C#網絡編程 - 王朝网络

C#网络编程概述

微软下一代互联网开发工具VS.Net已于三月份在全国范围推出，其中的一门新兴语言C#正被越来越多的开发者所接受并运用。

C#作为一门集众家之长的语言，在各个方面尤其是网络编程方面有着很大的优势。本文就向大家介绍一下用C#进行网络编程的一些基本知识和方法。

微软的.Net框架为我们进行网络编程提供了以下两个名字空间：System.Net以及System.Net.Sockets。通过合理运用其中的类和方法，我们可以很容易地编写出各种网络应用程序。这种网络应用程序既可以是基于流套接字的，也可以是基于数据报套接字的。而基于流套接字的通讯中采用最广泛的协议就是TCP协议，基于数据报套接字的通讯中采用最广泛的自然就是UDP协议了。

下面我重点向大家介绍C#网络编程中的一些类：Dns类、IPHostEntry类、IPEndPoint类以及Socket类，最后我会给出相应的实例以加深读者的理解。

Dns 类：

向使用 TCP/IP Internet 服务的应用程序提供域名服务。其Resolve（）方法查询DNS服务器以将用户友好的域名（如"www.google.com"）映射到数字形式的 Internet 地址（如 192.168.1.1）。Resolve（）方法返回一个IPHostEnty实例，该实例包含所请求名称的地址和别名的列表。大多数情况下，可以使用 AddressList 数组中返回的第一个地址。

Resolve（）方法的函数原型如下：

public static IPHostEntry Resolve(string hostName);

下面的代码获取一个 IPAddress 实例，该实例包含服务器 www.google.com 的IP地址：

IPHostEntry ipHostInfo = Dns.Resolve("www.google.com");

IPAddress ipAddress = ipHostInfo.AddressList[0];

不过在Dns类中，除了通过Resolve（）方法，你还可以通过GetHostByAddress（）方法以及GetHostByName（）方法来得到相应的IPHostEntry实例，函数原型如下：

public static IPHostEntry GetHostByAddress(string IPAddress);

public static IPHostEntry GetHostByName(string hostName);

下面的代码显示了如何分别运用以上两种方法获得包含服务器www.google.com的相关信息的IPHostEntry实例：

IPHostEntry hostInfo=Dns.GetHostByAddress(“192.168.1.1”);

IPHostEntry hostInfo=Dns.GetHostByName("www.google.com");

在使用以上方法时，你将可能需要处理以下几种异常：

SocketException异常：访问Socket时操作系统发生错误引发

ArgumentNullException异常：参数为空引用引发

ObjectDisposedException异常：Socket已经关闭引发

以上，我向大家简要地介绍了Dns类中一些方法以及其用法，并列举出了可能出现的异常，下面就让我们转到和Dns类密切相关的IPHostEntry类。

IPHostEntry类：

该类的实例对象中包含了Internet主机的地址相关信息。此类型的所有公共静态成员对多线程操作而言都是安全的，但不保证任何实例成员是线程安全的。其中主要的一些属性有：AddressList属性、Aliases属性以及HostName属性。

AddressList属性和Aliases属性的作用分别是获取或设置与主机关联的IP地址列表以及获取或设置与主机关联的别名列表。其中AddressList属性值是一个IPAddress类型的数组，包含解析为Aliases属性中包含的主机名的IP地址；Aliases属性值是一组字符串，包含解析为AddressList 属性中的IP地址的DNS名。而HostName属性比较好理解，它包含了服务器的主要主机名，这光从名称上就可以知道了。如果服务器的DNS项定义了附加别名，则可在Aliases属性中使用这些别名。

下面的代码列出了服务器www.google.com的相关别名列表以及IP地址列表的长度并将所有的IP地址列出：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("www.google.com/");

string[] aliases = IPHost.Aliases;

Console.WriteLine(aliases.Length);

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

Console.WriteLine(addr.Length);

for(int i= 0; i < addr.Length ; i++)

{

Console.WriteLine(addr[i]);

