我的C#学习笔记（五）多线程和Socket网络编程

作者 Zhendong Ho 日期 2018-09-27
C#
我的C#学习笔记（五）多线程和Socket网络编程

进程类

获得所有的进程

//获得当前程序中所有正在运行的进程
Process[] pros = Process.GetProcesses();
foreach (var item in pros)
{
    //杀死进程
    //item.Kill();
    Console.WriteLine(item);
}
Console.ReadKey();

通过进程打开应用程序

//通过进程打开一些应用程序
Process.Start("calc");//计算器
Process.Start("mspaint");//画图
Process.Start("notepad");//记事本
Process.Start("iexplore", "https://www.baidu.com");//ie

通过进程打开指定文件

//通过一个进程打开指定的文件
ProcessStartInfo psi = new ProcessStartInfo(@"D:\a.txt");

//创建进程对象
Process p = new Process();
p.StartInfo = psi;
p.Start();

多线程

单线程带来的问题

程序在同时做多件事情的时候，会出现卡死状态。

为什么要用多线程

  • 让计算机同时做多件事情，节约时间。
  • 多线程可以让一个程序同时处理多个事情。
  • 后台运行程序，提高程序的运行效率，也不会使主界面出现无响应的情况。
  • 获得当前线程和当前进程。

前台线程和后台线程

前台线程：只有所有的前台线程都关闭才能完成程序关闭。

后台线程：只要所有的前台线程结束，后台线程自动结束。

产生线程的步骤

//创建一个线程去执行这个方法
Thread th = new Thread(Test);
//将线程设置为后台线程
th.IsBackground = true;
//标记这个线程准备就绪了，可以随时被执行。具体什么时候执行这个线程，由CPU决定
th.Start();

注意：调用Thread实例的Start方法，标记该线程可以被CPU执行了，但具体执行时间由CPU决定。

跨线程访问

在.NET下，是不允许跨线程访问的。

private void Test()
{
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
    	//由于textBox1是由主线程创建的，该方法由新创建的线程执行，这里操作textBox1是跨线程访问。
        textBox1.Text = i.ToString();//报错，线程间的操作无效，从不是创建控件“textBox1”的线程访问它。
    }
}

解决方法，不让程序检查到跨线程访问

//取消跨线程访问
Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;

在WPF中，解决跨线程访问的问题

Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, new delegate1(ShowMsg), socketSend.RemoteEndPoint.ToString() + ":" + "连接成功");

Thread类的重要成员

  • Start()启动线程，告诉CPU线程可以被执行，具体什么时候执行，由CPU决定。
  • Abort()终止线程，终止完成之后不能再Start()。
  • Thread.Sleep(1)，静态方法，可以使当前线程停止一段时间运行。
  • Name线程名。
  • Thread.CurrentThread获得当前的线程引用。

Socket网络编程

概念

socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为进程通信机制，通常称为“套接字”，用于描述IP地址和端口号，是一个通信链的句柄。（其实就是两个程序通信用的）

TCP和UDP协议

TCP：3次握手，必须要有服务器。特点是安全，稳定，但是效率低。

UDP：快速，效率高，但是不稳定，容易发生数据丢失。

服务端Server

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主要思路

  1. 点击开始监听时，在服务器端创建一个负责监听的Socket。通过IPAddress.Any或手动配置IP的方式，创建IP和端口号并绑定。
  2. 新建一个线程，等待客户端的连接，并创建与之通信的Socket。（解决等待连接时，程序假死状态的问题）
  3. 在监听的过程中，新建一个线程，不停地接收客户端发送过来的消息，并填充到相应对话框中。
  4. 点击发送消息按钮，将文本框中的内容以字节的方式发送给相应的负责通信的Socket对象。
  5. 点击选择按钮，打开文件对话框。选择要发送的文件后，将文件的路径填充到TextBox中。
  6. 点击发送文件按钮，将要发送文件的路径用FileStream读取，以字节的方式发送给相应的负责通信的Socket对象。
  7. 点击震动按钮，发送震动信息（buffer[0]的值为2）给相应的负责通信的Socket对象。

