Multithreading in .NET Applications
创建高水平的应用程序，多线程是一个很好的设计工具，特别是那些要求与与用户互操作的程序。使用Microsoft.NET能很方便的创建这样的多线程应用程序。Part1和Part2两不部分探索了NET 的框架。在第一篇中，我们讨论了线程的背景知识，线程的优点，并提供了例子。 在第二篇中，我们讨论了多线程的工作机制，以及线程同步机制。在这篇文章中（多线程的最后一篇）我们来分析和使用System.Threading,System.Net两个名字空间。
网络编程基础
要是编写一个程序能回答网络请求，我们首先要了解网络组成，以及相应的技术。我不将全面的解释网络和网络的工作机制，相反，我将提供这些题目的基础知识。一些定义如下：
TCP/IP －这是计算机用来通信的一套协议，是路由协议，这就意味着如果你的目的地主机，如果不依赖它所在地网络的话，这个路由将保证你的通信能够正常进行。
Port－每一个基于TCP/IP协议的应用程序，都有一个唯一确定的端口。这个端口是应用程序用来通信的逻辑通道。一些端口被保留给协议使用，例如：如果你连接Web服务器，那么你将使用80端口，这端口是HTTP保留的。
Socket－一个socket就是两个应用程序的网络连接的一端。这是一种用来在同一台机器，或者网络中不同机器通信的一种机制。一个socket往往绑定在一个具体的Port上。
Listener Application
Listener Application也就是服务器程序，它打开网络端口，同时等待客户机的连接。这样的程序包括web 服务器，数据库服务器，e-mail服务器，chat服务器等等。Listener Application
l 一般都遵循以下算法：
l 能打开可以使用的端口。
l 通过端口可以等待客户端Socket的连接。
l 客户端通过Socket连接，提出请求或者连接服务。
l 服务器启动一些进程发送回答。
l 关闭客户端Socket连接。
Sample Listener Code Listing
下面的例子遵循上面提到的基本算法。它包括一个控制台应用程序，这个程序用来打开port同时等待客户的socket连接。在这里我们只是编写很简单的连接程序。一旦客户端连接上了，服务器将每隔几秒发送当前时间的数据给客户端。然后，这个listener将关闭连接，重新等待其他客户端的连接。
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace CodeGuru.MultithreadedPart3
{
/// <remarks>
/// Example console application demonstrating a listener/server
/// application.
/// Waits for connections to be made and responds with a message.
/// </remarks>
class HelloWorldServer
{
/// <summary>
/// The main entry point for the application.
/// </summary>
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
try
{
DateTime now;
String dateStr;
// Choose a port other than 8080 if you have difficulty
TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Loopback,
8080);
listener.Start();
Console.WriteLine("Waiting for clients to connect");
Console.WriteLine("Press Ctrl+c to Quit...");
while(true)
{
// Accept blocks until a client connects
Socket clientSocket = listener.AcceptSocket();
for( int i = 0; i < 10; i++ )
{
// Get the current date and time then build a
// Byte Array to send
now = DateTime.Now;
dateStr = now.ToShortDateString() + " "
+ now.ToLongTimeString();
Byte[] byteDateLine = Encoding.ASCII.GetBytes(
dateStr.ToCharArray());
// Send the data
clientSocket.Send(byteDateLine, byteDateLine.Length, 0);
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("Sent {0}", dateStr);
}
clientSocket.Close();
}
}
catch( SocketException socketEx )
{
Console.WriteLine("Socket error: {0}", socketEx.Message);
}
}
}
}
Sample Client Code Listing
下面的代码将连接服务器，同时显示服务器发送过来的数据。
using System;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
namespace CodeGuru.MultithreadedPart3
{
/// <remarks>
/// Example console application demonstrating a client
/// application.
/// Makes a connection to the server and displays the response.
/// </remarks>
class HelloWorldClient
{
/// <summary>
/// The main entry point for the application.