}

介绍完IPHostEntry类，我们能获得了所要连接的主机的相关IP地址以及别名列表，但是真正要和主机取得连接还需要一个很重要的类－IPEndPoint类。

IPEndPoint类：

在Internet中，TCP/IP使用一个网络地址和一个服务端口号来唯一标识设备。网络地址标识网络上的特定设备；端口号标识要连接到的该设备上的特定服务。网络地址和服务端口的组合称为终结点，在.NET框架中正是由EndPoint类表示这个终结点，它提供表示网络资源或服务的抽象，用以标志网络地址等信息。.Net同时也为每个受支持的地址族定义了 EndPoint的子代；对于IP地址族，该类为IPEndPoint。IPEndPoint类包含应用程序连接到主机上的服务所需的主机和端口信息，通过组合服务的主机IP地址和端口号，IPEndPoint类形成到服务的连接点。

在IPEndPoint类中有两个很有用的构造函数：

public IPEndPoint(long, int);

public IPEndPoint(IPAddress, int);

它们的作用就是用指定的地址和端口号初始化 IPEndPoint 类的新实例。该类中的属性有：Address属性、AddressFamily属性以及Port属性，这些属性相对比较容易理解，这里就不作多介绍。下面的代码显示了如何取得服务器www.google.com的终结点：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("www.google.com");

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

IPEndPoint ep = new IPEndPoint(addr[0],80);

这样，我们已经了解了和主机取得连接的一些必要的基本类，有了这些知识，我们就可以运用下面的Socket类真正地和主机取得连接并进行通讯了。

Socket类：

Socket类是包含在System.Net.Sockets名字空间中的一个非常重要的类。一个Socket实例包含了一个本地以及一个远程的终结点，就像上面介绍的那样，该终结点包含了该Socket实例的一些相关信息。

需要知道的是Socket 类支持两种基本模式：同步和异步。其区别在于：在同步模式中，对执行网络操作的函数（如Send和Receive）的调用一直等到操作完成后才将控制返回给调用程序。在异步模式中，这些调用立即返回。

下面我们重点讨论同步模式的Socket编程。首先，同步模式的Socket编程的基本过程如下：

1．创建一个Socket实例对象。

2．将上述实例对象连接到一个具体的终结点（EndPoint）。

3．连接完毕，就可以和服务器进行通讯：接收并发送信息。

4．通讯完毕，用ShutDown（）方法来禁用Socket。

5．最后用Close（）方法来关闭Socket。

知道了以上基本过程，我们就开始进一步实现连接并通讯了。在使用之前，你需要首先创建Socket对象的实例，这可以通过Socket类的构造方法来实现：

public Socket(AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType);

其中，addressFamily 参数指定Socket使用的寻址方案，比如AddressFamily.InterNetwork表明为IP版本4的地址；socketType参数指定Socket的类型，比如SocketType.Stream表明连接是基于流套接字的，而SocketType.Dgram表示连接是基于数据报套接字的。protocolType参数指定Socket使用的协议，比如ProtocolType.Tcp表明连接协议是运用TCP协议的，而Protocol.Udp则表明连接协议是运用UDP协议的。

在创建了Socket实例后，我们就可以通过一个远程主机的终结点和它取得连接，运用的方法就是Connect（）方法：

public Connect (EndPoint ep);

该方法只可以被运用在客户端。进行连接后，我们可以运用套接字的Connected属性来验证连接是否成功。如果返回的值为true，则表示连接成功，否则就是失败。下面的代码就显示了如何创建Socket实例并通过终结点与之取得连接的过程：

IPHostEntry IPHost = Dns.Resolve("http://www.google.com/");

string []aliases = IPHost.Aliases;

IPAddress[] addr = IPHost.AddressList;

EndPoint ep = new IPEndPoint(addr[0],80);

Socket sock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

sock.Connect(ep);

if(sock.Connected)

Console.WriteLine("OK");

一旦连接成功，我们就可以运用Send（）和Receive（）方法来进行通讯。

Send（）方法的函数原型如下：

public int Send (byte[] buffer, int size, SocketFlags flags);

其中，参数buffer包含了要发送的数据，参数size表示要发送数据的大小，而参数flags则可以是以下一些值：SocketFlags.None、SocketFlags.DontRoute、SocketFlags.OutOfBnd。

该方法返回的是一个System.Int32类型的值，它表明了已发送数据的大小。同时，该方法还有以下几种已被重载了的函数实现：

public int Send (byte[] buffer);

public int Send (byte[] buffer, SocketFlags flags);

public int Send (byte[] buffer,int offset, int size, SocketFlags flags);

