布衣混混
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C#网络编程系列文章(三)之TcpListener实现异步TCP服务器

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原创性声明
本文作者：小竹zz 本文地址http://blog.csdn.net/zhujunxxxxx/article/details/44258719 转载请注明出处


文章系列目录
C#网络编程系列文章(一)之Socket实现异步TCP服务器 

C#网络编程系列文章(二)之Socket实现同步TCP服务器

C#网络编程系列文章(三)之TcpListener实现异步TCP服务器

C#网络编程系列文章(四)之TcpListener实现同步TCP服务器

C#网络编程系列文章(五)之Socket实现异步UDP服务器

C#网络编程系列文章(六)之Socket实现同步UDP服务器

C#网络编程系列文章(七)之UdpClient实现异步UDP服务器

C#网络编程系列文章(八)之UdpClient实现同步UDP服务器


本文介绍
TcpListener 类提供一些简单方法，用于在阻止同步模式下侦听和接受传入连接请求。 可使用 TcpClient 或 Socket 来连接 TcpListener。 可使用 IPEndPoint、本地 IP 地址及端口号或者仅使用端口号，来创建 TcpListener。 可以将本地 IP 地址指定为 Any，将本地端口号指定为 0（如果希望基础服务提供程序为您分配这些值）。 如果您选择这样做，可在连接套接字后使用 LocalEndpoint 属性来标识已指定的信息。使用 Start 方法，可开始侦听传入的连接请求。 Start 将对传入连接进行排队，直至您调用 Stop 方法或它已经完成 MaxConnections 排队为止。 可使用 AcceptSocket 或 AcceptTcpClient 从传入连接请求队列提取连接。 这两种方法将阻止。 如果要避免阻止，可首先使用 Pending 方法来确定队列中是否有可用的连接请求。

虽然TcpListener已经封装的比较不错了，我们于是就使用它在构造一个比较不错的异步TCP服务器，这里依然和前两章一样，给出服务器中的代码，代码中注释很详细，我也会给出相关的封装类。

TcpListener异步TCP服务器
服务器代码
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    ///


    /// TcpListener实现异步TCP服务器
    ///
    public class AsyncTCPServer : IDisposable
    {
        #region Fields
        ///
        /// 服务器程序允许的最大客户端连接数
        ///
        private int _maxClient;
 
        ///
        /// 当前的连接的客户端数
        ///
        private int _clientCount;
 
        ///
        /// 服务器使用的异步TcpListener
        ///
        private TcpListener _listener;
 
        ///
        /// 客户端会话列表
        ///
        private List _clients;
 
        private bool disposed = false;
 
        #endregion
 
        #region Properties
 
        ///
        /// 服务器是否正在运行
        ///
        public bool IsRunning { get; private set; }
        ///
        /// 监听的IP地址
        ///
        public IPAddress Address { get; private set; }
        ///
        /// 监听的端口
        ///
        public int Port { get; private set; }
        ///
        /// 通信使用的编码
        ///
        public Encoding Encoding { get; set; }
 
 
        #endregion
 
        #region 构造函数
 
        ///
        /// 异步TCP服务器
        ///
        /// 监听的端口
        public AsyncTCPServer(int listenPort)
            : this(IPAddress.Any, listenPort)
        {
        }
 
        ///
        /// 异步TCP服务器
        ///
        /// 监听的终结点
        public AsyncTCPServer(IPEndPoint localEP)
            : this(localEP.Address, localEP.Port)
        {
        }
 
        ///
        /// 异步TCP服务器
        ///
        /// 监听的IP地址
        /// 监听的端口
        public AsyncTCPServer(IPAddress localIPAddress, int listenPort)
        {
            Address = localIPAddress;
            Port = listenPort;
            this.Encoding = Encoding.Default;
 
            _clients = new List();
 
            _listener = new TcpListener(Address, Port);
            _listener.AllowNatTraversal(true);
        }
 
        #endregion
 
        #region Method
 
        ///
        /// 启动服务器
        ///
        public void Start()
        {
            if (!IsRunning)
            {
                IsRunning = true;
                _listener.Start();
                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), _listener);
            }
        }
 
 
        ///
        /// 启动服务器
        ///
        ///
        /// 服务器所允许的挂起连接序列的最大长度
        ///
        public void Start(int backlog)
        {
            if (!IsRunning)
            {
                IsRunning = true;
                _listener.Start(backlog);
                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), _listener);
            }
        }
 
