一、摘要
本篇阐述基于TCP通信协议的异步实现。
二、实验平台
Visual Studio 2010
三、异步通信实现原理及常用方法
3.1 建立连接
在同步模式中，在服务器上使用Accept方法接入连接请求，而在客户端则使用Connect方法来连接服务器。相对地，在异步模式下，服务器可以使用BeginAccept方法和EndAccept方法来完成连接到客户端的任务，在客户端则通过BeginConnect方法和EndConnect方法来实现与服务器的连接。
BeginAccept在异步方式下传入的连接尝试，它允许其他动作而不必等待连接建立才继续执行后面程序。在调用BeginAccept之前，必须使用Listen方法来侦听是否有连接请求，BeginAccept的函数原型为：
BeginAccept(AsyncCallback AsyncCallback, Ojbect state)</div>
参数：
AsyncCallBack：代表回调函数
state：表示状态信息，必须保证state中包含socket的句柄
使用BeginAccept的基本流程是：
(1)创建本地终节点，并新建套接字与本地终节点进行绑定；
(2)在端口上侦听是否有新的连接请求；
(3)请求开始接入新的连接，传入Socket的实例或者StateOjbect的实例。
参考代码：
//定义IP地址
IPAddress local = IPAddress.Parse("127.0,0,1");
IPEndPoint iep = new IPEndPoint(local,13000);
//创建服务器的socket对象
Socket server = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);
server.Bind(iep);
server.Listen(20);
server.BeginAccecpt(new AsyncCallback(Accept),server);
</div>
当BeginAccept()方法调用结束后，一旦新的连接发生，将调用回调函数，而该回调函数必须包括用来结束接入连接操作的EndAccept()方法。
该方法参数列表为 Socket EndAccept(IAsyncResult iar)
下面为回调函数的实例：
void Accept(IAsyncResult iar)
{
//还原传入的原始套接字
Socket MyServer = (Socket)iar.AsyncState;
//在原始套接字上调用EndAccept方法，返回新的套接字
Socket service = MyServer.EndAccept(iar);
}
</div>
至此，服务器端已经准备好了。客户端应通过BeginConnect方法和EndConnect来远程连接主机。在调用BeginConnect方法时必须注册相应的回调函数并且至少传递一个Socket的实例给state参数，以保证EndConnect方法中能使用原始的套接字。下面是一段是BeginConnect的调用：
Socket socket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp)
IPAddress ip=IPAddress.Parse("127.0.0.1");
IPEndPoint iep=new IPEndPoint(ip,13000);
socket.BeginConnect(iep, new AsyncCallback(Connect),socket);
</div>
EndConnect是一种阻塞方法，用于完成BeginConnect方法的异步连接诶远程主机的请求。在注册了回调函数后必须接收BeginConnect方法返回的IASynccReuslt作为参数。下面为代码演示：
void Connect(IAsyncResult iar)
{
Socket client=(Socket)iar.AsyncState;
try
{
client.EndConnect(iar);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
finally
{
}
}
</div>
除了采用上述方法建立连接之后，也可以采用TcpListener类里面的方法进行连接建立。下面是服务器端对关于TcpListener类使用BeginAccetpTcpClient方法处理一个传入的连接尝试。以下是使用BeginAccetpTcpClient方法和EndAccetpTcpClient方法的代码：
public static void DoBeginAccept(TcpListener listner)
{
//开始从客户端监听连接
Console.WriteLine("Waitting for a connection");
//接收连接
//开始准备接入新的连接，一旦有新连接尝试则调用回调函数DoAcceptTcpCliet
listner.BeginAcceptTcpClient(new AsyncCallback(DoAcceptTcpCliet), listner);
}
//处理客户端的连接
public static void DoAcceptTcpCliet(IAsyncResult iar)
{
//还原原始的TcpListner对象
TcpListener listener = (TcpListener)iar.AsyncState;
//完成连接的动作，并返回新的TcpClient
TcpClient client = listener.EndAcceptTcpClient(iar);
Console.WriteLine("连接成功");
}
</div>
代码的处理逻辑为：
(1)调用BeginAccetpTcpClient方法开开始连接新的连接，当连接视图发生时，回调函数被调用以完成连接操作；
(2)上面DoAcceptTcpCliet方法通过AsyncState属性获得由BeginAcceptTcpClient传入的listner实例；
(3)在得到listener对象后，用它调用EndAcceptTcpClient方法，该方法返回新的包含客户端信息的TcpClient。
BeginConnect方法和EndConnect方法可用于客户端尝试建立与服务端的连接，这里和第一种方法并无区别。下面看实例：
public void doBeginConnect(IAsyncResult iar)
{
Socket client=(Socket)iar.AsyncState;
//开始与远程主机进行连接
client.BeginConnect(serverIP[0],13000,requestCallBack,client);
Console.WriteLine("开始与服务器进行连接");
}
private void requestCallBack(IAsyncResult iar)
{
try
{
//还原原始的TcpClient对象
TcpClient client=(TcpClient)iar.AsyncState;
//
client.EndConnect(iar);
Console.WriteLine("与服务器{0}连接成功",client.Client.RemoteEndPoint);
}
catch(Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
finally
{
}
}
</div>
以上是建立连接的两种方法。可根据需要选择使用。
3.2 发送与接受数据
在建立了套接字的连接后，就可以服务器端和客户端之间进行数据通信了。异步套接字用BeginSend和EndSend方法来负责数据的发送。注意在调用BeginSend方法前要确保双方都已经建立连接，否则会出异常。下面演示代码：
private static void Send(Socket handler, String data)
{
// Convert the string data to byte data using ASCII encoding.
byte[] byteData = Encoding.ASCII.GetBytes(data);
// Begin sending the data to the remote device.
handler.BeginSend(byteData, 0, byteData.Length, 0, new AsyncCallback(SendCallback), handler);
}
private static void SendCallback(IAsyncResult ar)
{
try
{
// Retrieve the socket from the state object.
Socket handler = (Socket)ar.AsyncState;
// Complete sending the data to the remote device.
int bytesSent = handler.EndSend(ar);
Console.WriteLine("Sent {0} bytes to client.", bytesSent);
handler.Shutdown(SocketShutdown.Both);
handler.Close();
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
}
</div>
接收数据是通过BeginReceive和EndReceive方法：
private static void Receive(Socket client)
{
try
{
// Create the state object.
StateObject state = new StateObject();
state.workSocket = client;
// Begin receiving the data from the remote device.
client.BeginReceive(state.buffer, 0, StateObject.BufferSize, 0, new AsyncCallback(ReceiveCallback), state);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
}
private static void ReceiveCallback(IAsyncResult ar)
{
try
{
// Retrieve the state object and the client socket
// from the asynchronous state object.
StateObject state = (StateObject)ar.AsyncState;
Socket client = state.workSocket;
// Read data from the remote device.
int bytesRead = client.EndReceive(ar);
if (bytesRead > 0)
{
// There might be more data, so store the data received so far.
state.sb.Append(Encoding.ASCII.GetString(state.buffer, 0, bytesRead));
// Get the rest of the data.
client.BeginReceive(state.buffer, 0, StateObject.BufferSize, 0, new AsyncCallback(ReceiveCallback), state);
}
else
{
// All the data has arrived; put it in response.
if (state.sb.Length > 1)
{
response = state.sb.ToString();
}
// Signal that all bytes have been received.
receiveDone.Set();
}
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e.ToString());
}
}
</div>
上述代