第 4 章 套接字与数据流

1. 第4章 套接字与数据流 4.1 套接字 4.1.1 面向连接的套接字 4.1.2 无连接的套接字 4.2 数据流 4.2.1 文件流 4.2.2 内存流 4.2.3 网络流 4.2.4 StreamWriter与StreamReader类 4.2.5 BinaryReader与BinaryWriter类

2. 4.1 套接字 套接字是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。可以将套接字看作不同主机间的进程进行双向通信的端点。 对于UDP协议尽管两个进程之间没有建立连接，但是也同样存在发送端点和接收端点，也同样使用套接字的概念。

3. 4.1 套接字（续) 套接字的类型有： 流式套接字：提供了面向连接的、可靠的、数据无错并且无重复的数据发送服务，而且接收数据的顺序和发送数据的顺序是相同的。流式套接字用来实现TCP通信。 数据报套接字：提供了面向无连接的服务,它以独立的数据包形式发送数据(数据包长度不能大于32KB)，不提供正确性检查，也不保证各数据包的发送顺序和接收顺序相同 ，因此，可能出现数据的重发、丢失等现象。数据报套接字用来实现UDP通信。 原始套接字：用于直接访问协议的较低层。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备，一般不提倡直接使用原始套接字。原始套接字用来实现IP数据包通信。

4. 4.1 套接字（续) .NET Framework中的System.Net.Sockets命名空间下的Socket类可以实现套接字。 一个Socket实例包含了一个本地或者一个远程端点的套接字信息。 使用Socket类编程，由于很多细节都需要自己考虑，相对来说复杂一些，易出错。一般对套接字编程比较熟悉的人，或者使用非标准协议（自定义的新协议）进行编程的时候，才使用Socket类。

5. 4.1 套接字（续） 1. Socket对象的创建 Socket类的构造函数： public Socket( AddressFamily addressFamily, SocketType socketType, ProtocolType protocolType); 参数含义： （1）addressFamily addressFamily表示网络类型，该参数使用AddressFamily枚举指定Socket使用的寻址方案。 例如AddressFamily.InterNetwork表示IP版本4的地址。

6. 4.1 套接字（续)

7. 4.1 套接字（续) （2）socketType socketTyp指定Socket的类型，该参数使用SocketType枚举指定使用哪种套接字。 例如: SocketType.Stream表明连接是基于流套接字 SocketType.Dgram表示连接是基于数据报套接字 SocketType.Raw表示连接基于原始套接字； SocketType枚举详细见表4-2（P58）.

8. 4.1 套接字（续） （3）protocolType protocolType指定Socket使用的协议，该参数使用ProtocolType枚举指定使用哪种协议。例如: ProtocolType.Tcp表明Socket使用的协议是TCP ProtocolType.Udp表明Socket使用的协议是UDP ProtocolType.IP表明Socket使用的协议是IP 详细见课本表4-3

9. 4.1 套接字（续） Socket构造函数的三个参数中，对于网络上的IP通信来说，AddressFamily总是使用AddressFamily.InterNetwork枚举值。而SocketType参数则与ProtocolType参数配合使用，不允许其他的匹配形式，也不允许混淆匹配。下表列出了可用于IP通信的组合。

10. 2.Socket类的常用属性 Connected属性：是否连接 LocalEndPoint属性：套接字本地EndPoint对象 RemoteEndPoint属性：套接字远程EndPoint对象 3.Socket类的常用方法 Accept方法：为新建连接创建新的 Socket Bind方法：与本地端点关联 Listen方法：在指定的端口监听 4.1 套接字（续）

11. 4.1 套接字（续） 3.Socket类的常用方法 Send方法：发送数据 Receive方法：接收数据 Shutdown方法：关闭会话 Close方法：关闭Socket对象 4.Socket使用场合 编写基本TCP或UDP应用程序时，可以直接使用Socket类实现 编写自定义的新协议程序时，只能使用Socket类实现

12. 4.1.1 面向连接的套接字 IP连接领域有两种通信类型： 面向连接的（connection-oriented）通信 无连接的（connectionless）通信 面向连接套接字编程有三个步骤： 1. 服务器与客户端建立连接（建立连接阶段） 2. 服务器与客户端之间收发消息（收发消息阶段） 3. 断开连接，关闭套接字（断开连接阶段）