注意：

  • socketWatch.Listen(10);的作用是，限制监听的数量，超出的连接需要排队等待。
  • 新建线程处理的目的是为了解决程序假死的问题。
  • 解决跨线程访问的问题，要用Dispatcher.BeginInvoke（需要定义委托）。
  • 使用try-catch语句，其中catch为空。效果是程序出现异常时，不做任何操作，看起来就像没有异常一样。
  • 使用Dictionary<string, Socket>将远程连接的IP地址和Socket存入集合中，可以使服务端给不同的客户端发送消息。
  • 服务端发送不同类型的消息给客户端时，定义一套协议。发送消息为0，发送文件为1，发送震动为2。

创建负责监听的Socket

private void btnListen_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    try
    {
        //当点击开始监听的时候，在服务器端创建一个负责监听IP地址跟端口号的Socket
        Socket socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        IPAddress ip = IPAddress.Parse("192.168.0.102");//IPAddress.Any;
        //创建端口号对象
        IPEndPoint point = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txtPort.Text));
        //监听
        socketWatch.Bind(point);
        ShowMsg("监听成功");
        socketWatch.Listen(10);

        Thread th = new Thread(Listen);
        th.IsBackground = true;
        th.Start(socketWatch);
    }
    catch { }
}

等待客户端连接，创建负责通信的Socket

/// <summary>
/// 等待客户端的连接，并且创建与之通信的Socket
/// </summary>
/// <param name="o"></param>
void Listen(object o)
{
    Socket socketWatch = o as Socket;
    //等待客户端的连接，并且创建一个负责通信的Socket
    while (true)
    {
        try
        {
            //负责跟客户端通信的Socket
            socketSend = socketWatch.Accept();
            //将远程连接的客户端的IP地址和Socket存入集合中
            dicSocket.Add(socketSend.RemoteEndPoint.ToString(), socketSend);
            //将远程连接的客户端的IP地址和端口号存储下拉框中
            //cboUsers.Items.Add(socketSend.RemoteEndPoint.ToString());
            Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, new delegate2(cboUsers.Items.Add), socketSend.RemoteEndPoint.ToString());
            //192.168.0.100:连接成功
            Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, new delegate1(ShowMsg), socketSend.RemoteEndPoint.ToString() + ":" + "连接成功");
            //开启一个新的线程，不停地接收客户端发送过来的消息
            Thread th = new Thread(Receive);
            th.IsBackground = true;
            th.Start(socketSend);
        }
        catch { }
    }
}

接收客户端发送的消息

void Receive(object o)
{
    Socket socketSend = o as Socket;
    while (true)
    {
        try
        {
            //客户端连接成功后，服务器应该接收服务器应该接收客户端发来的消息
            byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 2];
            //实际接收到的有效字节数
            int r = socketSend.Receive(buffer);
            if (r == 0)
            {
                break;
            }
            string str = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, r);
            Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, new delegate1(ShowMsg), socketSend.RemoteEndPoint.ToString() + ":" + str);
        }
        catch { }
    }
}

ShowMsg方法

private void ShowMsg(string str)
{
    txtContent.AppendText(str + "\r\n");
}

服务器给客户端发送消息

/// <summary>
/// 服务器给客户端发送消息
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnSendMsg_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    string str = txtSendMsg.Text.Trim();
    byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
    List<byte> list = new List<byte>();
    list.Add(0);
    list.AddRange(buffer);
    //将泛型集合转换为数组
    byte[] newBuffer = list.ToArray();
    //获得用户在下拉框中选中的IP地址
    string ip = cboUsers.SelectedItem.ToString();
    dicSocket[ip].Send(newBuffer);
}

