聊天程序——基于Socket、Thread (二)

聊天程序简述

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1、目的：主要是为了阐述Socket，以及应用多线程，本文侧重Socket相关网路编程的阐述。如果您对多线程不了解,大家可以看下我的上一篇博文浅解多线程 。

2、功能：此聊天程序功能实现了服务端跟多个客户端之间的聊天，可以群发消息，选择ip发消息，客户端向服务端发送文件。 （例子为WinForm应用程序）

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Socket，端口，Tcp，UDP。 概念

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 1、Socket还被称作“套接字”，应用程序通常通过套接字向网络发送请求或者应答网络请求。根据连接启动的方式以及本地套接字要连接的目标，套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

2、端口：可以认为是计算机与外界通讯交流的出口。

3、Tcp： TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。UDP是另一个重要的传输协议。

4、UDP：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。

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理解Socket，端口，Tcp，UDP

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1、ip跟端口的作用：例如，你用QQ跟好友聊天，首先QQ要知根据好友所在电脑的IP地址发送信息，ip地址能确定好友的所在的电脑，但是不知道好友电脑上的QQ应用程序是哪一个，这就需要QQ提供一个端口号来确定你发过来的信息是QQ接受的数据。这样就简单的阐述了Ip跟端口的作用。

2、Tcp，Udp作用以及差异：首先要说的是，这是两种网路协议，他们的差别就是TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。我们.net程序员一般的应用程序用的都是Tcp协议。但是Tcp协议的执行速度，效率不及Udp快。看别人的博客感觉图解这两个协议,显得更直观点。上图：

3、Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。出自同一篇博客的图。

4、到这里如果你对Socket，还不是很清楚透彻，那么在接下来的聊天程序代码中，我还会一点点的阐述。

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 创建服务端监听功能———聊天程序(Socket、Thread)

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服务端监听服务是创建一个Socket等待接收客户端的信息。这个需要绑定服务端的Ip、端口号，以便于客户端发送请求的时候找准确服务端聊天程序的具体位置。此外这个Socket还需要设置监听序列的大小，告知应用程序一次性最多处理客户端发来信息的多少。然后创建一个接收客户端通信的Socket，等待客户段发来的信息。

 Socket sck = null;
        //点击开启服务端监听
        private void btn_StarServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建一个Socket实例
            //第一个参数表示使用ipv4
            //第二个参数表示发送的是数据流
            //第三个参数表示使用的协议是Tcp协议
            sck = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //获取ip地址
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_ip.Text);
            //创建一个网络通信节点，这个通信节点包含了ip地址，跟端口号。
            //这里的端口我们设置为1029，这里设置大于1024，为什么自己查一下端口号范围使用说明。
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, int.Parse(txt_port.Text));
            //Socket绑定网路通信节点
            sck.Bind(endPoint);
            //设置监听队列
            sck.Listen(10);
            ShowMsg("开启监听！");

            //创建一个接收客户端通信的Socket
            Socket accSck = sck.Accept();
            //如果监听到客户端有链接，则运行到下一部，提示，链接成功！
            ShowMsg("链接成功！");
        }

 //消息框里面数据
        void ShowMsg(string str)
        {
            string Ystr="";
            if (txt_AccMsg.Text != "")
            {
                Ystr = txt_AccMsg.Text + "\r\n";
            }
            txt_AccMsg.Text = Ystr+str;
        }

 

问题1：代码中的Socket accSck = sck.Accept();这个Socket是让上一个绑定服务端ip端口号的Socket一直处于等待接受客户端发送信息的状态，所以一直占用应用程序一直默认开启的Ui线程，致使点击开启服务监听后，界面无响应。

解决办法：使用多线程，我们在这里写一个自己的线程让这里的监听服务，写在自己的线程里面。修改代码如下：

  Socket sck = null;
        Thread thread = null;
        //点击开启服务端监听
        private void btn_StarServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建一个Socket实例
            //第一个参数表示使用ipv4
            //第二个参数表示发送的是数据流
            //第三个参数表示使用的协议是Tcp协议
            sck = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //获取ip地址
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_ip.Text);
            //创建一个网络通信节点，这个通信节点包含了ip地址，跟端口号。
            //这里的端口我们设置为1029，这里设置大于1024，为什么自己查一下端口号范围使用说明。
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, int.Parse(txt_port.Text));
            //Socket绑定网路通信节点
            sck.Bind(endPoint);
            //设置监听队列
            sck.Listen(10);
            ShowMsg("开启监听！");

            //开启一个线程，放入Socket服务监听，上一篇博文中没有介绍这样的线程实例化方法。这里特别说下这样是可以的。
            Thread thread = new Thread(JtSocket);
            //设置为后台线程
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }

        //Socket服务监听函数
        void JtSocket()
        {            
            //创建一个接收客户端通信的Socket
            Socket accSck = sck.Accept();
            //如果监听到客户端有链接，则运行到下一部，提示，链接成功！
            ShowMsg("链接成功！");
        }

问题2：代码中sck.Listen(10);设置监听序列，这里设置为10是不是，服务端只能处理10个客户段的请求呢。

答：不是的这里设置的是一次性只能处理10个，如果还有更多就在后面排队，等待这10个处理完成，接下来在处理排着对的信息。

开启服务监听看一下我们的聊天界面：

然后我们再做一个客户端，链接到服务端。

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创建客户端链接服务端的Socket———聊天程序(Socket、Thread)

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如果链接服务端的聊天程序则需要知道服务端的Ip地址，端口号。

Socket clientSocket = null;
        Thread thread = null;
        //通过IP地址与端口号与服务端建立链接      
        private void btn_ConServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //这里的ip地址，端口号都是服务端绑定的相关数据。
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_Clientip.Text);
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txt_Clientport.Text));
            clientSocket.Connect(endpoint);//链接有端口号与IP地址确定服务端.
        }

然后点击连接服务，查看我们的聊天界面。（首先先打开服务端应用程序，点击开启监听，然后打开客户端应用程序，点击链接服务）

链接成功后，下一步，我们就开始我们的聊天信息接收发送了。

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服务端向客户端发送信息，客户端接受信息———聊天程序(Socket、Thread)

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1、这里我们发送消息是通过Tcp协议以 字节数组的类型形式发送，所以在发送之前我们需要把要发送，接收的数据做一个转换为字节数组的类型。

2、客户端通过创建的链接服务端的Socket的Receive方法接收消息，服务端通过创建的接受客户端信息的Socket的Send方法发送消息。

服务端代码：

 Socket sck = null;
        Thread thread = null;
        //点击开启服务端监听
        private void btn_StarServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建一个Socket实例
            //第一个参数表示使用ipv4
            //第二个参数表示发送的是数据流
            //第三个参数表示使用的协议是Tcp协议
            sck = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //获取ip地址
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_ip.Text);
            //创建一个网络通信节点，这个通信节点包含了ip地址，跟端口号。
            //这里的端口我们设置为1029，这里设置大于1024，为什么自己查一下端口号范围使用说明。
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, int.Parse(txt_port.Text));
            //Socket绑定网路通信节点
            sck.Bind(endPoint);
            //设置监听队列
            sck.Listen(10);
            ShowMsg("开启监听！");

            //开启一个线程，放入Socket服务监听，上一篇博文中没有介绍这样的线程实例化方法。这里特别说下这样是可以的。
            Thread thread = new Thread(JtSocket);
            //设置为后台线程
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }

        Socket accSck = null;
        //Socket服务监听函数
        void JtSocket()
        {
            while (true)//注意该循环,服务端要持续监听,要不然一个客户端链接过后就无法链接第二个客户端了。
            {
                //创建一个接收客户端通信的Socket
                accSck = sck.Accept();
                //如果监听到客户端有链接，则运行到下一部，提示，链接成功！
                ShowMsg("链接成功！");
            }
        }

        //消息框里面数据
        void ShowMsg(string str)
        {
            string Ystr="";
            if (txt_AccMsg.Text != "")
            {
                Ystr = txt_AccMsg.Text + "\r\n";
            }
            txt_AccMsg.Text = Ystr+str;
        }

        //向客户端发送数据
        private void btn_SendSingleMsg_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string SendMsg = txt_SendMsg.Text;
            if (SendMsg != "")
            {
                byte[] buffer = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(SendMsg); //将要发送的数据，生成字节数组。
                accSck.Send(buffer);
                ShowMsg("向客户端发送了:" + SendMsg);
            }
        }

客户端代码：

  public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }
        Socket clientSocket = null;
        Thread thread = null;
        //通过IP地址与端口号与服务端建立链接      
        private void btn_ConServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //这里的ip地址，端口号都是服务端绑定的相关数据。
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_Clientip.Text);
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txt_Clientport.Text));
            clientSocket.Connect(endpoint);//链接有端口号与IP地址确定服务端.

