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客户端到服务器端的通信过程及原理（很清晰，保证看后顿悟）_手机和服务器通信过程硬件

作者：盐析白兔 | 2024-03-01 09:56:41

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手机和服务器通信过程硬件

    学习任何东西，我们只要搞清楚其原理，就会触类旁通。现在结和我所学，我想总结一下客户端到服务器端的通信过程。只有明白了原理，我们才会明白当我们程序开发过程中错误的问题会出现在那，才会更好的解决问题。

    我们首先要了解一个概念性的词汇：Socket

    socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为进程通信机制，取后一种意思。通常也称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。(其实就是两个程序通信用的。)socket非常类似于电话的插座。以一个电话网为例。电话的通话双方相当于相互通信的2个程序，电话号码可以当作是IP地址。任何用户在通话之前，首先要占有一部电话机，相当于申请一个socket；同时要知道对方的号码（IP地址），相当于对方有一个固定的socket。然后向对方拨号呼叫，相当于发出连接请求。对方假如在场并空闲，拿起电话话筒，双方就可以正式通话，相当于连接成功。双方通话的过程，是一方向电话机发出信号和对方从电话机接收信号的过程，相当于向socket发送数据和从socket接收数据。通话结束后，一方挂起电话机相当于关闭socket，撤消连接，通信完成。

    以上通信是以两个人通话做为事例来在概的说明了下通信，但是现在假如通信中的一个人是外国人（说英语），一个人是中国人（说普通话），他们俩相互通信的话，都不能听明白对方说的是什么，那么他们的沟通就不能够完成。但是如果我们给一个规定，给通话双方，只能讲普通话，那么双方沟通就没有障碍了。这就引出来了通信协议。

有两种类型：（Tcp协议与Udp协议）:

Tcp协议与Udp协议是在两硬件设备上进行通信传输的一种数据语法。

– 流式Socket（STREAM）：

    是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用，安全，但是效率低；Tcp:是以流的形式来传的。

– 数据报式Socket（DATAGRAM）：

    是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用.不安全(丢失,顺序混乱,在接收端要分析重排及要求重发),但效率高.Udp:将数据包拆开为若干份编号后来传输。在传输的过程中容易出现数据的丢失。但是传输速度要比TCP的快。

Socket的通信流程

  • Demo:

  • 服务器端：

– 申请一个socket (socketWatch)用来监听的

– 绑定到一个IP地址和一个端口上

– 开启侦听，等待接授客户端的连接

– 当有连接时创建一个用于和连接进来的客户端进行通信的socket(socketConnection)

