黑马程序员-多线程与套接字

本文详细介绍了.NET环境下如何实现多线程,包括创建线程、设置前台后台线程以及线程执行带参数的方法。此外,还讲解了Socket的基本概念和通信过程,展示了服务器端和客户端的Socket编程示例,帮助理解如何建立和管理连接。

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  一、为什么要用多线程

让计算机“同时”做多件事情,节约时间。后台运行程序,提高程序的运行效率,也不会使主界面出现无响应的情况。多线程可以让一个程序“同时”处理多个事情。计算机cpu大部分时间处于空闲状态,浪费了cpu资源。

一个进程至少有一个线程。同一个进程中的多个线程之间可以“并发”执行。

二、.Net中如何实现多线程

线程肯定也是要执行一段代码的。所以要产生一个线程,必须先为该线程写一个方法,这个方法中的代码就是该线程运行所要执行的代码。线程启动时,通过委托调用该方法。(委托的好处:线程启动时,调用传过来的委托,委托就会执行相应的方法,实现线程执行方法)

产生一个线程的4个步骤:1、编写产生线程所要执行的方法     2、引用System.Threading命名空间      3、实例化Thread类,并传入一个指向线程所要运行方法的委托。(这时候这个线程已经产生,但是还没有运行)    4、调用Thread实例的Start()方法,标记该线程可以被CPU执行了,但具体执行时间由CPU决定

前台线程:只有所有的前台线程都关闭才能完成程序关闭。                    后台线程:只要所有的前台线程结束,后台线程自动结束。

多线程代码:

        void CountTime()
        {
            DateTime datetime = DateTime.Now;
            for (int i = 0; i < 999999999; i++)
            {

            }
            TimeSpan ts = datetime.Subtract(DateTime.Now);
            MessageBox.Show("执行完毕!"+ts.TotalMilliseconds);
        }

        //多线程方法
        private void btn_multithread_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //ThreadStart ts = new ThreadStart(CountTime);
            Thread thread = new Thread(CountTime);  //创建线程对象,传入要线程执行的方法
            thread.IsBackground = true;  //IsBackground属性将线程设置为后台线程(当所有前台线程结束时,后台线程自动结束)
            thread.Start();  //启动线程
        }

多线程执行带参数的方法:

       //-----------------线程执行带参数的方法-----------------
        void ShowTxtName(object Name)
        {
            if (Name != null)
                MessageBox.Show("name=" + Name.ToString());
            else
                MessageBox.Show("null");
        }

        private void btn_ThreadWithPara_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //ParameterizedThreadStart ps = new ParameterizedThreadStart(ShowTxtName);
            //执行带参数的方法
            Thread thread = new Thread(ShowTxtName);
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start(txtName.Text.Trim());
        }

线程执行带多个参数的方法:

       //----------------执行带多个参数的方法---------------
        void ShowTxtName2(object li)
        {
            List<string> list=li as List<string>;
            if(list!=null)
            {
                foreach(string a in list)
                {
                    MessageBox.Show(a);
                }
            }
        }

        //线程执行带多个参数的方法
        private void btn_ThreadWithMultiPara_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            ParameterizedThreadStart ps = new ParameterizedThreadStart(ShowTxtName2);
            Thread thread = new Thread(ps);
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start(new List<string>() { "刘德华","王力宏","林忆莲"});
        }

三、Socket相关概念

socket的英文原意是“孔”或“插座”。作为进程通信机制,取后一种意思。通常也称作“套接字”,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。(就是两个程序通信用的)

socket非常类似于电话插座。以一个电话网为例。电话的通话双方相当于相互通信的2个程序,电话号码就是IP地址。任何用户在通话之前,首先要占有一部电话机,相当于申请一个socket ,同时要知道对方的号码,相当于对方有一个固定的socket 。然后向对方拨号呼叫,相当于发出连接请求。对方假如在场并空闲,拿起电话话筒,双方就可以正式通话,相当于连接成功。双方通话的过程,是一方向电话机发出信号和对方电话机接收信号的过程,相当于向socket 发送数据和从socket 接收数据。通话结束后,一方挂起电话机相当于关闭socket ,撤消连接。

在Internet 上有很多这样的主机,这些主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket ,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务(应用程序)。

例如:http 使用80端口  ftp 使用21端口  smtp 使用23端口。

有两种类型:1、流式Socket(Stream);是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用,安全,但是效率低;

                        2、数据报式Socket(Datagram):是一种无连接的Socket ,对应于无连接的UDP服务应用,不安全(丢失,顺序混乱,在接收端要分析重排及要求重发),但效率高。

服务器端的Socket(至少需要两个):一个负责接收客户端连接请求(修正不负责与客户端通信)。每成功接收到一个客户端的连接便在服务端产生一个对应的Socket  :在接收到客户端连接时创建。为每个连接成功的客户端创建一个对应的Socket。

客户端的Socket :必须指定要连接的服务端地址和端口。 通过创建一个Socket 对象来初始化一个到服务器端的TCP连接。

Socket 的通讯过程:

服务器端: 申请一个socket ;绑定到一个IP 地址和一个端口上 ;开启侦听,等待接收连接。

开户服务器端监听代码 :