        ///
        /// 停止服务器
        ///
        public void Stop()
        {
            if (IsRunning)
            {
                IsRunning = false;
                _listener.Stop();
                lock (_clients)
                {
                    //关闭所有客户端连接
                    CloseAllClient();
                }
            }
        }
 
        ///
        /// 处理客户端连接的函数
        ///
        ///
        private void HandleTcpClientAccepted(IAsyncResult ar)
        {
            if (IsRunning)
            {
                //TcpListener tcpListener = (TcpListener)ar.AsyncState;
 
                TcpClient client = _listener.EndAcceptTcpClient(ar);
                byte[] buffer = new byte[client.ReceiveBufferSize];
 
                TCPClientState state
                  = new TCPClientState(client, buffer);
                lock (_clients)
                {
                    _clients.Add(state);
                    RaiseClientConnected(state);
                }
 
                NetworkStream stream = state.NetworkStream;
                //开始异步读取数据
                stream.BeginRead(state.Buffer, 0, state.Buffer.Length, HandleDataReceived, state);
 
                _listener.BeginAcceptTcpClient(
                  new AsyncCallback(HandleTcpClientAccepted), ar.AsyncState);
            }
        }
        ///
        /// 数据接受回调函数
        ///
        ///
        private void HandleDataReceived(IAsyncResult ar)
        {
            if (IsRunning)
            {
                TCPClientState state = (TCPClientState)ar.AsyncState;
                NetworkStream stream = state.NetworkStream;
 
                int recv = 0;
                try
                {
                    recv = stream.EndRead(ar);
                }
                catch
                {
                    recv = 0;
                }
 
                if (recv == 0)
                {
                    // connection has been closed
                    lock (_clients)
                    {
                        _clients.Remove(state);
                        //触发客户端连接断开事件
                        RaiseClientDisconnected(state);
                        return;
                    }
                }
 
                // received byte and trigger event notification
                byte[] buff = new byte[recv];
                Buffer.BlockCopy(state.Buffer, 0, buff, 0, recv);
                //触发数据收到事件
                RaiseDataReceived(state);
 
                // continue listening for tcp datagram packets
                stream.BeginRead(state.Buffer, 0, state.Buffer.Length, HandleDataReceived, state);
            }
        }
 
        ///
        /// 发送数据
        ///
        /// 接收数据的客户端会话
        /// 数据报文
        public void Send(TCPClientState state, byte[] data)
        {
            RaisePrepareSend(state);
            Send(state.TcpClient, data);
        }
 
        ///
        /// 异步发送数据至指定的客户端
        ///
        /// 客户端
        /// 报文
        public void Send(TcpClient client, byte[] data)
        {
            if (!IsRunning)
                throw new InvalidProgramException("This TCP Scoket server has not been started.");
 
            if (client == null)
                throw new ArgumentNullException("client");
 
            if (data == null)
                throw new ArgumentNullException("data");
            client.GetStream().BeginWrite(data, 0, data.Length, SendDataEnd, client);
        }
 
        ///
        /// 发送数据完成处理函数
        ///
        /// 目标客户端Socket
        private void SendDataEnd(IAsyncResult ar)
        {
            ((TcpClient)ar.AsyncState).GetStream().EndWrite(ar);
            RaiseCompletedSend(null);
        }
        #endregion
 
        #region 事件
 
        ///
        /// 与客户端的连接已建立事件
        ///
        public event EventHandler ClientConnected;
        ///
        /// 与客户端的连接已断开事件
        ///
        public event EventHandler ClientDisconnected;
 
 
        ///
        /// 触发客户端连接事件
        ///
        ///
        private void RaiseClientConnected(TCPClientState state)
        {
            if (ClientConnected != null)
            {
                ClientConnected(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
        ///
        /// 触发客户端连接断开事件
        ///
        ///
        private void RaiseClientDisconnected(TCPClientState state)
        {
            if (ClientDisconnected != null)
            {
                ClientDisconnected(this, new AsyncEventArgs("连接断开"));
            }
        }
 
        ///
        /// 接收到数据事件
        ///
        public event EventHandler DataReceived;
 
        private void RaiseDataReceived(TCPClientState state)
        {
            if (DataReceived != null)
            {
                DataReceived(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
 
        ///
        /// 发送数据前的事件
        ///
        public event EventHandler PrepareSend;
 
