利用TCP和UDP协议，实现基于Socket的小聊天程序(初级版)

TCP

TCP (Transmission Control Protocol)属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等

TCP是面向对象的连接，是安全可靠的，是基于连接的协议，也就是说，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，我们这里只做简单、形象的介绍，你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

首先我们来看看用TCP实现聊天程序吧

实现聊天程序我们需要一个服务端一个客户端来模拟实现，我们首先来建立服务器端，直接贴代码，如下：

建立Socket并绑定IP和端口

1            //首先建立一个套接字(服务器端)
2             Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
3             //将套接字绑定到本地的IP和端口
4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 9999);
5             //绑定套接字
6             socketServer.Bind(endPoint);
7             //输出语句服务已经启动
8             Console.WriteLine("=====TCP Server Is OK======\r\n ===IP:" + endPoint.Address + "  Port:" + endPoint.Port+"===");
9             //开始监听
10             socketServer.Listen(10);
11             //接受消息并返回的新的套接字对象
12             Socket sk = socketServer.Accept();

简要介绍下个别变量，方法的作用:

socketServer：实例化一个服务端的Socket实例

endPoint：网络终结点，定义了IP和Port

Bind方法：用于将Socket实例绑定到该网络终结点上

Listen方法：监听端口，参数为监听序列的长度

Accept方法：接受通信，返回一个新的Socket对象，然后之后的通信就交由该新的对象来进行，socketServer就相当于公司的前台，只负责接待，具体的事务是通过它交由其他人来执行(个人理解)

然后是服务器端接受数据的代码，如下：

服务器端接受数据

1             //接受数据
2
3             //新建一个字节数组
4             byte[] recveMsg=new byte[1024*1024];
5             //使用receive方法接受发送到服务器端的数据
6             int bytes = sk.Receive(recveMsg,SocketFlags.None);
7             //将数据进行编码
8             string receive = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(recveMsg, 0, bytes);
9             //将信息打印到控制台
10             Console.WriteLine(receive);

简要解释下个别变量的作用：

recveMsg：这是一个字节数组，因为在接受数据时，我们需要将接收到的数据存放到字节数组中，所以我们要首先定义一个字节数组，这里我给了它1024*1024的大小

bytes：这是一个int型变量，作用就是用来接收Socket用Receive接受到数据的实际长度，但为什么我们需要这个变量呢，因为在后一行代码中，我们需要将字节数组转换为字符串来进行输出，如果没有这个变量来定义大小，我们每次都会把1024*1024的字节长度转换成字符串，所以往往有时候接收到的长度没有1024*1024大小，

因此会造成无用的转换。

然后就是发送数据，贴上代码：

服务器端发送数据

1             //发送数据
2
3             //实例化发送的信息
4             string message="Hello Clinet,My Name Is HolyKnight_Server";
5             //将字符串转换成字节数组
6             byte[] sendMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(message);
7             //发送数据
8             int sendBytes = sk.Send(sendMsg, SocketFlags.None);
9
10             //关闭套接字
11             socketServer.Close();
12
13             Console.ReadKey();

简要的解释下个别变量的作用：

message：这个很显然，我们用message定义了一个字符串，来模拟要发送的数据

sendMsg：刚上面说了，接受数据时我们会用一个字节数组来接受，然后将数据存到该数组中，同理，发送也一样，发送的数据也要求是字节数组，所以我们同样定义一个字节数组来存放要发送的数据。

sendBytes：同样一个int型的变量，来接受Socket用Send发送数据的实际长度(大小)。

好，这样呢，我们的服务器端就搭建好了，这时我们需要一个客户端，所以下面我们来创建客户端

同样，首先也要新建一个Socket，并绑定IP和Port，再连接到远程主机，代码如下：

客户端Socket

1             //新建一个套接字(客户端)
2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
3             //设置与远程主机连接的网络节点
4             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9999);
5             //与远程主机建立连接
6             socketClient.Connect(endPoint);

