基于TCP协议的socket服务器

由于公司需要做一个网络数据服务器，接收各个客户机发过来的数据，对于什么协议的由于需求方面还没有太明确，考虑可能TCP、UDP都有可能用到；不管怎么样先把TCP的服务器做出来再说，之前也曾搜集一些相关的资料，像什么完成端口模型、重叠IO等之类的，不过发现好像都不太理想，可能是我技术没到那一块 ；后来参考了网上的一个架构《可扩展多线程异步Socket服务器框架》做了类似的一个服务器，以界面的形式运行后没什么问题，不过给做成服务的形式后死活不能运行，具体原因有待探究；于是就结合这个框架的思路，自己重新写一个比较通用的类库。

         具体思路是这样的，分出三大线程，用一个线程用来监听客户端请求，称为数据监听线程，用一个线程组来处理数据，称为数据处理线程，最后用一个线程来管理服务器与客户端的会话，如超时，中断之类的，称为会话处理线程。由于数据处理占用的时间是最多的，所以这一块的处理对整个服务器的性能影响最大，因此根据不同的机器，分出不同的线程数处理数据以达到最好的效果；像单核机器你可以分出两三个线程，双核的分出8－10个都可以，这样就具有比较大的灵活性。下面是部分代码：

View Code

 1 private Thread threadListen;//监听客户端连接线程
 2         private Thread[] threadDataHandler;//数据处理线程
 3         private Thread threadSessionHandler;//终端Session维护线程
 4   
 5         private int threadDataHandlerNum = 1;//数据处理线程数
 6 
 7 /// <summary>   
 8 /// 启动服务器   
 9 /// </summary>
10         public void Start()  
11         {  
12             if (!m_serverClosed)  
13             {  
14                 return;  
15             }  
16             this.m_serverClosed = true;  
17             try  
18             {  
19                 if (this.dataOperater == null)  
20                 {  
21                     //给出数据接口未初始化的通知   
22                     if (this.ServerException != null) this.ServerException(null, new EventArgsException(new Exception("服务器启动失败,数据接口未初始化!")));  
23                     return;  
24                 }  
25                 if (this.isNeedStore)  
26                 {  
27                     if (!this.dataOperater.Open())  
28                     {  
29                         //给出数据库打开失败的通知   
30                         if(this.DatabaseException !=null) this.DatabaseException(null, new EventArgsException(new Exception("服务器启动失败,数据库打开失败,请检查!")));  
31                         return;  
32                     }  
33                 }  
34                 if (!this.CreateServerSocket()) return;  
35                 //启动线程   
36                 this.threadListen = new Thread(new ThreadStart(this.StartServerListen));//终端监听线程   
37                 this.threadListen.Start();  
38                 this.threadDataHandler = new Thread[this.threadDataHandlerNum];  
39                 for (int i = 0; i < this.threadDataHandlerNum;i++ )  
40                 {  
41                     this.threadDataHandler[i] = new Thread(new ThreadStart(this.DataHandler));//数据处理线程   
42                     this.threadDataHandler[i].Start();  
43                 }  
44                 this.threadSessionHandler = new Thread(new ThreadStart(this.SessionHandler));//终端Session维护线程   
45                 this.threadSessionHandler.Start();</p><p>                m_serverClosed = false;  
46                 if (this.ServerException != null) this.ServerException(null, new EventArgsException(new Exception("服务器启动成功")));  
47             }  
48             catch (Exception err)  
49             {  
50                 if (this.ServerException != null) this.ServerException(null, new EventArgsException(new Exception("服务器启动失败!详细信息:" + err.Message)));  
51             }  
52         }

 

对于数据处理线程，最关键还有一点就是加入数据缓冲区，对于接收到的数据进行简单的处理后放入数据缓冲区，那么数据处理线程都从缓冲区中取数据进行处理。

      在整个系统中还具有以下功能：

      预留数据接口,可进行数据的存储、分析、显示、终端相关参数设置（包括接收和发送缓冲区、起始结束标识字符串等）。

      代码如下：

     

/// <summary>   
/// 数据操作接口,供外部程序使用,实现存储   
/// </summary>
public interface IDataOperater  
{  
    /// <summary>   
    /// 打开数据库   
    /// </summary>   
    /// <returns></returns>
    bool Open();  
    /// <summary>   
    /// 执行数据库存储   
    /// </summary>   
    /// <returns></returns>
    bool Store(DataHandlerEventArgs e);  
    /// <summary>   
    /// 关闭数据库   
    /// </summary>
    void Close();  
    /// <summary>   
    /// 分析接收到的数据并显示   
    /// </summary>   
    /// <param name="e"></param>
    void Display(DataHandlerEventArgs e);  
    /// <summary>   
    /// 设置客户端的相关参数   
    /// </summary>   
    /// <param name="Ip"></param>   
    /// <returns></returns>
    ClientArgs ClientArgsSet(string ip);  
}  

  预留数据回复接口，服务器接收到数据时，可设置是否向客户回复及回复内容。

public interface IReplyToClient  
{  
    /// <summary>   
    /// 根据接收到的数据给出向终端回复信息   
    /// </summary>   
    /// <param name="data"></param>   
    /// <returns></returns>
    string GetReplyData(string ip, byte[] data);  
}  

