C#网络编程异步传输字符串Part3.docx

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C#网络编程异步传输字符串Part3

这篇文章我们将前进一大步,使用异步的方式来对服务端编程,以使它成为一个真正意义上的服务器:

可以为多个客户端的多次请求服务。

但是开始之前,我们需要解决上一节中遗留的一个问题。

消息发送时的问题

这个问题就是:

客户端分两次向流中写入数据(比如字符串)时,我们主观上将这两次写入视为两次请求;然而服务端有可能将这两次合起来视为一条请求,这在两个请求间隔时间比较短的情况下尤其如此。

同样,也有可能客户端发出一条请求,但是服务端将其视为两条请求处理。

下面列出了可能的情况,假设我们在客户端连续发送两条“WelcometoT!

”,则数据到达服务端时可能有这样三种情况:

NOTE:

在这里我们假设采用ASCII编码方式,因为此时上面的一个方框正好代表一个字节,而字符串到达末尾后为持续的0(因为byte是值类型,且最小为0)。

上面的第一种情况是最理想的情况,此时两条消息被视为两个独立请求由服务端完整地接收。

第二种情况的示意图如下,此时一条消息被当作两条消息接收了:

而对于第三种情况,则是两条消息被合并成了一条接收:

如果你下载了上一篇文章所附带的源码,那么将Client2.cs进行一下修改,不通过用户输入,而是使用一个for循环连续的发送三个请求过去,这样会使请求的间隔时间更短,下面是关键代码:

stringmsg="WelcometoTraceFact.Net!

";

for(inti=0;i<=2;i++){

   byte[]buffer=Encoding.Unicode.GetBytes(msg);    //获得缓存

   try{

       streamToServer.Write(buffer,0,buffer.Length);//发往服务器

       Console.WriteLine("Sent:

{0}",msg);

   }catch(Exceptionex){

       Console.WriteLine(ex.Message);

       break;

   }

}

运行服务端,然后再运行这个客户端,你可能会看到这样的结果:

可以看到,尽管上面将消息分成了三条单独发送,但是服务端却将后两条合并成了一条。

对于这些情况,我们可以这样处理:

就好像HTTP协议一样,在实际的请求和应答内容之前包含了HTTP头,其中是一些与请求相关的信息。

我们也可以订立自己的协议,来解决这个问题,比如说,对于上面的情况,我们就可以定义这样一个协议:

[length=XXX]:

其中xxx是实际发送的字符串长度(注意不是字节数组buffer的长度),那么对于上面的请求,则我们发送的数据为:

“[length=25]WelcometoTraceFact.Net!

”。

而服务端接收字符串之后,首先读取这个“元数据”的内容,然后再根据“元数据”内容来读取实际的数据,它可能有下面这样两种情况:

NOTE:

我觉得这里借用“元数据”这个术语还算比较恰当,因为“元数据”就是用来描述数据的数据。

∙“[“”]”中括号是完整的,可以读取到length的字节数。

然后根据这个数值与后面的字符串长度相比,如果相等,则说明发来了一条完整信息;如果多了,那么说明接收的字节数多了,取出合适的长度,并将剩余的进行缓存;如果少了,说明接收的不够,那么将收到的进行一个缓存,等待下次请求,然后将两条合并。

∙“[”“]”中括号本身就不完整,此时读不到length的值,因为中括号里的内容被截断了,那么将读到的数据进行缓存,等待读取下次发送来的数据,然后将两次合并之后再按上面的方式进行处理。

接下来我们来看下如何来进行实际的操作,实际上,这个问题已经不属于C#网络编程的内容了,而完全是对字符串的处理。

所以我们不再编写服务端/客户端代码,直接编写处理这几种情况的方法:

publicclassRequestHandler{

   privatestringtemp=string.Empty;

   publicstring[]GetActualString(stringinput){

       returnGetActualString(input,null);

   }

   privatestring[]GetActualString(stringinput,ListoutputList){

       if(outputList==null)

           outputList=newList();

       if(!

String.IsNullOrEmpty(temp))

           input=temp+input;

       stringoutput="";

       stringpattern=@"(?

<=^\[length=)(\d+)(?