简要解释下个别变量，方法的作用：

socketClient：实例化一个客户端的Socket对象

endPoint：网络终结点，这里用了127.0.0.1这个IP地址(回环地址)，端口号必须和服务器端的相同

Connect方法：已经定义好了Socket对象和网络终结点了，这里就用Connect方法来实现和远程主机建立连接了

同样客户端也要进行发送和接受数据，由于两个方法和服务器端端的收发数据方法一致，这里就不再重复赘述了，直接贴上代码：

发送数据：

客户端发送数据

1             //发送数据
2             string sendMsg = "Hello Server,My Name Is HolyKnight_Client";
3             byte[] sendBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
4             int bytes = socketClient.Send(sendBytes, SocketFlags.None);

客户端接受数据

1             //接受数据
2             byte[] receiveMsg = new byte[1024 * 1024];
3             int receiveBytes = socketClient.Receive(receiveMsg, SocketFlags.None);
4             string Message = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(receiveMsg, 0, receiveBytes);
5             Console.WriteLine(Message);

接受数据：

客户端接受数据

这样，我们的客户端也就搭建好了，所以至此，我们的小聊天程序的客户端和服务器端都搭建完毕，可以来运行看效果了，运行时，我们必须首先运行服务器端，然后再开启客户端进行远程连接，首先开启服务器端：显示【TCP Server Is OK】并显示了IP和Port，表示服务器端服务已成功开启，图如下：

接下来运行客户端程序，客户端已开启就会连上服务器端，并接受到服务器发送过来的数据，运行效果如图：

此时，服务器端也应该接受到了来自客户端的数据，查看，果然收到了数据，如图：

至此，一个基于TCP的Socket的简单通信就完成了，，，，下面我们要开看看，用UDP同样来实现这个效果。。。

UDP

UDP 是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，与TCP不同的是，UDP是面向无连接的，它没有TCP传输前的“三次握手”的机制，是一种不可靠的传输机制。。

我们再来看看用UDP实现小聊天程序吧，，，

同TCP一样，UDP同样需要一个服务器端和一个客户端来模拟对话，我们就用两个控制台应用程序实现，首先我们来搭建服务器端，贴上代码：

UDP服务器端Socket

            //第一步定义一个Socket
            Socket socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

            //第二步设置一个网络节点
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8888);

            //将socketServer绑定到网络节点上
            socketServer.Bind(endPoint);

            //【Tcp的时候需要监听但DUP不需要监听】
            //socketServer.Listen(10);

//输出一句话提示服务已开启
            Console.WriteLine("===UDP Server Is OK===\r\n IP:" + endPoint.Address + "  Port:" + endPoint.Port);

【解释】：与TCP一样，实例化一个Socket对象，然后新建一个网络终结点，并指定IP和Port，然后将Socket对象绑定到该终结点上

【不同】：由于UDP是面向无连接的，所以在UDP中并不需要监听机制

大家还记得上面TCP接受到通信时是怎样处理的么？？是的，Accept方法返回了一个新的Socket对象，之后由该对象进行通信，那UDP呢？先看代码吧。。

新网络地址

1            //定义要发送的计算机的地址端口为0的时候表示系统分配端口
2             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
3             //建立一个网络地址
4             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;

原来在UDP中，我们首先会实例化一个新的网络地址(该地址的IP为任意IP，端口号为0，表示由系统分配端口)，在收发数据时，将该网络地址引用到主机的网络地址上，之后我们就可以通过这个网络地址来收发数据了

接下来开始收发数据，首先接受数据的代码：

UDP接受数据

1            //第三步通过套接字收发报文
2             byte[] data=new byte[1024*1024];
3             //接受数据报文到缓冲区并存储终结点
4             int receive = socketServer.ReceiveFrom(data,ref Remote);
5             //打印到控制台
6             Console.WriteLine("Message Received From {0}", Remote.ToString());
7             Console.WriteLine(System.Text.Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));

【解释】：同样，我们在接受数据的时候要将数据存放到一个字节数组中，所以我们仍然会定义一个字节数组data

【不同】：1).我们除了存放接收到的数据，我们还要将远程主机的通信节点信息存储下来，注意参数类型ref ，为引用类型，也就是将该类型用指针指向了主机节点类型的地址。