        ///
        /// 触发发送数据前的事件
        ///
        ///
        private void RaisePrepareSend(TCPClientState state)
        {
            if (PrepareSend != null)
            {
                PrepareSend(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
 
        ///
        /// 数据发送完毕事件
        ///
        public event EventHandler CompletedSend;
 
        ///
        /// 触发数据发送完毕的事件
        ///
        ///
        private void RaiseCompletedSend(TCPClientState state)
        {
            if (CompletedSend != null)
            {
                CompletedSend(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
 
        ///
        /// 网络错误事件
        ///
        public event EventHandler NetError;
        ///
        /// 触发网络错误事件
        ///
        ///
        private void RaiseNetError(TCPClientState state)
        {
            if (NetError != null)
            {
                NetError(this, new AsyncEventArgs(state));
            }
        }
 
        ///
        /// 异常事件
        ///
        public event EventHandler OtherException;
        ///
        /// 触发异常事件
        ///
        ///
        private void RaiseOtherException(TCPClientState state, string descrip)
        {
            if (OtherException != null)
            {
                OtherException(this, new AsyncEventArgs(descrip, state));
            }
        }
        private void RaiseOtherException(TCPClientState state)
        {
            RaiseOtherException(state, "");
        }
 
        #endregion
 
        #region Close
        ///
        /// 关闭一个与客户端之间的会话
        ///
        /// 需要关闭的客户端会话对象
        public void Close(TCPClientState state)
        {
            if (state != null)
            {
                state.Close();
                _clients.Remove(state);
                _clientCount--;
                //TODO 触发关闭事件
            }
        }
        ///
        /// 关闭所有的客户端会话,与所有的客户端连接会断开
        ///
        public void CloseAllClient()
        {
            foreach (TCPClientState client in _clients)
            {
                Close(client);
            }
            _clientCount = 0;
            _clients.Clear();
        }
        #endregion
 
        #region 释放
        ///
        /// Performs application-defined tasks associated with freeing, 
        /// releasing, or resetting unmanaged resources.
        ///
        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            GC.SuppressFinalize(this);
        }
 
        ///
        /// Releases unmanaged and - optionally - managed resources
        ///
        /// true to release 
        /// both managed and unmanaged resources; false 
        /// to release only unmanaged resources.
        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!this.disposed)
            {
                if (disposing)
                {
                    try
                    {
                        Stop();
                        if (_listener != null)
                        {
                            _listener = null;
                        }
                    }
                    catch (SocketException)
                    {
                        //TODO
                        RaiseOtherException(null);
                    }
                }
                disposed = true;
            }
        }
        #endregion
    }
}
客户端处理封装类
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net.Sockets;
 
namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    public class TCPClientState
    {
        ///
        /// 与客户端相关的TcpClient
        ///
        public TcpClient TcpClient { get; private set; }
 
        ///
        /// 获取缓冲区
        ///
        public byte[] Buffer { get; private set; }
 
        ///
        /// 获取网络流
        ///
        public NetworkStream NetworkStream
        {
            get { return TcpClient.GetStream(); }
        }
 
        public TCPClientState(TcpClient tcpClient, byte[] buffer)
        {
            if (tcpClient == null)
                throw new ArgumentNullException("tcpClient");
            if (buffer == null)
                throw new ArgumentNullException("buffer");
 
            this.TcpClient = tcpClient;
            this.Buffer = buffer;
        }
        ///
        /// 关闭
        ///
        public void Close()
        {
            //关闭数据的接受和发送
            TcpClient.Close();
            Buffer = null;
        }
    }
}
服务器事件参数类
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace NetFrame.Net.TCP.Listener.Asynchronous
{
    ///
    /// 异步TcpListener TCP服务器事件参数类 
    ///
    public class AsyncEventArgs:EventArgs
    {
         ///
        /// 提示信息
        ///
        public string _msg;
 
        ///
        /// 客户端状态封装类
        ///
        public TCPClientState _state;
 
        ///
        /// 是否已经处理过了
        ///
        public bool IsHandled { get; set; }
 
        public AsyncEventArgs(string msg)
        {
            this._msg = msg;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncEventArgs(TCPClientState state)
        {
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
        public AsyncEventArgs(string msg, TCPClientState state)
        {
            this._msg = msg;
            this._state = state;
            IsHandled = false;
        }
    }
}

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