Tcp Socket 入门体验程序——Echo

上一篇《简述网络编程中的socket》阐述了socket的基本概念，从这一篇的Echo开始逐步打造一个完整的网络应用程序。

Echo是一个简单的回显程序，客户端向服务端发送消息，然后服务端将该消息完整地返回，我们在这里基于TCP协议实现该程序，代码如下：

服务端代码：

TcpServer类代码：

using System;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace Echo.Server
{
    public class TcpServer
    {

        public void Start(int port)
        {
            // 创建服务端的Socket
            m_socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            // 创建IP和端口节点对象
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, port);
            // 为监听socket绑定IP和端口
            m_socketServer.Bind(endPoint);
            // 把监听socket至于被动监听状态
            m_socketServer.Listen(10);
            // accept函数会在此处阻塞，直到有客户端的连接请求，根据该请求的创建新的socket
            Console.WriteLine("开始监听，等待客户端连接...");
            Socket clientSocket = m_socketServer.Accept();
            Console.WriteLine("客户端已连接，开始接收数据...");
            while (true)
            {
                // 初始化一个用于接收数据的字节数组
                byte[] buf = new byte[1024];
                // receive 会阻塞程序，直到接收到数据
                int rcvLen = clientSocket.Receive(buf);
                string msg = Encoding.UTF8.GetString(buf.Take(rcvLen).ToArray());
                Console.WriteLine(#34;来自客户端的数据:{msg}");
                clientSocket.Send(buf.Take(rcvLen).ToArray());
            }
        }
        
        private Socket m_socketServer;
    }
}

main 函数的调用代码：
static void Main(string[] args)
{
            TcpServer server = new TcpServer();
            server.Start(8800);
 }

客户端代码：

TcpClient 类代码：

using System;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

namespace Echo.Client
{
    public class TcpClient
    {
        public Socket Connect(string ip,int port)
        {
            Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), port);
            s.Connect(endPoint);
            return s;
        }
        public void InputLoop(Socket s)
        {
            while (true)
            {
                Console.Write("等待输入:");
                string msg = Console.ReadLine();
                byte[] buf = Encoding.UTF8.GetBytes(msg);
                s.Send(buf);
                byte[] bufServer = new byte[1024];
                int rcvlen=s.Receive(bufServer);
                Console.WriteLine(#34;接收到服务端的回写:{Encoding.UTF8.GetString(bufServer.Take(rcvlen).ToArray())}");
            }
        }
        
    }
}

main 函数的调用代码：
static void Main(string[] args)
 {
            TcpClient client = new TcpClient();
            Console.Write("按任意键发起连接请求");
            Console.ReadKey();
            Socket s= client.Connect("127.0.0.1", 8800);
            Console.WriteLine("成功连接到服务端");
            client.InputLoop(s);
        }

为了模拟服务端和客户端两个进程，分别创建了两个C#的控制台项目，Echo.Server和Echo.Client,这两个程序都在本机进行调试，具体的工作过程如下：

服务端会创建监听套接字，该套接字绑定的终结点IP地址为--IPAddress.Any，该值表示服务端会接受本机任何IP地址收到的请求；端口可以在合法值范围内任选一个，笔者选取的是8800，在同一台设备上，端口不能重用，如果出现端口重用的问题，可以换一个可用端口再次尝试。

接下来是打开被动监听，即代码中的对Listen函数的调用，其中参数值的选取不属于本篇范围，后续章节会展开说明。再往后的Accept函数会阻塞主线程，等待客户端连入，该函数结束阻塞后返回新的Socket对象，利用这个新的Socket对象可以在服务端和客户端两个端点间进行数据交互。

新的Socket对象调用接收函数Receive向系统发起IO请求，等待客户端数据，如果没有数据，该函数也会阻塞直到数据接收完成。此处，我们不知道要接收多少个字节，给定了一个固定值1024。Receive成功返回后会将接收到的数据写入到我们提供的缓存中，即代码中的字节数组buf，并且返回实际接收到的字节数rcvLen。我们给定字节数组和字符串转换的编码方式为UTF8，所以此处通过UTF8将字节数组转换为字符串输出到控制台，并且调用Send函数将接收到的字节发送回客户端，完成数据回写操作。

客户端相对来说会简单一些，首先创建Socket对象，该对象调用Connect函数向指定IP地址和端口的节点发起连接请求，在Connect未完成前该函数会一直阻塞，服务端接收连接后，该函数返回，现在就可以使用开始创建的Socket对象进行数据收发操作了。

在代码中可以看到，InputLoop函数是一个死循环，该循环开始会等待用户向控制台输入数据，输入的数据会通过UTF8的编码方式转换为字节数组，socket对象调用Send函数将该字节数组发送出去，发送完成后，调用Receive，等待服务的回写数据，Receive返回，将转换后的字符串输出到控制台，完成回写，如此循环往复。

这两个模拟程序虽然简单，却包含了TCP Socket 通信的全部流程，适合初尝网络编程的小伙伴玩味理解。