=\])";

       intlength;

                   

       if(Regex.IsMatch(input,pattern)){

           Matchm=Regex.Match(input,pattern);

           //获取消息字符串实际应有的长度

           length=Convert.ToInt32(m.Groups[0].Value);

           //获取需要进行截取的位置

           intstartIndex=input.IndexOf(']')+1;

           //获取从此位置开始后所有字符的长度

           output=input.Substring(startIndex);

           if(output.Length==length){

               //如果output的长度与消息字符串的应有长度相等

               //说明刚好是完整的一条信息

               outputList.Add(output);

               temp="";

           }elseif(output.Length

               //如果之后的长度小于应有的长度,

               //说明没有发完整,则应将整条信息,包括元数据,全部缓存

               //与下一条数据合并起来再进行处理

               temp=input;

               //此时程序应该退出,因为需要等待下一条数据到来才能继续处理

           }elseif(output.Length>length){

               //如果之后的长度大于应有的长度,

               //说明消息发完整了,但是有多余的数据

               //多余的数据可能是截断消息,也可能是多条完整消息

               //截取字符串

               output=output.Substring(0,length);

               outputList.Add(output);

               temp="";

               //缩短input的长度

               input=input.Substring(startIndex+length);

               //递归调用

               GetActualString(input,outputList);

           }

       }else{   //说明“[”,“]”就不完整

           temp=input;

       }

       returnoutputList.ToArray();

   }

}

这个方法接收一个满足协议格式要求的输入字符串,然后返回一个数组,这是因为如果出现多次请求合并成一个发送过来的情况,那么就将它们全部返回。

随后简单起见,我在这个类中添加了一个静态的Test()方法和PrintOutput()帮助方法,进行了一个简单的测试,注意我直接输入了length=13,这个是我提前计算好的。

publicstaticvoidTest(){

   RequestHandlerhandler=newRequestHandler();

   stringinput;

   //第一种情况测试-一条消息完整发送

   input="[length=13]明天中秋,祝大家节日快乐!

";

   handler.PrintOutput(input);

   //第二种情况测试-两条完整消息一次发送

   input="明天中秋,祝大家节日快乐!

";

   input=String.Format

       ("[length=13]{0}[length=13]{0}",input);

   handler.PrintOutput(input);

   //第三种情况测试A-两条消息不完整发送

   input="[length=13]明天中秋,祝大家节日快乐!

[length=13]明天中秋";

   handler.PrintOutput(input);

   input=",祝大家节日快乐!

";

   handler.PrintOutput(input);

   //第三种情况测试B-两条消息不完整发送

   input="[length=13]明天中秋,祝大家";

   handler.PrintOutput(input);

   input="节日快乐!

[length=13]明天中秋,祝大家节日快乐!

";

   handler.PrintOutput(input);

   

   //第四种情况测试-元数据不完整

   input="[leng";

   handler.PrintOutput(input);    //不会有输出

   input="th=13]明天中秋,祝大家节日快乐!

";

   handler.PrintOutput(input);

}

//用于测试输出

privatevoidPrintOutput(stringinput){

   Console.WriteLine(input);

   string[]outputArray=GetActualString(input);

   foreach(stringoutputinoutputArray){

       Console.WriteLine(output);

   }

   Console.WriteLine();

}

运行上面的程序,可以得到如下的输出:

OK,从上面的输出可以看到,这个方法能够满足我们的要求。

对于这篇文章最开始提出的问题,可以很轻松地通过加入这个方法来解决,这里就不再演示了,但在本文所附带的源代码含有修改过的程序。

在这里花费了很长的时间,接下来让我们回到正题,看下如何使用异步方式完成上一篇中的程序吧。

异步传输字符串

在上一篇中,我们由简到繁,提到了服务端的四种方式:

服务一个客户端的一个请求、服务一个客户端的多个请求、服务多个客户端的一个请求、服务多个客户端的多个请求。

我们说到可以将里层的while循环交给一个新建的线程去让它来完成。

除了这种方式以外,我们还可以使用一种更好的方式――使用线程池中的线程来完成。

我们可以使用BeginRead()、BeginWrite()等异步方法,同时让这BeginRead()方法和它的回调方法形成一个类似于while的无限循环:

首先在第一层循环中,接收到一个客户端后,调用BeginRead(),然后为该方法提供一个读取完成后的回调方法,然后在回调方法中对收到的字符进行处理,随后在回调方法中接着调用BeginRead()方法,并传入回调方法本身。

由于程序实现功能和上一篇完全相同,我就不再细述了。

而关于异步调用方法更多详细内容,可以参见C#中的委托和事件(续)。

1.服务端的实现

当程序越来越复杂的时候,就需要越来越高的抽象,所以从现在起我们不再把所有的代码全部都扔进Main()里,这次我创建了一个RemoteClient类,它对于服务端获取到的TcpClient进行了一个包装:

publicclassRemoteClient{

   privateTcpClientclient;

   privateNetworkStreamstreamToClient;

   privateconstintBufferSize=8192;

   privatebyte[]buffer;

   privateRequestHandlerhandler;

   

   publicRemoteClient(TcpClientclient){

       this.client=client;

       //打印连接到的客户端信息

       Console.WriteLine("\nClientConnected!