13. 1、建立连接阶段 套接字之间的连接过程可以分为三个步骤： 服务器监听：服务器套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态。 客户端请求：由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器的套接字。客户端必须指出服务器套接字的地址和端口号，然后再向服务器套接字提出连接请求。 连接确认：当服务器套接字监听到客户端套接字的连接请求时，它就响应客户端套接字的请求，把服务器套接字的信息发给客户端，一旦客户端确认了此信息，连接即可建立。

14. 2、收发消息阶段 该阶段主要完成服务器与客户端端间的消息传递。 发送消息 将要发送的消息，经过编码成字节序列，发送给对方。 接收消息 接收对方发过来的消息，然后对其进行解码，变成字符串显示。 注意：收发消息阶段一定要保证数据的编码格式和解码格式一致，否则就会出现乱码。

15. 3、断开连接阶段 该阶段主要是在消息发送和接收完毕之后，断开连接，关闭对象，进行资源的释放。 此阶段一般需要添加try-catch语句，捕获可能出现的异常。 例如：Socket类提供了Shutdown方法和Close方法来进行连接的断开和关闭操作。

16. 4.1.1 面向连接的套接字 客户端 服务器 1.创建本地Socket 1.创建本地Socket 2.调用Bind方法绑定到本地端点 3.在指定端口监听Listen 2.Connect连接请求 4.Accept() 3.收发数据 5.收发数据 6.Close() 4.Close()

17. 4.1.1 面向连接的套接字 同步TCP编写服务器端程序的一般步骤为： 1) 创建一个包含采用的网络类型、数据传输类型和协议类型的本地套接字对象，并将其与服务器的IP地址和端口号绑定。这个过程通过Socket类实现。 2) 在指定的端口进行监听，以便接受客户端连接请求。 3) 一旦接受了客户端的连接请求，就根据客户端发送的连接信息创建与该客户端对应的Socket对象。 4) 根据创建的Socket对象，分别与每个连接的客户进行数据传输。 5) 根据传送信息情况确定是否关闭与对方的连接。

18. 4.1.1 面向连接的套接字 使用同步TCP编写客户端程序的一般步骤为： 1) 创建一个包含传输过程中采用的网络类型、数据传输类型和协议类型的Socket对象。 2) 与远程服务器建立连接。 3) 与服务器进行数据传输。 4) 完成工作后，向服务器发送关闭信息，并关闭与服务器的连接。

19. 面向连接套接字编程——具体代码实现 1.建立连接（服务器） IPHostEntry local = Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName()); IPEndPoint iep = new IPEndPoint(local.AddressList[0], 1180); Socket serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); localSocket.Bind(iep); localSocket.Listen(10); Socket clientSocket = serverSocket .Accept();

20. 面向连接套接字编程——具体代码实现 1.建立连接（客户端） IPAddress remoteHost = IPAddress.Parse("192.168.0.1"); IPEndPoint iep = new IPEndPoint(remoteHost, 1180); Socket localSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); localSocket.Connect(iep);

21. 面向连接套接字编程——具体代码实现 2. 发送、接收信息（服务器） …… Socket clientSocket = serverSocket.Accept(); //建立连接后，利用Send方法向客户端发送信息 clientSocket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes("server send Hello")); //接收客户端信息 byte[] myresult = new Byte[1024]; int receiveNum = clientSocket.Receive(myresult); Console.WriteLine("接收客户端消息：{0}", Encoding.ASCII.GetString(myresult));

22. 面向连接套接字编程——具体代码实现 2. 发送、接收信息（客户端） //建立连接成功后，向服务器发送信息 string sendMessage = "client send Message Hello"+DateTime.Now; localSocket.Send(Encoding.ASCII.GetBytes(sendMessage)); Console.WriteLine("向服务器发送消息:{0}", sendMessage); //接收服务器信息 byte[] result = new Byte[1024]; localSocket.Receive(result); Console.WriteLine("接收服务器消息：{0}", Encoding.ASCII.GetString(result));

23. 面向连接套接字编程——具体代码实现 3.断开连接 通信完成后，必须先用Shutdown方法停止会话，然后关闭 Socket实例 。 例如： serverSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both); serverSocket.Close();

24. 4.1.1 面向连接的套接字（续） 面向连接的套接字编程举例（控制台应用程序） 一对一通信举例 课堂演示（书上代码组合） 一对多通信举例 【例题4-1】使用同步Socket实现客户端与服务器端的消息通信。其中，服务器可以与多个客户端通信，并随时接收客户端发送的消息。