            //客户端在接受服务端发送过来的数据是通过Socket 中的Receive方法，
            //该方法会阻断线程，所以我们自己为该方法创建了一个线程
            thread = new Thread(ReceMsg);            
            thread.IsBackground = true;//设置后台线程
            thread.Start();
        }
        //接收服务端数据
        public void ReceMsg()
        {
            while (true)
            {
                byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 2];
                clientSocket.Receive(buffer);//接收服务端发送过来的数据
                string ReceiveMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer);//把接收到的字节数组转成字符串显示在文本框中。
                ShowMsg("接收到数据:" + ReceiveMsg);
            }
        }

        //消息框里面数据
        void ShowMsg(string str)
        {
            string Ystr = "";
            if (txt_ClientMsg.Text != "")
            {
                Ystr = txt_ClientMsg.Text + "\r\n";
            }
            txt_ClientMsg.Text = Ystr + str;
        }

启动服务端应用程序，点击启动服务监听，启动客户端应用程序，点击连接服务，然后在消息框内输入消息，点击发送。运行效果如下。

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 接下来做客户端向服务端发送消息：

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 客户端向服务端发送信息（文件，字符串），客户端接受信息———聊天程序(Socket、Thread)

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1、这里我们发送不仅只有字符串还有文件。他们都是一字节数组的类型发送出去，区别字符串和文件的思想是：把字节数组的第一个值设置为0跟1，用来区分。

2、这里发送的文件接受的时候，重命名，还要为他写上后缀名。没有深入写。

3、这里客户端连接服务端的成功后，把客户端的ip端口号，写入list列表中，同时也存入Dictionary<string, Socket> socketDir集合中，便于服务端与多个客户端连接时，选择发送信息。同时也避免了，不知道发送给哪个客户端数据。

客户端代码：

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;
using System.IO;

namespace CharClient
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }
        Socket clientSocket = null;
        Thread thread = null;
        //通过IP地址与端口号与服务端建立链接      
        private void btn_ConServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //这里的ip地址，端口号都是服务端绑定的相关数据。
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_Clientip.Text);
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txt_Clientport.Text));
            clientSocket.Connect(endpoint);//链接有端口号与IP地址确定服务端.

            //客户端在接受服务端发送过来的数据是通过Socket 中的Receive方法，
            //该方法会阻断线程，所以我们自己为该方法创建了一个线程
            thread = new Thread(ReceMsg);            
            thread.IsBackground = true;//设置后台线程
            thread.Start();
        }
        //接收服务端数据
        public void ReceMsg()
        {
            while (true)
            {
                byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 2];
                clientSocket.Receive(buffer);//接收服务端发送过来的数据
                string ReceiveMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer);//把接收到的字节数组转成字符串显示在文本框中。
                ShowMsg("接收到数据:" + ReceiveMsg);
            }
        }      
        //消息框里面数据
        void ShowMsg(string str)
        {
            string Ystr = "";
            if (txt_ClientMsg.Text != "")
            {
                Ystr = txt_ClientMsg.Text + "\r\n";
            }
            txt_ClientMsg.Text = Ystr + str;
        }
        //向服务端发送消息
        private void btn_ClientSendSingleMsg_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string txtMsg = txt_ClientSendMsg.Text;
            byte[] buffer = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(txtMsg);
            byte[] newbuffer = new byte[buffer.Length + 1];//定义一个新数组
            newbuffer[0] = 0;//设置标识，表示发送的是字符串
            Buffer.BlockCopy(buffer, 0, newbuffer, 1, buffer.Length);//源数组中的数据拷贝到新数组中
            clientSocket.Send(newbuffer);//发送新数组中的数据
        }

        //向服务端发送文件
        private void btn_ClientSendfile_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            using (FileStream fs = new FileStream(txt_ClientFile.Text, FileMode.Open))
            {
                byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 2];
                int readLength = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length);

                byte[] newbuffer = new byte[readLength + 1];//定义一个新的数组，然后将原有数组中的数据拷贝该数组中。
                newbuffer[0] = 1;//将第一单元设置为1，表示传送的是文件.

                //将数据有一个数组拷贝到另一个数组.
                //第一参数：表示源数组
                //第二个：表示从源数组中的哪个位置开始拷贝
                //第三个：表示目标数组。
                //第四个：表示从目标数组的哪个位置开始填充.
                //五：表示：拷贝多少数据
                Buffer.BlockCopy(buffer, 0, newbuffer, 1, readLength);
                clientSocket.Send(newbuffer);
            }
        }
        //打开文件夹，选择要发送的文件
        private void Btn_see_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            OpenFileDialog openfile = new OpenFileDialog();
            if (openfile.ShowDialog() == DialogResult.OK)
            {
                txt_ClientFile.Text = openfile.FileName;
            }
        }

    }
}

服务端代码：

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;
using System.IO;

namespace ChatServer
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }

        Socket sck = null;
        Thread thread = null;
        //点击开启服务端监听
        private void btn_StarServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //创建一个Socket实例
            //第一个参数表示使用ipv4
            //第二个参数表示发送的是数据流
            //第三个参数表示使用的协议是Tcp协议
            sck = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //获取ip地址
            IPAddress ip = IPAddress.Parse(txt_ip.Text);
            //创建一个网络通信节点，这个通信节点包含了ip地址，跟端口号。
            //这里的端口我们设置为1029，这里设置大于1024，为什么自己查一下端口号范围使用说明。
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txt_port.Text));//创建一个网络通信节点，该节点中包含了IP地址和端口号.
            //Socket绑定网路通信节点
            sck.Bind(endpoint);
            //设置监听队列
            sck.Listen(10);
            ShowMsg("开启监听！");