介绍完Send（）方法，下面是Receive（）方法，其函数原型如下：

public int Receive(byte[] buffer, int size, SocketFlags flags);

其中的参数和Send（）方法的参数类似，在这里就不再赘述。

同样，该方法还有以下一些已被重载了的函数实现：

public int Receive (byte[] buffer);

public int Receive (byte[] buffer, SocketFlags flags);

public int Receive (byte[] buffer,int offset, int size, SocketFlags flags);

在通讯完成后，我们就通过ShutDown（）方法来禁用Socket，函数原型如下：

public void ShutDown(SocketShutdown how);

其中的参数how表明了禁用的类型，SoketShutdown.Send表明关闭用于发送的套接字；SoketShutdown.Receive表明关闭用于接收的套接字；而SoketShutdown.Both则表明发送和接收的套接字同时被关闭。

应该注意的是在调用Close（）方法以前必须调用ShutDown（）方法以确保在Socket关闭之前已发送或接收所有挂起的数据。一旦ShutDown（）调用完毕，就调用Close（）方法来关闭Socket，其函数原型如下：

public void Close();

该方法强制关闭一个Socket连接并释放所有托管资源和非托管资源。该方法在内部其实是调用了方法Dispose（），该函数是受保护类型的，其函数原型如下：

protected virtual void Dispose(bool disposing);

其中，参数disposing为true或是false，如果为true，则同时释放托管资源和非托管资源；如果为false，则仅释放非托管资源。因为Close（）方法调用Dispose（）方法时的参数是true，所以它释放了所有托管资源和非托管资源。

这样，一个Socket从创建到连接到通讯最后的关闭的过程就完成了。虽然整个过程比较复杂，但相对以前在SDK或是其他环境下进行Socket编程，这个过程就显得相当轻松了。

最后，我就综合以上C#网络编程的一些知识，向大家展示一个很好的实例。该实例是一个运用Socket的基于同步模式的客户端应用程序，它首先通过解析服务器的IP地址建立一个终结点，同时创建一个基于流套接字的Socket连接，其运用的协议是TCP协议。通过该Socket就可以发送获取网页的命令，再通过该Socket获得服务器上默认的网页，最后通过文件流将获得的数据写入本机文件。这样就完成了网页的下载工作了，程序运行的效果如下所示：

源代码如下：（其中主要的函数为DoSocketGet（））

using System;

using System.Drawing;

using System.Collections;

using System.ComponentModel;

using System.Windows.Forms;

using System.Data;

using System.Net;

using System.Net.Sockets;

using System.Text;

using System.IO;

namespace SocketSample

{

///

/// Form1 的摘要说明。

///

public class Form1 : System.Windows.Forms.Form

{

private System.Windows.Forms.Label label1;

private System.Windows.Forms.Label label2;

private System.Windows.Forms.Button Download;

private System.Windows.Forms.TextBox ServerAddress;

private System.Windows.Forms.TextBox Filename;

///

/// 必需的设计器变量。

///

private System.ComponentModel.Container components = null;

public Form1()

{

// Windows 窗体设计器支持所必需的

InitializeComponent();

// TODO: 在 InitializeComponent 调用后添加任何构造函数代码

}

///

/// 清理所有正在使用的资源。

///

protected override void Dispose( bool disposing )

{

if( disposing )

{

if (components != null)

{

components.Dispose();

}

base.Dispose( disposing );

}

#region Windows Form Designer generated code

///

/// 设计器支持所需的方法 - 不要使用代码编辑器修改

/// 此方法的内容。

///

private void InitializeComponent()

{

this.label1 = new System.Windows.Forms.Label();

this.label2 = new System.Windows.Forms.Label();

this.Download = new System.Windows.Forms.Button();

this.ServerAddress = new System.Windows.Forms.TextBox();

this.Filename = new System.Windows.Forms.TextBox();

this.SuspendLayout();

// label1

this.label1.Location = new System.Drawing.Point(16, 24);

this.label1.Name = "label1";

this.label1.Size = new System.Drawing.Size(80, 23);

this.label1.TabIndex = 0;

this.label1.Text = "服务器地址：";

this.label1.TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleRight;