/// </summary>
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
bool isDone = false;
Byte[] read = new Byte[32];
TcpClient client = new TcpClient("localhost", 8080);
// Get the stream to read the input
Stream s;
try
{
s = client.GetStream();
}
catch( InvalidOperationException )
{
Console.WriteLine("Cannot connect to localhost");
return;
}
// Read the stream and convert it to ASII
while( !isDone )
{
int numBytes = s.Read(read, 0, read.Length);
String data = Encoding.ASCII.GetString(read);
if( numBytes == 0 )
{
isDone = true;
}
else
{
Console.WriteLine("Received {0} bytes: {1}",
numBytes, data);
}
}
client.Close();
}
}
}
Testing the Listener Using the Client
把服务器程序和客户端程序copy到不同的位置，独立编译。打开控制台来运行服务器程序，同时打开另外一个控制台来运行客户端程序，你将看到类似以下的结果。
图： 1—Listener
图 2—Client
我们再次执行一个客户端程序，打开第三个控制台，再次执行客户端程序，你将看到这两个客户端程序只有一个能从服务器上接受到数据。另外一个在等待服务器的应答。一旦第一个客户端程序完成，第二个将接到服务器的应答。
Multithreaded Listener Application
上面的例子的问题是服务器只能在一个时刻建立一个连接。这也许在我们这个date/time例子已经足够了，但是对于其他服务器程序例如Web服务器，这是远远不行的。由于服务器的程序是单线程的，因此，它只能应答一个客户端的响应。为了应答多个客户程序同时的请求。我们必须创建不同的多个线程来处理每个请求。
Sample Listener Code Listing
下面是代码修改类前面的服务器程序，这样，它可以同时应答多个请求。在这里，我们创建一个新的线程来应答新的客户端的请求。每个客户端socket将被分配给新的HelloWorldServer实例。这样，客户端请求将可以被新线程处理。
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace CodeGuru.MultithreadedPart3
{
/// <remarks>
/// Example console application demonstrating a listener/server
/// application.
/// Waits for connections to be made and responds with a message.
/// </remarks>
class HelloWorldServer
{
// Socket to use to accept client connections
private Socket _socket;
/// <summary>
/// The main entry point for the application.
/// </summary>
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
try
{
TcpListener listener = new TcpListener(
IPAddress.Loopback, 8080);
listener.Start();
Console.WriteLine("Waiting for clients to connect");
Console.WriteLine("Press Ctrl+c to Quit...");
while(true)
{
// Accept blocks until a client connects
HelloWorldServer hwServer = new HelloWorldServer();
hwServer._socket = listener.AcceptSocket();
// Process the client connection on a new thread
Thread sampleThread = new Thread(new ThreadStart(
hwServer.Process));
sampleThread.Start();
}
}
catch( SocketException socketEx )
{
Console.WriteLine("Socket error: {0}", socketEx.Message);
}
}
/*
* Get the current date and time and send it to the client.
* Requires that a socket is created and connected to a client.
* Closes the socket when complete.
*/
private void Process()
{
DateTime now;
String dateStr;
for( int i = 0; i < 10; i++ )
{
// Get the current date and time then concatenate build
// a Byte Array to send
now = DateTime.Now;
dateStr = now.ToShortDateString() + " "
+ now.ToLongTimeString();
Byte[] byteDateLine = Encoding.ASCII.GetBytes(
dateStr.ToCharArray());
// Send the data
this._socket.Send(byteDateLine, byteDateLine.Length, 0);
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("Sent {0}", dateStr);
}
this._socket.Close();
}
}
}
Testing the Multithreaded Listener Using the Client拷贝更新了的服务器程序代码到适当的位置，并重编译。从控制台运行服务器程序。从多个不同的控制台运行多个客户端程序，你将注意到客户端程序都能接到服务器的响应。
Possible Enhancements
上面的例子包括一个简单的服务器程序和客户端程序，你可以使用他们来作为熟悉System.net名字空间的开始。此外，你可以做以下的扩展工作：
扩展客户端程序来发送具体工作的请求。更改服务器程序来应答不同的具体工作请求。例如：
l 客户端可以发送”DATATIME”的数据作为请求，同时服务器用date和time来应答。
l 不使用控制台作为服务器，而使用windows 服务器，这样，可以自动启动，和后台运行。
About the Author
Mark Strawmyer, MCSD, MCSE (NT4/W2K), MCDBA is a Senior Architect of .NET applications for large- and mid-size organizations. Mark is a technology leader with Crowe Chizek in Indianapolis, Indiana. He specializes in the architecture, design, and development of Microsoft-based solutions. You can reach Mark at mstrawmyer@crowechizek.com.