– 即续监听,等侍下一个客户的连接

代码如下：

  1. using System;
  2. using System.Collections.Generic;
  3. using System.ComponentModel;
  4. using System.Data;
  5. using System.Drawing;
  6. using System.Linq;
  7. using System.Text;
  8. using System.Windows.Forms;
  9.  
  10. using System.Net;//IPAdress,IPEndPoint(ip和端口)类
  11. using System.Net.Sockets;
  12. using System.Threading;
  13. using System.IO;
  14.  
  15. namespace MyChatRoomServer
  16. {
  17.     public partial class FChatServer : Form
  18.     {
  19.         public FChatServer()
  20.         {
  21.             InitializeComponent();
  22.             TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//关闭 对 文本框  的跨线程操作检查
  23.         }
  24.  
  25.         Thread threadWatch = null;//负责监听 客户端 连接请求的 线程
  26.         Socket socketWatch = null;//负责监听的 套接字
  27.  
  28.         private void btnBeginListen_Click(object sender, EventArgs e)
  29.         {
  30.             //创建 服务端 负责监听的 套接字，参数（使用IP4寻址协议，使用流式连接，使用TCP协议传输数据）
  31.             socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  32.            //获得文本框中的 IP地址对象
  33.             IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());
  34.             //创建 包含 ip 和 port 的网络节点对象
  35.             IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
  36.             //将 负责监听 的套接字 绑定到 唯一的IP和端口上
  37.             socketWatch.Bind(endpoint);
  38.             //设置监听队列的长度
  39.             socketWatch.Listen(10);
  40.  
  41.             //创建 负责监听的线程，并传入监听方法
  42.             threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
  43.             threadWatch.IsBackground = true;//设置为后台线程
  44.             threadWatch.Start();//开启线程
  45.             ShowMsg("服务器启动监听成功～");
  46.             //IPEndPoint 
  47.             //socketWatch.Bind(
  48.         }
  49.         //保存了服务器端 所有负责和客户端通信的套接字
  50.         Dictionary<string, Socket> dict = new Dictionary<string, Socket>();
  51.         //保存了服务器端 所有负责调用 通信套接字.Receive方法 的线程
  52.         Dictionary<string, Thread> dictThread = new Dictionary<string, Thread>();
  53.  
  54.         //Socket sokConnection = null;
  55.         /// <summary>
  56.         /// 监听客户端请求的方法
  57.         /// </summary>
  58.         void WatchConnecting()
  59.         {
  60.             while (true)//持续不断的监听新的客户端的连接请求
  61.             {
  62.                 //开始监听 客户端 连接请求，注意：Accept方法，会阻断当前的线程！
  63.                 Socket sokConnection = socketWatch.Accept();//一旦监听到客户端的请求，就返回一个负责和该客户端通信的套接字 sokConnection
  64.                 //sokConnection.Receive
  65.                 //向 列表控件中 添加一个 客户端的ip端口字符串，作为客户端的唯一标识
  66.                 lbOnline.Items.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
  67.                 //将 与客户端通信的 套接字对象 sokConnection 添加到 键值对集合中，并以客户端IP端口作为键
  68.                 dict.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), sokConnection);
  69.  
  70.                 //创建 通信线程
  71.                 ParameterizedThreadStart pts = new ParameterizedThreadStart(RecMsg);
  72.                 Thread thr = new Thread(pts);
  73.                 thr.IsBackground = true;//设置为
  74.                 thr.Start(sokConnection);//启动线程 并为线程要调用的方法RecMsg 传入参数sokConnection
  75.  
  76.                 dictThread.Add(sokConnection.RemoteEndPoint.ToString(), thr);//将线程 保存在 字典里，方便大家以后做“踢人”功能的时候用
  77.  
  78.                 ShowMsg("客户端连接成功！" + sokConnection.RemoteEndPoint.ToString());
  79.                 //sokConnection.RemoteEndPoint 中保存的是 当前连接客户端的 Ip和端口
  80.             }
  81.         }
  82.  
  83.         /// <summary>
  84.         /// 服务端 负责监听 客户端 发送来的数据的 方法
  85.         /// </summary>
  86.         void RecMsg(object socketClientPara)
  87.         {
  88.             Socket socketClient = socketClientPara as Socket;
  89.             while (true)
  90.             {
  91.                 //定义一个 接收用的 缓存区(2M字节数组)
  92.                 byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
  93.                 //将接收到的数据 存入 arrMsgRec 数组,并返回 真正接收到的数据 的长度
  94.                 int length=-1;
  95.                 try
  96.                 {
  97.                     length = socketClient.Receive(arrMsgRec);
  98.                 }
  99.                 catch (SocketException ex)
  100.                 {
  101.                     ShowMsg("异常：" + ex.Message);
  102.                     //从 通信套接字 集合中 删除 被中断连接的 通信套接字对象
  103.                     dict.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
  104.                     //从 通信线程    结合中 删除 被终端连接的 通信线程对象
  105.                     dictThread.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
  106.                     //从 列表中 移除 被中断的连接 ip:Port
  107.                     lbOnline.Items.Remove(socketClient.RemoteEndPoint.ToString());
  108.                     break;
  109.                 }
  110.                 catch (Exception ex)
  111.                 {
  112.                     ShowMsg("异常：" + ex.Message);
  113.                     break;
  114.                 }
  115.                 if (arrMsgRec[0] == 0)//判断 发送过来的数据 的第一个元素是 0，则代表发送来的是 文字数据
  116.                 {
  117.                     //此时 是将 数组 所有的元素 都转成字符串，而真正接收到的 只有服务端发来的几个字符
  118.                     string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec,1, length-1);
  119.                     ShowMsg(strMsgRec);
  120.                 }
  121.                 else if (arrMsgRec[0] == 1)//如果是1 ，则代表发送过来的是 文件数据(图片/视频/文件....)
  122.                 {
  123.                     SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();//保存文件选择框对象
  124.                     if (sfd.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)//用户选择文件路径后
  125.                     {
  126.                         string fileSavePath = sfd.FileName;//获得要保存的文件路径
  127.                         //创建文件流，然后 让文件流来 根据路径 创建一个文件
  128.                         using (FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create))
  129.                         {
  130.                             fs.Write(arrMsgRec, 1, length-1);
  131.                             ShowMsg("文件保存成功：" + fileSavePath);
  132.                         }
  133.                     }
  134.                 }
  135.             }
  136.         }
  137.  
  138.         //发送消息到客户端
  139.         private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
  140.         {
  141.             if (string.IsNullOrEmpty(lbOnline.Text))
  142.             {
  143.                 MessageBox.Show("请选择要发送的好友");
  144.             }
  145.             else
  146.             {
  147.                 string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
  148.                 //将要发送的字符串 转成 utf8对应的字节数组
  149.                 byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
  150.                 //获得列表中 选中的KEY
  151.                 string strClientKey = lbOnline.Text;
  152.                 //通过key，找到 字典集合中对应的 与某个客户端通信的 套接字的 send方法，发送数据给对方
  153.                 try
  154.                 {
  155.                     dict[strClientKey].Send(arrMsg);
  156.                     //sokConnection.Send(arrMsg);
  157.                     ShowMsg("发送了数据出去：" + strMsg);
  158.                 }
  159.                 catch (SocketException ex)
  160.                 {
  161.                     ShowMsg("发送时异常："+ex.Message);
  162.                 }
  163.                 catch (Exception ex)
  164.                 {
  165.                     ShowMsg("发送时异常：" + ex.Message);
  166.                 }
  167.             }
  168.         }
  169.  
  170.         //服务端群发消息
  171.         private void btnSendToAll_Click(object sender, EventArgs e)
  172.         {
  173.             string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
  174.             //将要发送的字符串 转成 utf8对应的字节数组
  175.             byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
  176.             foreach (Socket s in dict.Values)
  177.             {
  178.                 s.Send(arrMsg);
  179.             }
  180.             ShowMsg("群发完毕！：）");
  181.         }
  182.  
  183.         #region 显示消息
  184.         /// <summary>
  185.         /// 显示消息
  186.         /// </summary>
  187.         /// <param name="msg"></param>
  188.         void ShowMsg(string msg)
  189.         {
  • 客户端：