// label2

this.label2.Location = new System.Drawing.Point(16, 64);

this.label2.Name = "label2";

this.label2.Size = new System.Drawing.Size(80, 23);

this.label2.TabIndex = 1;

this.label2.Text = "本地文件名：";

this.label2.TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleRight;

// Download

this.Download.Location = new System.Drawing.Point(288, 24);

this.Download.Name = "Download";

this.Download.TabIndex = 2;

this.Download.Text = "开始下载";

this.Download.Click += new System.EventHandler(this.Download_Click);

// ServerAddress

this.ServerAddress.Location = new System.Drawing.Point(96, 24);

this.ServerAddress.Name = "ServerAddress";

this.ServerAddress.Size = new System.Drawing.Size(176, 21);

this.ServerAddress.TabIndex = 3;

this.ServerAddress.Text = "";

// Filename

this.Filename.Location = new System.Drawing.Point(96, 64);

this.Filename.Name = "Filename";

this.Filename.Size = new System.Drawing.Size(176, 21);

this.Filename.TabIndex = 4;

this.Filename.Text = "";

// Form1

this.AutoScaleBaseSize = new System.Drawing.Size(6, 14);

this.ClientSize = new System.Drawing.Size(376, 117);

this.Controls.AddRange(new System.Windows.Forms.Control[] {

this.Filename,

this.ServerAddress,

this.Download,

this.label2,

this.label1});

this.Name = "Form1";

this.Text = "网页下载器";

this.ResumeLayout(false);

}

#endregion

///

/// 应用程序的主入口点。

///

[STAThread]

static void Main()

{

Application.Run(new Form1());

}

private string DoSocketGet(string server)

{

//定义一些必要的变量以及一条要发送到服务器的字符串

Encoding ASCII = Encoding.ASCII;

string Get = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: " + server +

"\r\nConnection: Close\r\n\r\n";

Byte[] ByteGet = ASCII.GetBytes(Get);

Byte[] RecvBytes = new Byte[256];

String strRetPage = null;

//获取服务器相关的IP地址列表，其中第一项即为我们所需的

IPAddress hostadd = Dns.Resolve(server).AddressList[0];

//根据获得的服务器的IP地址创建一个终结点，端口为默认的80

IPEndPoint EPhost = new IPEndPoint(hostadd, 80);

//创建一个Socket实例

Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream,

ProtocolType.Tcp );

try

{

//用上面所取得的终结点连接到服务器

s.Connect(EPhost);

}

catch(Exception se)

{

MessageBox.Show("连接错误："+se.Message,"提示信息",

MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

if (!s.Connected)

{

strRetPage = "不能连接到服务器！";

return strRetPage;

}

try

{

//向服务器发送GET命令

s.Send(ByteGet, ByteGet.Length, SocketFlags.None);

}

catch(Exception ce)

{

MessageBox.Show("发送错误："+ce.Message,"提示信息",

MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

//接收页面数据，直到所有字节接收完毕

Int32 bytes = s.Receive(RecvBytes, RecvBytes.Length, 0);

strRetPage = "以下是在服务器" + server + "上的默认网页：\r\n";

strRetPage = strRetPage + ASCII.GetString(RecvBytes, 0, bytes);

while (bytes > 0)

{

bytes = s.Receive(RecvBytes, RecvBytes.Length, SocketFlags.None);

strRetPage = strRetPage + ASCII.GetString(RecvBytes, 0, bytes);

}

//禁用并关闭Socket实例

s.Shutdown(SocketShutdown.Both);

s.Close();

return strRetPage;

}

private void Download_Click(object sender, System.EventArgs e)

{

//将所读取的字符串转换为字节数组

byte[] content=Encoding.ASCII.GetBytes(DoSocketGet(ServerAddress.Text));

try

{

//创建文件流对象实例

FileStream fs=new FileStream(Filename.Text,FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite);

//写入文件

fs.Write(content,0,content.Length);

}

catch(Exception fe)

{

MessageBox.Show("文件创建/写入错误:"+fe.Message,"提示信息",MessageBoxButtons.RetryCancel,MessageBoxIcon.Information);

}

以上程序在Windows 2000服务器版、Visual Studio.Net中文正式版下调试通过