选择文件

/// <summary>
/// 选择要发送的文件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnChooseFile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog();
    ofd.InitialDirectory = @"C:\Users\Administrator\Desktop";
    ofd.Title = "请选择要发送的文件";
    ofd.Filter = "所有文件|*.*";
    ofd.ShowDialog();

    txtFilePath.Text = ofd.FileName;
}

发送文件

private void btnSendFile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    //获得要发送文件的路径
    string path = txtFilePath.Text;
    using (FileStream fsRead = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read))
    {
        byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 5];
        int r = fsRead.Read(buffer, 0, buffer.Length);
        List<byte> list = new List<byte>();
        list.Add(1);
        list.AddRange(buffer);
        byte[] newBuffer = list.ToArray();
        dicSocket[cboUsers.SelectedItem.ToString()].Send(newBuffer, 0, r + 1, SocketFlags.None);
    }
}

发送震动

/// <summary>
/// 发送震动
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnShock_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    byte[] buffer = new byte[1];
    buffer[0] = 2;
    dicSocket[cboUsers.SelectedItem.ToString()].Send(buffer);
}

客户端Client

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主要思路

  1. 点击连接按钮，创建负责通信的Socket，根据输入的IP地址和端口号，连接到远程服务器的应用程序。
  2. 开启一个新的线程，不停地接收服务器端发来的消息。并且对消息的类型进行判断（文本消息、文件、震动）。
  3. 点击发送消息按钮，客户端给服务器发送消息，原理和服务器给客户端发送消息一致。

注意：

  • 如果接收到服务器端发送来的是文件。打开保存文件对话框，使用FileStream以字节的方式写入文件。
  • 接收服务器端发送的消息时，要忽略buffer[0]的标志位，即从1的位置开始解码，有效字节数为r-1个。

连接到远程服务器

private void btnConnect_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    try
    {
        //创建负责通信的Socket
        socketSend = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
        IPAddress ip = IPAddress.Parse(txtServer.Text);
        IPEndPoint point = new IPEndPoint(ip, Convert.ToInt32(txtPort.Text));
        //获得要连接的远程服务器应用程序的IP地址和端口号
        socketSend.Connect(point);
        ShowMsg("连接成功");

        //开启一个新的线程不停地接收服务器端发来的消息
        Thread th = new Thread(Receive);
        th.IsBackground = true;
        th.Start();
    }
    catch { }
}

接收服务器发送的消息

/// <summary>
/// 不停地接收服务器发来的消息
/// </summary>
void Receive()
{
    while (true)
    {
        try
        {
            byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 3];
            //实际接收到的有效字节数
            int r = socketSend.Receive(buffer);
            if (r == 0)
            {
                break;
            }
            //表示发送的是文字消息
            if (buffer[0] == 0)
            {
                string str = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 1, r - 1);
                Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal, new delegate1(ShowMsg), socketSend.RemoteEndPoint.ToString() + ":" + str);
            }
            else if (buffer[0] == 1)
            {
                SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();
                sfd.InitialDirectory = @"C:\Users\Administrator\Desktop";
                sfd.Title = "请选择要保存的文件";
                sfd.Filter = "所有文件|*.*";
                sfd.ShowDialog();
                string path = sfd.FileName;
                using (FileStream fsWrite = new FileStream(path, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write))
                {
                    fsWrite.Write(buffer, 1, r - 1);
                }
                MessageBox.Show("保存成功");
            }
            else if (buffer[0] == 2)
            {
                //Shock();
            }
        }
        catch { }
    }
}

客户端给服务器发送消息

/// <summary>
/// 客户端给服务器发送消息
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnSendMsg_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    string str = txtSendMsg.Text.Trim();
    byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
    socketSend.Send(buffer);
}

完整代码

另附SocketDemo。Socket实现简单的服务器和客户端之间通信的WPF应用程序。

github地址：https://github.com/zhdaa/SocketDemo

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