        Thread threadWatch = null;  //负责监听的线程
        Socket socketWatch = null;
//创建服务端负责监听的套接字

        private void btn_BeginListen_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //服务端负责监听的套接字,参数(使用IPv4寻址协议,使用流式连接,使用Tcp协议传输数据)
            socketWatch = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            //获得文本框中的IP地址对象
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim());
            //创建包含 IP 和 Port的网络节点对象
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));
            //将负责监听的 套接字socketWatch 绑定到唯一的IP和端口上
            socketWatch.Bind(endPoint);
            //设置监听队列的长度
            socketWatch.Listen(10);
            //创建负责监听的线程,并传入监听方法
            threadWatch = new Thread(WatchConnecting);
            threadWatch.IsBackground = true;
            threadWatch.Start();  /开启线程
            ShowMsg("服务器启动监听成功!");
        }

        Dictionary<string, Socket> Dict = new Dictionary<string,Socket>();       

        /// <summary>
        /// 监听客户端请求的方法
        /// </summary>
        void WatchConnecting()
        {
            while (true)  //持续不断地监听新的客户端的连接请求
            {
                //开始监听客户端连接请求,注意:Accept方法会阻断当前的线程
                Socket socketConnection = socketWatch.Accept(); //一旦监听到客户端的请求,就返回一个负责和该客户端进行通信的套接字 socketConnection
                //向列表控件中添加一个客户端的IP端口字符串,作为客户端的唯一标识
                lbOnLine.Items.Add(socketConnection.RemoteEndPoint.ToString());
                //将 与客户端通信的套接字对象socketConnection 添加到 键值对集合Dic中,以客户端IP端口作为键
                Dict.Add(socketConnection.RemoteEndPoint.ToString(), socketConnection);
                ShowMsg("客户端连接成功!"+socketConnection.RemoteEndPoint.ToString());
            }
        }

        void ShowMsg(string Msg)
        {
            txtMsg.AppendText(Msg + "\r\n");
        }

        //向客户端发送消息
        private void btn_Send_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string strMsg = txtMsgSend.Text.Trim();
            //将要发送的字符串转换成 utf8编码对应的字节数组
            byte[] arrMsg = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strMsg);
            //获得列表中选中的Key
            string strClientKey = lbOnLine.Text;
            //通过Key 找到字典集合中对应的与某个客户端通信的套接字的 Send方法,发送数据给对方
            Dict[strClientKey].Send(arrMsg);
            //socketConnection.Send(arrMsg);
            ShowMsg("发送了数据出去:" + strMsg);
        }

客户端:  申请一个socket ;连接服务器(指明IP 地址和端口号)。

客户端发送连接请求到服务端:


        Thread threadClient = null;  //客户端负责接收服务端的数据消息的线程
        Socket socketClient = null; 
//创建客户端套接字

        //客户端发送连接请求到服务端
        private void btn_ConnectServer_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            IPAddress address = IPAddress.Parse(txtIP.Text.Trim()); //获得IP
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(address, int.Parse(txtPort.Text.Trim()));//获得网络节点
           
            socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
            socketClient.Connect(endPoint); //向指定的IP和端口 发送连接请求
            threadClient = new Thread(RecMsg); //创建线程监听服务端发来的消息
            threadClient.IsBackground = true;
            threadClient.Start();
        }

        /// <summary>
        /// 监听服务端发来的消息
        /// </summary>
        void RecMsg()
        {
            while (true)
            {
                //定义一个接收用的缓存区 (2M的字节数组)
                byte[] arrMsgRec = new byte[1024 * 1024 * 2];
                //将接收到的数据存入 arrMsgRec数组 并返回数据的长度
                int Length=socketClient.Receive(arrMsgRec);
                //将arrMsgRec数组转换成字符串,但真正接收到的数据只有几个字节,所以要在参数里设定数据的长度 Length
                string strMsgRec = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(arrMsgRec,0,Length);
                ShowMsg(strMsgRec);
            }
        }

        void ShowMsg(string Msg)
        {
            txtMsg.AppendText(Msg + "\r\n");
        }

服务器端接到连接请求后,产生一个新的socket(端口大于1024)与客户端建立连接并进行通讯,原侦听socket继续侦听。

Socket的构造函数:

连接通过构造函数完成。 public Socket ( AddressFamily addressFamily,SocketType socketType,ProtocolType protocolType )  ;AddressFamily 成员指定 Socket 用来解析地址的寻址方案。例如:InterNetwork 指示当 Socket 使用一个IPv4 地址连接。

SocketType 定义要打开的 Socket 的类型。

Socket 类使用 ProtocolType 枚举向 Windows Sockets API 通知所请求的协议。

如 :mySocket= new Socket ( AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp ) ;

注意 :

至少要定义一个要连接的远程主机的IP 和端口号 ;端口号必须在1 和 65535 之间,最好在1024 以后 ;要连接的远程主机必须正在监听指定端口,也就是说你无法随意连接远程主机。

如 :IPAddress addr = IPAddress.Parse ( "127.0.0.1" ) ;

         IPEndPoint endp = new IPEndPoint (addr,10001 ) ;

        服务端先绑定:serverWelcomeSocket.Bind ( endp ) ;客户端再连接:clientSocket.Connet ( endp ) 。

Socket 方法 :

--------------------------相关类-------------------------

IPAddress 类:包含了一个IP 地址 

IPEndPoint 类:包含了一对IP 地址和端口号

--------------------------相关方法--------------------------

Socket () :创建一个 Socket

Bind():绑定一个本地的IP 和端口号(IPEndPoint)

Listen():让Socket侦听传入的连接尝试,并指定侦听队列容量

Connect():初始化与另一个Socket 的连接

Accept():接收连接并返回一个新的 socket

Send():输出数据到Socket

Receive():从Socekt中读取数据

Close():关闭Socket (销毁连接)


 

 
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