文件下載服務器下載文件。下載文件的時間一般比較長，因此當客戶機和文件下載服務器建立連接后，下載文件的工作必須在另一個線程中進行，以便文件下載服務器可以繼續(xù)偵聽工作，等待其他客戶機的連接，使文件下載服務器允許多個客戶機同時下載文件。 在客戶機中，接收文件下載服務器傳輸?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，主線程不能響應其他任何事件，包括關閉窗體。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，調用一次Write方法就完成文件文件傳送。【例10.7】本例實現(xiàn)文件下載服務器，客戶機可以訪問文件下載服務器下載文件。為了簡單，客戶機和下載文件服務器建立連接后，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; /是否停止下載服務器/負責偵聽是否有客戶機訪問服務器TcpListener server; /服務器端和客戶機連接的TcpClient類對象TcpClient socket; /服務器端和客戶機連接后，得到TcpClient類對/象，將創(chuàng)建下載線程和流對象程序關閉前，必/須關閉TcpClient類對象、下載線程和流對象，/本結構用來記錄這些信息public struct DownLoadthreadObject public Thread thread;/下載線程public TcpClient tcpClient;/TcpClient類對象public NetworkStream networkStream; /流對象 /記錄所有服務器端和客戶機連接信息List downLoadthreadObjectS; (3)修改構造函數(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= 文件下載服務器“; /窗體的標題欄內(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IP地址，端口號為1300 server = New TcpListener(1300) server.Start()/開始偵聽是否有客戶機連接服務器 catch MessageBox.Show(不能建立服務器, 提示, MessageBoxButtons.OK); Return; while (!ifStop) try /未偵聽到客戶機前被阻塞,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。下載線程負責發(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，從例10.7的文件下載服務器下載文件。具體步驟如下：(1)建立一個新的Windows應用項目 。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;/客戶機類對象NetworkStream netStream;/網(wǎng)絡流對象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，負責接收文件。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的服務器,這樣設 /置服務器和客戶機在同一臺計算機,連接成功之前 /被阻塞,成功后執(zhí)行后續(xù)語句。 /1300為時間服務器端口號 aTcpCli