            //开启一个线程，放入Socket服务监听，上一篇博文中没有介绍这样的线程实例化方法。这里特别说下这样是可以的。
            Thread thread = new Thread(ConnectAccept);
            //设置为后台线程
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
        }

        //消息框里面数据
        void ShowMsg(string str)
        {
            string Ystr="";
            if (txt_AccMsg.Text != "")
            {
                Ystr = txt_AccMsg.Text + "\r\n";
            }
            txt_AccMsg.Text = Ystr+str;
        }

        //向客户端发送数据
        private void btn_SendSingleMsg_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string sendMsg = this.txt_SendMsg.Text;//获取要发送到客户端的文本
            byte[] buffer = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);//生成字节数组
            if (!string.IsNullOrEmpty(this.lsb_Ips.Text))
            {
                string ipendpoint = this.lsb_Ips.Text;//在服务端，选择与客户端进行通信的IP地址与端口号
                socketDir[ipendpoint].Send(buffer);//向客户端发送数据

                ShowMsg("向客户端发送了:" + sendMsg);
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("请选择与哪个客户端进行通信");
            }
        }

        //  Socket newSoket = null;//.：不能将与客户端进行通信的Socket定义成全局的.
        Dictionary<string, Socket> socketDir = new Dictionary<string, Socket>();//将每一个与客户端进行通信的Socket放到该集合中.
        public void ConnectAccept()
        {
            while (true)//注意该循环,服务端要持续监听
            {
                Socket newSoket = sck.Accept();//接收客户端发过来的数据，并且创建了一个新的Socket实例.
                socketDir.Add(newSoket.RemoteEndPoint.ToString(), newSoket);//将负责与客户端进行通信的Socket实例添加到集合中。
                lsb_Ips.Items.Add(newSoket.RemoteEndPoint.ToString());
                ShowMsg("客户端链接成功!");


                ParameterizedThreadStart par = new
                 ParameterizedThreadStart(RecevieMsg);
                Thread thread = new Thread(par);//由于服务端接收客户端发送过来的数据是通过Recevie方法，该方法会阻断线程，所以我们重新定义一个针对该方法的线程.
                // thread.SetApartmentState(ApartmentState.STA);
                thread.IsBackground = true;
                thread.Start(newSoket);//注意：不要忘记传递socket实例
            }
        }
        //该方法负责接收从客户端发送过来的数据
        public void RecevieMsg(object socket)
        {
            Socket newSocket = socket as Socket;//转成对应的Socket类型
            while (true)
            {
                byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 2];
                int receiveLength = -1;
                try  //由于Socket中的Receive方法容易抛出异常，所以我们在这里要捕获异常。
                {
                    receiveLength = newSocket.Receive(buffer);//接收从客户端发送过来的数据
                }
                catch (SocketException ex)//注意：在捕获异常时，先确定具体的异常类型。
                {
                    ShowMsg("出现了异常:" + ex.Message);
                    socketDir.Remove(newSocket.RemoteEndPoint.ToString());//如果出现了异常，将该Socket实例从集合中移除
                    lsb_Ips.Items.Remove(newSocket.RemoteEndPoint.ToString());
                    break;//出现异常以后，终止整个循环的执行
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    ShowMsg("出现了异常:" + ex.Message);
                    break;
                }
                if (buffer[0] == 0)//表示字符串
                {
                    string str = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer, 1, receiveLength - 1);//注意，是从下标为1的开始转成字符串，为0的是标识。
                    ShowMsg(str);
                }
                else if (buffer[0] == 1)//表示文件
                {
                    SaveFileDialog savafile = new SaveFileDialog();
                    if (savafile.ShowDialog() == DialogResult.OK)
                    {
                        using (FileStream fs = new FileStream(savafile.FileName, FileMode.Create))
                        {
                            fs.Write(buffer, 1, receiveLength - 1);//将文件写到磁盘上，从1开始到receiveLength-1
                            ShowMsg("文件写成功!");
                        }
                    }
                }
            }
        }

    }
}

启动服务端应用程序，点击启动服务监听，可以同时启动多个客户端应用程序，都要先点击连接服务，然后在消息框内输入消息，也可以选取文件，点击发送。运行效果如下。

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 总结：剩余一个群发，我没写上去，相信你如果看明白了上面我所写的的话，这个群发，就so easy了。再次友情提醒一下，如果你不懂多线程，我的上一篇博客就是对他的浅解 。链接地址------->>“ 浅解多线程 ” 。

 

*************转摘：https://www.cnblogs.com/knowledgesea/archive/2012/11/26/2788669.html