– 申请一个socket(socketClient)

– 连接服务器（指明IP地址和端口号）

代码如下：

  1. using System;
  2.  
  3. using System.Collections.Generic;
  4.  
  5. using System.ComponentModel;
  6.  
  7. using System.Data;
  8.  
  9. using System.Drawing;
  10.  
  11. using System.Linq;
  12.  
  13. using System.Text;
  14.  
  15. using System.Windows.Forms;
  16.  
  17. using System.Net.Sockets;
  18.  
  19. using System.Net;
  20.  
  21. using System.Threading;
  22.  
  23. namespace MyChatRoomClient
  24.  
  25. {
  26.  
  27.     public partial class FChatClient : Form
  28.  
  29.     {
  30.  
  31.         public FChatClient()
  32.  
  33.         {
  34.  
  35.             InitializeComponent();
  36.  
  37.             TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
  38.  
  39.         }
  40.  
  41.         Thread threadClient = null; //客户端 负责 接收 服务端发来的数据消息的线程
  42.  
  43.         Socket socketClient = null;//客户端套接字
  44.  
  45. //客户端发送连接请求到服务器
  46.  
  47.         private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
  48.  
  49.         {
  50.  
  51.             IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());//获得IP
  52.  
  53.             IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));//网络节点
  54.  
  55. //创建客户端套接字
  56.  
  57.             socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  58.  
  59.             //向 指定的IP和端口 发送连接请求
  60.  
  61.             socketClient.Connect(endpoint);
  62.  
  63.             //客户端 创建线程 监听服务端 发来的消息
  64.  
  65.             threadClient = new Thread(RecMsg);
  66.  
  67.             threadClient.IsBackground = true;
  68.  
  69.             threadClient.Start();
  70.  
  71.         }
  72.  
  73.         /// <summary>
  74.  
  75. /// 监听服务端 发来的消息
  76.  
  77. /// </summary>
  78.  
  79.         void RecMsg()
  80.  
  81.         {
  82.  
  83.             while (true)
  84.  
  85.             {
  86.  
  87.                 //定义一个 接收用的 缓存区(2M字节数组)
  88.  
  89.                 byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
  90.  
  91.                 //将接收到的数据 存入 arrMsgRec 数组,并返回 真正接收到的数据 的长度
  92.  
  93.                int length=  socketClient.Receive(arrMsgRec);
  94.  
  95.                 //此时 是将 数组 所有的元素 都转成字符串，而真正接收到的 只有服务端发来的几个字符
  96.  
  97.                string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec, 0, length);
  98.  
  99.                 ShowMsg(strMsgRec);
  100.  
  101.             }
  102.  
  103.         }
  104.  
  105.         void ShowMsg(string msg)
  106.  
  107.         {
  108.  
  109.             txtMsg.AppendText(msg + "\r\n");
  110.  
  111.         }
  112.  
  113.     }
  114.  
  115. }

通信过程图

通过以上流程图我们可以看出，客户端与服务器端之间的一个基本通信流程，概括一下Socket 一般应用模式（客户端和服务器端）的作用：

服务器端：最少有两个socket,一个是服务端负责监听客户端发来连接请求,但不负责与请求的客户端通信，另一个是每当服务器端成功接收到客户端时，但在服务器端创建一个用与请求的客户端进行通信的socket.

客户端：指定要连接的服务器端地址和端口，通过创建一个socket对象来初始化一个到服务器端的TCP连接。

转载自：http://www.codeceo.com/article/client-to-server.html

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