C# 实现的一种Socket通讯框架


 

一、通讯框架类图

C# 实现的一种Socket通讯框架_第1张图片

二、框架说明

上图是通讯框架静态类图,其抽象模型是:服务器在指定的IP和端口上进行监听,当收到一个连接请求时就会创建一个连接,然后把这个连接交给一个执行器执行处理该连接,一个连接包含一个或多个会话,每个会话在一个线程上执行,不同的会话间互相不影响,只要客户端不主动关闭连接,服务器就可以在同一连接上处理多个会话。

XServiceHost是服务主机,即监听者,它负责在指定的IP和端口上监听来自客户端的请求,它运行在一个单独的线程中;当收到来自客户端的请求时就调用XconnectionCreateor的create接口创建一个连接(XConnection的派生类,不同的服务派生不同),然后把该connection对象添加到Xconnectionmanager中,xconnectionmanager负责创建一个执行器对象即XExecuter去执行请求,XExecuter对象是一个单独的线程;XServiceHost继续监听接收来自其它客户端的请求,如此往复持续提供服务。

所有的应用服务只需派生XConnectionCreator和XConnection即可,前者负责创建具体的业务connection对象,如果逻辑在XConnection的派生类中处理较为复杂,则在connection中创建不同的XRequest派生类对象去执行具体的业务逻辑。

XHostContext是对服务框架所运行的主机对象的抽象,目前提供了一个退出方法即Exit,该接口在XServiceHost调用监听失败时调用,通知主机退出监听,结束服务。

2.1、XServiceHost类

1、构造函数

XServiceHost(XHostContext context,XConnectionCreator connectioncreator, string ip, int port)

说明:

Context 入参表示的是调用此方法的上下文,即XServiceHost对象的所有者;

Connectioncreator  XConnectionCreator类的对象

Ip  表示要监听的IP

Port 表示要监听的端口;

 

2、Start()  函数功能是启动对应的监听线程;

3、Stop()   函数功能是停止对应的监听线程;

4、Listen()  表示此监听线程开始执行时要调用的方法;

此函数会调用C#封装好的Plasterer类来进行对指定端口的监听;使用此方法避免直接调用Socket底层的方法,简化代码,降低复杂度;需要使用到的函数AcceptSocket(),使用此函数接受挂起的连接请求;

 

2.2、XConnectionCreator接口

XConnectionCreator提供对连接创建的一个约束,不同的服务可以实现不同功能,从而实现封装和抽象,可以不改变XServiceHost的情况下进行良好的运行;

XConnection Create(Socket socket,string clientip)方法

声明创建连接的约定,具体的服务可以继承此接口进行相应功能的开发;并返回对应的连接实例对象;

 

2.3、XConnection类

XConnection类为对连接的一个抽象,为基类,具体的服务继承此基类进行对应的操作;

1、XConnection(Socket socket, string clientip)  构造函数;

2、virtual void Process(Command cmd, MemoryStream packet)为抽象函数;具体的子类进行实现;cmd是命令的枚举对象;packet是对应需要操作的数据;

3、public void Execute() 此函数会生成一个XSession类的对象,用来异步的获取各个系统的Socket连接;获取完数据后将数据传送到对应的XConnection实例对象,调用Process(Command cmd, MemoryStream packet)方法对消息进行相应的处理;

 

2.4、XconnectionManager类

XconnectionManager是一个使用单例模式设计的连接管理者,

Add(XConnection connection)方法使用XExecuter类的实例对象为每个连接生成一个执行器,该执行器会单独起一个线程对对应的连接进行处理;

 

2.5、XExecuter类

XExecuter用来执行请求,XExecuter对象是一个单独的线程;此类的对象会维护一个List队列;

1、public void Accept(XConnection con)方法该方法对外提供为该队列增加连接的功能;

2、拥有的独立线程会挂起,直到队列中出现连接,此时会唤起该线程进行该线程,并调用获取的连接对象的Execute()方法进行处理;

 

2.6、XSession类

 XSession类使用Socket类的BeginReceive和EndReceive方法异步获取连接发送的数据,获取数据后使用XConnection类的Parse方法将数据传回连接对象,从而对数据进行相应的处理;

 

2.7、XRequest类

 XRequest类主要负责不同消息的处理,此为一个基类,具体的响应需要子类完成,来负责收到不同消息的处理;

 

三、获取数据后的界面处理

对应界面各个模块来说,都相当于是一个单例,所以可以使用单例模式的方式对各个模块的控件进行管理,如Beam模块,可以抽象一个管理者来负责对其的控制;此单例负责所有针对此模块的逻辑;

目前有两种方案来进行界面响应:AsyncOperation和BackgroundWorker

 

3.1 AsyncOperation

 AsyncOperation类通过回调函数可以将子线程处理完的数据传到UI线程,从而进行对应的UI操作;可以使用Post 函数来切换子线程到UI线程

 

具体实现:

1、当具体的消息传到具体的XRequest子类的实体对象后,XRequest子类对象可以调用对应消息的单例,在对应的单例里声明了对应的委托,并进行声明如:

 

public delegate void PushMessage(object msg);

PushMessagem_RouteMapSaved;

2、并且会提供具体的注册和取消注册的函数,在界面生成的时候就会调用注册函数进行注册,具体的注册和取消注册的函数如下:

 

  public void BeamChangedMsg(PushMessage callback)

       {

            m_BeamChanged += callback;

            if (null == m_Messager)

            {

                m_Messager = AsyncOperationManager.CreateOperation(null);

            }

       }

       public void UnBeamChangedMsg(PushMessage callback)

       {

            m_BeamChanged -= callback;

       }

注:m_BeamChanged为声明的PushMessage 委托对象;m_Messager为AsyncOperation类的对象。

 

1、进行完上述的步骤之后,就可以再具体的位置调用AsyncOperation类的 Post函数进行线程上下文切换,进入到UI线程进行对应的界面刷新,如:

m_Messager.Post(newSendOrPostCallback(m_BeamChanged), parameters); 

2、当退出界面的时候可以调用UnBeamChangedMsg函数进行取消注册,避免发生异常;

 

 

 

3.2、BackgroundWorker类

BackgroundWorker类其实是对AsyncOperation类的使用的一次封装,更加简洁方便的使用异步回调的方式进行多线程编程,主要涉及到三个事件:

public event DoWorkEventHandlerDoWork;  //实现开辟子线程完成耗时操作

public event ProgressChangedEventHandlerProgressChanged;//实现返回操作进度或自定义参数

public event RunWorkerCompletedEventHandlerRunWorkerCompleted;//完成后返回数据的处理;

 

需要注意的是DoWork事件是在子线程完成,具体函数不能包含对UI控件的操作;

具体的UI操作可以放入到ProgressChanged和RunWorkerCompleted事件中完成。

 

具体实现:

与使用AsyncOperation基本一致:

首先在对应的单例中声明BackgroundWorker,在创建UI的时候对BackgroundWorker对象进行各个事件的注册,最后使用RunWorkerAsync方法进行调用;

 

四、通信工具

C# 实现的一种Socket通讯框架_第2张图片

通信工具类

该工具类提供网络通信的两个接口,一个是只发送请求的SendRequest函数,另一个是先发送请求然后等待服务端返回结果的GetResponse函数;SendRequestByLongConnection用于建立长连接的通讯,ReleaseConnection函数用来释放连接;

 

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