26. 4.1.1 面向连接的套接字（续） 一对一通信（Socket实现控制台应用程序） 服务器端和客户端可以不开辟线程直接通信，也可以开辟线程进行通信； 开辟线程实现时： 服务器端（1~2个线程） 接收线程1个（也可以没有） 收消息线程1个 客户端（1个线程） 接收消息线程1个 注意：本章内所说的线程个数只涉及基本通信，不考虑其他情况下开辟的线程。

27. 4.1.1 面向连接的套接字（续） 一对多通信（Socket实现控制台应用程序） 服务器端（开辟线程数1+n个）： 接收连接线程1：负责接收客户端的连接； 接收消息线程（1-n）：负责接收来自客户端的消息；n表示与服务端相连的客户端的个数； 客户端（开辟线程数1个）： 接收消息线程1：负责接收来自服务器的消息。

28. 4.1.2 无连接的套接字 UDP使用无连接的套接字，无连接的套接字不需要在网络设备之间发送连接信息。 注意: 必须使用Bind方法将套接字绑定到一个本地地址和端口之后才能使用ReceiveFrom方法接收数据。如果只发送而不接收，则不需要使用Bind方法。

29. 4.1.2 无连接的套接字 机器2 机器1 1.创建本地Socket 1.创建本地Socket 2.调用Bind方法绑定到本地端点 2.调用Bind方法绑定到本地端点 3.接收数据ReceiveFrom 3.发送数据SendTo 4.接收数据ReceiveFrom 4.发送数据SendTo 5.Close() 5.Close()

30. 接收方： //本地端点 IPEndPoint ipep = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 9050); //定义一个Socket用来接收消息 Socket newsock = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); //Socket与本地的一个终结点相关联 newsock.Bind(ipep); 4.1.2 无连接的套接字

31. 4.1.2 无连接的套接字 发送方： //指定目标主机的端点 IPEndPoint destIPEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 9050); //创建udp套接字发送数据 Socket udpSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); //将数据发送到指定的终结点 Byte[] data = Encoding.ASCII.GetBytes(“say hello”); udpSocket.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, destIPEP); udpSocket.Close();

32. 接收方： //从远程计算机接受数据 byte [] data = new byte[1024]; IPEndPoint sender = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0); //定义远程计算机的地址 EndPoint Remote = (EndPoint)(sender); int recvNum = newsock.ReceiveFrom(data, ref Remote); Console.WriteLine("Message received from {0}:{1}", Remote.ToString(),Encoding.ASCII.GetString(data, 0, recvNum)); 4.1.2 无连接的套接字

33. 4.2 数据流 4.2.1 文件流 4.2.2 内存流 4.2.3 网络流 4.2.4 StreamWriter与StreamReader类 4.2.5 BinaryReader与BinaryWriter类

34. 4.2 数据流 流（stream）是对串行传输的数据（以字节为单位）的一种抽象表示，底层的设备可以是文件、外部设备、主存、网络套接字等。

35. 4.2 数据流 流提供三种基本操作： 写入：将数据从内存缓冲区传输到外部源。 读取：将数据从外部源传输到内存缓冲区。 查找：重新设置流的当前位置，以便随机读写。需要注意的是，并不是所有的流类型都能够支持查找，例如，网络流没有当前位置的统一概念，因此一般不支持查找。 说明：Stream类提供有多种操作流的方法，其中Read和Write方法是Stream类及其派生类都提供的实现，可支持在字节级别上对数据进行读写。实际的程序开发中，仅支持字节级别的数据处理会给开发人员带来不便。

36. 4.2 数据流 .NET Framework提供一些类能够以字符串或二进制方式读取或写入流。 优点： 方法更灵活； 部分方法可解决TCP消息通信无边界问题；

37. 4.2.1 FileStream类 FileStream类继承于Stream类，一个FileStream类的实例实际上代表一个磁盘文件，使用FileStream类可以对文件系统上的文件进行读取、写入、打开和关闭操作。 1、创建FileStream实例 (1)常用的构造函数具有三个参数，例如： FileStream(string FileMode mode,FileAccess access) (2)File和FileInfo类也提供了创建FileStream对象的方法。 其中，OpenRead方法返回只读文件流，OpenWrite方法返回只写文件流。 例如：FileStream fs= File.OpenRead("C:\\File1.txt");