对数据包进行接包处理，基本上能保证接收数据的完整性，实现不丢包。

  代码如下：

/// <summary>   
/// 将有些中断的包前后合并组成完整的包   
/// </summary>
private void ResolveSessionBuffer(byte[] receiveData)  
{  
    if (receiveData == null) return;  
    try  
    {  
        //搜索第一个起始字符和最后一个结束字符,其中间数据认为是正常数据,放入缓冲区中,起始字符前的数据丢掉   
        //尾数据保留,下次分析时可用   
        int headIndex = -1;  
        int tailIndex = -1;  
        string receiveStr = Encoding.ASCII.GetString(receiveData);  
        if (lastTailData != null)//如果有尾包数据,则将其合并   
        {  
            string tailStr = Encoding.ASCII.GetString(this.lastTailData);  
            string str = Encoding.ASCII.GetString(receiveData);  
            receiveStr = tailStr + str;//合并数据   
        }  
        //查找数据包的头尾   
        if (receiveStr.Contains(this.clientArgs.M_PackageBeginStr))  
        {  
            headIndex = receiveStr.IndexOf(this.clientArgs.M_PackageBeginStr);//找到头的位置   
        }  
        if (receiveStr.Contains(this.clientArgs.M_PackageEndStr))  
        {  
            tailIndex = receiveStr.LastIndexOf(this.clientArgs.M_PackageEndStr);//找到尾的位置   
        }  
          
        //查找完整的数据包,放入缓冲区   
        if (headIndex >-1 && tailIndex > -1 && headIndex < tailIndex)  
        {  
            //取出头尾之间的数据   
            string str = receiveStr.Substring(headIndex, tailIndex - headIndex + this.clientArgs.M_PackageEndStr.Length);  
            //把尾标识用头标识替换   
            str = str.Replace(this.clientArgs.M_PackageEndStr, this.clientArgs.M_PackageBeginStr);  
            //两个头标识用一个头标识替换,全部用头标识好分割   
            str = str.Replace(this.clientArgs.M_PackageBeginStr + this.clientArgs.M_PackageBeginStr, this.clientArgs.M_PackageBeginStr);  
            //分割数据出完整的数据包   
            string[] token = str.Split(this.clientArgs.M_PackageBeginStr.ToCharArray());  
            foreach (string s in token)  
            {  
                if (s.Trim() != string.Empty)  
                {  
                    byte[] tempData = Encoding.ASCII.GetBytes(s.Trim());  
                    lock (this.receiveBuffer)  
                    {  
                        this.receiveBuffer.Enqueue(new BufferData(DateTime.Now, tempData));//将完整的数据包放入缓冲区   
                    }  
                }  
            }  
            if (tailIndex < receiveStr.Length - 1)//找到尾包   
            {  
                string tailStr = receiveStr.Substring(tailIndex + this.clientArgs.M_PackageEndStr.Length, receiveStr.Length - tailIndex - this.clientArgs.M_PackageEndStr.Length);  
                this.lastTailData = Encoding.ASCII.GetBytes(tailStr);  
            }  
            else//没有尾包数据,说明数据包是完整数据包   
            {  
                this.lastTailData = null;  
            }  
        }  
        else//合并后的数据包还不是完整数据包,则当作尾包数据处理   
        {  
            this.lastTailData = Encoding.ASCII.GetBytes(receiveStr);  
        }               
    }  
    catch(Exception ex)//程序异常   
    {  
        if(this.ProgramException !=null) this.ProgramException(null, new EventArgsProgram("ClientSession", "ResolveSessionBuffer", ex));  
    }  
}  

设置服务器异常处理事件、数据异常处理事件、会话异常处理事件、程序异常处理事件。

//事件成员   
 public event EventHandler<EventArgsException> ServerException;//服务器异常信息   
 public event EventHandler<EventArgsException> DatabaseException;//数据库异常信息   
 public event EventHandler<EventArgsException> DataHandlerException;//数据异常信息   
 public event EventHandler<EventArgsException> SessionException;//终端Session异常信息   
 public event EventHandler<EventArgsClientLink> AcceptedClient;//已经连接上的客户端   
 public event EventHandler<EventArgsClientLink> ClosedClient;//已经断开连接的客户端   
 public event EventHandler<EventArgsProgram> ProgramException;//程序异常信息  

 可以向指定客户端发送数据，也可向全体客户端发送数据。

 代码如下：

View Code

/// <summary>   
/// 向所有的终端发送数据   
 /// </summary>   
 /// <param name="data"></param>
 public void SendDataToAllClient(string data)  
 {  
     lock (this.m_sessions)  
     {  
         foreach (ClientSession session in this.m_sessions)  
         {  
             session.SendDatagram(data);  
         }  
     }  
 }  
 /// <summary>   
 /// 向指定终端发送数据   
 /// </summary>   
 /// <param name="ip">客户端IP</param>   
 /// <param name="data">数据</param>
 public void SendDataToClient(string ip, string data)  
 {  
     lock (this.m_sessions)  
     {  
         foreach (ClientSession session in this.m_sessions)  
         {  
             if (session.IP == ip)  
             {  
                 session.SendDatagram(data);  
                 return;  
             }  
         }  
     }  
 }  

 

本人C#这一块也是初学，网络编程也正在努力学习中，呵呵，希望这些思路能给一些和我一样的初学者提供一点点的帮助，那我也就很高兴了，呵呵。

           源代码在下面给出，希望有更好想法的朋友也能一起来交流学习，呵呵！

    代码下载：http://files.cnblogs.com/rookey/%E5%9F%BA%E4%BA%8ETCP%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E7%9A%84socket%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8.rar