网络协议基本概念-TCP通信代码案例

通俗的解释

• TCP：你打电话给朋友，先拨号建立连接，通话结束后挂断。通话过程中，如果对方没听到某句话，你可以重复说。
• UDP：你给朋友寄了一封明信片，不需要先打电话，直接寄出。明信片可能丢失，也可能迟到，但你不会知道。

下面给出一个基础的TCP通信代码案例

服务端代码

服务端代码的作用是监听客户端的连接请求，并与客户端进行通信。

完整代码

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

class Server
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个 TcpListener 对象，监听指定的 IP 地址和端口
        TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Any, 8080);
        
        // 开始监听
        listener.Start();
        Console.WriteLine("Server started. Waiting for connection...");

        try
        {
            // 等待客户端连接
            TcpClient client = listener.AcceptTcpClient();
            Console.WriteLine("Client connected.");

            // 获取网络流，用于读写数据
            NetworkStream stream = client.GetStream();

            // 接收客户端发送的消息
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
            string message = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead);
            Console.WriteLine("Received from client: " + message);

            // 向客户端发送响应
            byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello from server!");
            stream.Write(response, 0, response.Length);
            Console.WriteLine("Response sent to client.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 捕获异常并输出错误信息
            Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
        }
        finally
        {
            // 关闭客户端连接和监听器
            listener.Stop();
        }

        Console.WriteLine("Press any key to exit...");
        Console.ReadKey();
    }
}

代码解析

1. 创建 TcpListener 对象

   TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Any, 8080);
   

   • TcpListener 是服务端的核心类，用于监听客户端的连接请求。
   • IPAddress.Any 表示监听所有网络接口上的连接。
   • 8080 是监听的端口号。

2. 开始监听

   listener.Start();
   Console.WriteLine("Server started. Waiting for connection...");
   

   • Start() 方法启动监听器，开始等待客户端连接。
   • 此时服务端会输出 "Server started. Waiting for connection..."。

3. 等待客户端连接

   TcpClient client = listener.AcceptTcpClient();
   

   • AcceptTcpClient() 方法会阻塞，直到有客户端连接到服务端。
   • 连接成功后，返回一个 TcpClient 对象，表示与客户端的连接。

4. 获取网络流

   NetworkStream stream = client.GetStream();
   

   • GetStream() 方法返回一个 NetworkStream 对象，用于在连接中读写数据。

5. 接收客户端消息

   byte[] buffer = new byte[1024];
   int bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
   string message = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead);
   

   • Read() 方法从网络流中读取数据，返回实际读取的字节数。
   • Encoding.ASCII.GetString() 将字节数组转换为字符串。
   • 服务端会输出 "Received from client: " + 消息内容。

6. 向客户端发送响应

   byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello from server!");
   stream.Write(response, 0, response.Length);
   

   • Encoding.ASCII.GetBytes() 将字符串转换为字节数组。
   • Write() 方法将字节数组写入网络流，发送给客户端。

7. 异常处理

   catch (Exception ex)
   {
       Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
   }
   

   • 捕获异常并输出错误信息，方便调试。

8. 关闭连接和监听器

   finally
   {
       listener.Stop();
   }
   

   • Stop() 方法停止监听器，关闭所有连接。

9. 等待用户输入

   Console.WriteLine("Press any key to exit...");
   Console.ReadKey();
   

   • 防止程序运行后立即退出，方便查看输出结果。

客户端代码

客户端代码的作用是连接到服务端，并与服务端进行通信。

完整代码

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

class Client
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个 TcpClient 对象，用于连接到服务端
        TcpClient client = new TcpClient();
        
        try
        {
            // 连接到服务端
            client.Connect("127.0.0.1", 8080);
            Console.WriteLine("Connected to server.");

            // 获取网络流，用于读写数据
            NetworkStream stream = client.GetStream();

            // 向服务端发送消息
            byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello from client!");
            stream.Write(message, 0, message.Length);
            Console.WriteLine("Message sent to server.");

            // 接收服务端的响应
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
            string response = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead);
            Console.WriteLine("Received from server: " + response);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 捕获异常并输出错误信息
            Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
        }
        finally
        {
            // 关闭客户端连接
            client.Close();
        }

        Console.WriteLine("Press any key to exit...");
        Console.ReadKey();
    }
}

代码解析

1. 创建 TcpClient 对象

   TcpClient client = new TcpClient();
   

   • TcpClient 是客户端的核心类，用于连接到服务端。

2. 连接到服务端

   client.Connect("127.0.0.1", 8080);
   

   • Connect() 方法用于连接到指定的 IP 地址和端口。
   • 127.0.0.1 是本地回环地址，表示连接到本地服务端。
   • 8080 是服务端监听的端口号。

3. 获取网络流

   NetworkStream stream = client.GetStream();
   

   • GetStream() 方法返回一个 NetworkStream 对象，用于在连接中读写数据。

4. 向服务端发送消息

   byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello from client!");
   stream.Write(message, 0, message.Length);
   

   • Encoding.ASCII.GetBytes() 将字符串转换为字节数组。
   • Write() 方法将字节数组写入网络流，发送给服务端。

5. 接收服务端响应

   byte[] buffer = new byte[1024];
   int bytesRead = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
   string response = Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead);
   

   • Read() 方法从网络流中读取数据，返回实际读取的字节数。
   • Encoding.ASCII.GetString() 将字节数组转换为字符串。
   • 客户端会输出 "Received from server: " + 响应内容。

6. 异常处理

   catch (Exception ex)
   {
       Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
   }
   

   • 捕获异常并输出错误信息，方便调试。

7. 关闭连接

   finally
   {
       client.Close();
   }
   

   • Close() 方法关闭客户端连接。

8. 等待用户输入

   Console.WriteLine("Press any key to exit...");
   Console.ReadKey();
   

   • 防止程序运行后立即退出，方便查看输出结果。

运行步骤

1. 先运行服务端代码：

   • 服务端会输出 "Server started. Waiting for connection..."。
   • 服务端开始监听客户端连接。

2. 再运行客户端代码：

   • 客户端会输出 "Connected to server."。
   • 客户端发送消息 "Hello from client!" 到服务端。
   • 服务端接收消息并输出 "Received from client: Hello from client!"。
   • 服务端发送响应 "Hello from server!"。
   • 客户端接收响应并输出 "Received from server: Hello from server!"。

3. 查看结果：

   • 服务端和客户端的控制台窗口都会显示通信结果。
   • 按任意键退出程序。

总结

通过以上详细解析，你可以快速理解服务端和客户端代码的逻辑。服务端负责监听连接并处理通信，客户端负责连接到服务端并发送/接收消息。掌握这些基础后，可以进一步学习更复杂的网络编程概念，如异步通信、多线程处理等。