38. FileMode枚举 FileMode值用于指定当文件不存在时是否创建该文件，并确定是保留还是改写现有文件的内容.

39. FileAccess枚举 FileAccess值是枚举的一个成员，它控制对文件的访问权限。表4-10列出了FileAccess所有的枚举形式

40. 4.2.1 FileStream类 2. 读文件 在获取FileStream实例之后，可利用FileStream对象的Read方法读取文件中的数据。该方法用于从流中读取字节块并将该数据写入给定字节数组中。其语法形式为： public override int Read(byte[] array,int offset, int count) array : 存储从文件流中读取的数据。 offset : array字节数组中开始写入数据的下标，一般为0。 size : 要从文件流中读出字节的大小 返回值: 从FileStream中读取的字节数。 【例4-2】利用FileStream的Read方法从一个文本文件中读取内容并显示在屏幕上。

41. 4.2.1 FileStream类 3. 写文件 Stream类及其所有子类都提供了Write方法，FileStream类也不例外。该方法可将字节数组写入流。语法形式为 public override void Write ( byte[] buffer, //包含要写入流的数据 int offset, // buffer中开始写入数据的位置 int size //要写入流的字节数 ) 【例4-3】利用FileStream的Write方法向文本文件中追加数据。

42. 4.2.2 MemoryStream类 MemoryStream类表示的是保存在内存中的数据流。由内存流封装的数据可以在内存中直接访问。 由于内存流具有流的特征，并且容量能够自动增长，因此MemoryStream适合数据加密以及处理长度不定的数据进行缓存的场合。 MemoryStream类的构造函数具有多种重载形式，常用的构造函数有： （1）MemoryStream () 该构造函数初始分配的容量大小为0，随着数据的不断写入容量可以不断扩展。

43. 4.2.2 MemoryStream类 （2）MemoryStream (Byte[]) 该构造函数获取的MemoryStream实例根据Byte[]字节数组进行初始化，并且实例容量大小固定即为字节数组的长度。由于实例的容量不能扩展，该构造函数一般用于数据不发生变化的场合。 byte[] bytes = Encoding.Unicode.GetBytes("aaasd"); MemoryStream mem = new MemoryStream(bytes); （3）MemoryStream (int capacity) 通过该构造函数创建初始容量大小为capacity的实例，并且实例容量大小可扩展。 【例4-4】利用MemoryStream暂存数据。

44. 4.2.3 网络流 在System.Net.Sockets名称空间中有一个NetworkStream类，用于通过网络套接字发送和接收数据。 NetworkStream类支持对网络数据的同步或异步访问，它可被视为在数据来源端和接收端之间架设了一个数据通道. NetWorkStream只用于面向连接的数据传输

45. 写入操作是指从来源端内存缓冲区到网络上的数据传输；写入操作是指从来源端内存缓冲区到网络上的数据传输； 读取操作是从网络上到接收端内存缓冲区（如字节数组）的数据传输。 4.2.3 网络流（续）

46. 4.2.3 网络流（续） NetworkStream的用法 1、构造NetworkStream： （1）利用TcpClient获取网络流对象，例如： TcpClient client=new TcpClient(); client.Connect("www.abcd.com", 51888); NetworkStream networkStream = client.GetStream(); （2）利用Socket获取网络流对象，例如： NetworkStream myNetworkStream = new NetworkStream(mySocket);

47. 4.2.3 网络流（续） 2、发送数据 public override void Write (byte[] buffer,int offset,int size )

48. 4.2.3 网络流（续） Write方法： NetworkStream对象的Write方法的返回值为void，该对象之所以不返回实际发送的字节数，是因为能保证字节数组中的数据全部发送到TCP发送缓冲区中。 在使用NetworkStream对象的Write方法前最好先检测NetworkStream对象的CanWrite属性是否为True。 如果发送的全部是单行文本信息，创建NetworkStream对象后，使用StreamReader和StreamWriter的ReadLine和WriteLine方法更简单。

49. 4.2.3 网络流（续） 3、接收数据 public override int Read ( [InAttribute] [OutAttribute] byte[] buffer, int offset, int size) 各参数的含义: buffer :内存中用于存储从NetworkStream读取的数据的位置。 offset:buffer 中开始将数据存储到的位置。 Size:要从NetworkStream中读取的字节数。 返回值:实际从NetworkStream中读取的字节数。

50. 4.2.3 网络流（续） Read方法： 调用NetworkStream类的Read方法前应确保NetworkStream对象的CanRead属性值有效 由于有可能TCP接收缓冲区还没有接收到对方发送过来的指定长度的数据，所以Read方法有一个整型的返回值。 如果远程主机关闭了套接字连接，并且此时有效数据已经被完全接收，那么Read方法的返回值将会是0字节。