2).接受数据的方法，TCP中为Receive方法，UDP中为ReceiveFrom方法

接下来看看发送数据的代码,如下:

UDP发送数据

1             //要发送的数据
2             string sendMsg = "Hello Client,My Name is HolyKnight_UdpServer";
3             //将数据转换成字节数组
4             data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
5             //将数据发送到指定的网络地址
6             socketServer.SendTo(data, SocketFlags.None, Remote);

【解释】：我们发送数据时，定义了一个字符串作为模拟发送数据，当然，它发送数据也是要求为字节数组，同样的我们做了转换

【不同】：1).在TCP中我们发送数据，直接将字节数组作为参数发送就可以了，但在UDP中，我们多了一个参数，就是我们之前指定的新的终结点，由于在前面的接收数据代码中，我们已经用

该参数保存了远程主机通信节点的信息了，所以我们在这里发送数据的时候，直接将数据发送到该网络节点就可以了

2).TCP中的发送方法为Send，而在UDP中为SendTo。

同时我们还实现循环收发数据，思路很简单，就是把收发数据放在了一个死循环中，代码如下：

循环收发数据

1             int count = 0;
2             try
3             {
4                 //循环收发数据
5                 while (true)
6                 {
7                     //接受数据
8                     data = new byte[1024 * 1024];
9                     //从端点接受数据
10                     receive = socketServer.ReceiveFrom(data, ref Remote);
11                     //打印到控制台
12                     Console.WriteLine("The Client Say:" + System.Text.Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));
13                     count++;
14
15                     //发送数据
16                     string reply = "这是服务器的第" + count.ToString() + "次回复";
17                     //数据转换
18                     data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(reply);
19                     //发送数据到指定端点
20                     socketServer.SendTo(data, Remote);
21                 }
22             }
23             finally
24             {
25                 //关闭套接字
26                 socketServer.Close();
27             }

好，，这样我们UDP的服务器端也搭建完成了，，接下来同理，搭建客户端。。

实现原理和服务器端一样，所以就不解释了，直接上代码吧：

UDP客户端

1            //第一步建立一个Socket
2             Socket socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
3
4             //第二步通过套接字收发报文
5             Console.WriteLine("按任意键开始向服务器发送数据");
6             Console.ReadKey();
7
8             byte[] data = new byte[1024 * 1024];
9             string input, stringData;
10
11             IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 8888);
12             data = Encoding.UTF8.GetBytes("Hello Server,My Name Is HolyKnight_UdpClient");
13
14             //将数据发送到服务器的终结点
15             socketClient.SendTo(data, endPoint);
16
17             //定义一个发送终结点，没有具体的IP和Port
18             IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
19
20             //定义一个网络地址
21             EndPoint Remote = (EndPoint)sender;
22
23             //重新实例化一个字节数组用于存放接受到的数据
24             data = new byte[1024 * 1024];
25             //接受数据将数据保存到data数据将远程主机的节点保存到Remote终端中【注意ref引用】
26             int receive = socketClient.ReceiveFrom(data,ref Remote);
27
28             Console.WriteLine("Message Receive From {0}", Remote.ToString());
29             Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive));
30
31             //循环收发数据
32             while (true)
33             {
34                 //从键盘读取数据
35                 input = Console.ReadLine();
36                 if (input == "exit")
37                 {
38                     break;
39                 }
40                 //同样的发送数据到Remote节点
41                 socketClient.SendTo(Encoding.UTF8.GetBytes(input),Remote);
42                 data = new byte[1024 * 1024];
43
44                 //同样的接受数据并再次更新存储终结点
45                 receive = socketClient.ReceiveFrom(data,ref Remote);
46                 stringData = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, receive);
47
48                 Console.WriteLine("服务器说：" + stringData);
49             }
50
51             //关闭套接字
52             Console.WriteLine("Stopping Client");
53             socketClient.Close();
54             Console.ReadKey();
55         }

好了，，这样服务器端和客户端都搭建完毕，接下来就是看看运行效果了，直接上图

首先开启服务器端：