{0}<--{1}",

           client.Client.LocalEndPoint,client.Client.RemoteEndPoint);

       //获得流

       streamToClient=client.GetStream();

       buffer=newbyte[BufferSize];

       //设置RequestHandler

       handler=newRequestHandler();

       //在构造函数中就开始准备读取

       AsyncCallbackcallBack=newAsyncCallback(ReadComplete);

       streamToClient.BeginRead(buffer,0,BufferSize,callBack,null);

   }

   //再读取完成时进行回调

   privatevoidReadComplete(IAsyncResultar){

       intbytesRead=0;

       try{

           lock(streamToClient){

               bytesRead=streamToClient.EndRead(ar);

               Console.WriteLine("Readingdata,{0}bytes...",bytesRead);

           }

           if(bytesRead==0)thrownewException("读取到0字节");

           stringmsg=Encoding.Unicode.GetString(buffer,0,bytesRead);

           Array.Clear(buffer,0,buffer.Length);       //清空缓存,避免脏读

       

           string[]msgArray=handler.GetActualString(msg);  //获取实际的字符串

           //遍历获得到的字符串

           foreach(stringminmsgArray){

               Console.WriteLine("Received:

{0}",m);

               stringback=m.ToUpper();

               //将得到的字符串改为大写并重新发送

               byte[]temp=Encoding.Unicode.GetBytes(back);

               streamToClient.Write(temp,0,temp.Length);

               streamToClient.Flush();

               Console.WriteLine("Sent:

{0}",back);

           }              

           //再次调用BeginRead(),完成时调用自身,形成无限循环

           lock(streamToClient){

               AsyncCallbackcallBack=newAsyncCallback(ReadComplete);

               streamToClient.BeginRead(buffer,0,BufferSize,callBack,null);

           }

       }catch(Exceptionex){

           if(streamToClient!

=null)

               streamToClient.Dispose();

           client.Close();

           Console.WriteLine(ex.Message);     //捕获异常时退出程序             

       }

   }

}

随后,我们在主程序中仅仅创建TcpListener类型实例,由于RemoteClient类在构造函数中已经完成了初始化的工作,所以我们在下面的while循环中我们甚至不需要调用任何方法:

classServer{

   staticvoidMain(string[]args){

       Console.WriteLine("Serverisrunning...");

       IPAddressip=newIPAddress(newbyte[]{127,0,0,1});

       TcpListenerlistener=newTcpListener(ip,8500);

       listener.Start();          //开始侦听

       Console.WriteLine("StartListening...");

       while(true){

           //获取一个连接,同步方法,在此处中断

           TcpClientclient=listener.AcceptTcpClient();             

           RemoteClientwapper=newRemoteClient(client);

       }

   }

}

好了,服务端的实现现在就完成了,接下来我们再看一下客户端的实现:

2.客户端的实现

与服务端类似,我们首先对TcpClient进行一个简单的包装,使它的使用更加方便一些,因为它是服务端的客户,所以我们将类的名称命名为ServerClient:

publicclassServerClient{

   privateconstintBufferSize=8192;

   privatebyte[]buffer;

   privateTcpClientclient;

   privateNetworkStreamstreamToServer;

   privatestringmsg="WelcometoTraceFact.Net!

";

   publicServerClient(){

       try{

           client=newTcpClient();

           client.Connect("localhost",8500);     //与服务器连接

       }catch(Exceptionex){

           Console.WriteLine(ex.Message);

           return;

       }

       buffer=newbyte[BufferSize];

       //打印连接到的服务端信息

       Console.WriteLine("ServerConnected!

{0}-->{1}",

           client.Client.LocalEndPoint,client.Client.RemoteEndPoint);

       streamToServer=client.GetStream();

   }

   //连续发送三条消息到服务端

   publicvoidSendMessage(stringmsg){

       msg=String.Format("[length={0}]{1}",msg.Length,msg);

       for(inti=0;i<=2;i++){

           byte[]temp=Encoding.Unicode.GetBytes(msg);  //获得缓存

           try{

              streamToServer.Write(temp,0,temp.Length);//发往服务器

               Console.WriteLine("Sent:

{0}",msg);

           }catch(Except

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