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.NET TCP、UDP、Socket、WebSocket
做.NET应用开发肯定会用到网络通信，而进程间通信是客户端开发使用频率较高的场景。
进程间通信方式主要有命名管道、消息队列、共享内存、Socket通信，个人使用最多的是Sokcet相关。
而Socket也有很多使用方式，Socket、WebSocket、TcpClient、UdpClient，是不是很多？HttpClient与TcpClient、WebSocket之间有什么关系？这里我们分别介绍下这些通信及使用方式
Socket
Socket是传输通信协议么？No，Socket是一种传输层和应用层之间、用于实现网络通信的编程接口。Socket可以使用各种协议如TCP、UDP协议实现进程通信，TCP/UDP才是传输通信协议
Socket位于传输层与应用层之间，接口在System.Net.Sockets命名空间下。下面是Socket以TCP通信的DEMO：
//创建一个 Socket 实例
Socket clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
//连接到服务器
clientSocket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 8000));
//发送数据
string message = "Hello, Server!";
byte[] data = Encoding.ASCII.GetBytes(message);
clientSocket.Send(data);
//接收数据
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = clientSocket.Receive(buffer);
Debug.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead));
clientSocket.Close();
TcpClient/UdpClient
TCP/UDP均是位于传输层的通信协议，所以Socket的使用也是位于传输层的通信操作
TCP是面向连接，提供可靠、顺序的数据流传输。用于一对一的通信，即一个TCP连接只能有一个发送方和一个接收方。详细连接方式是，先通过三次握手建立连接、然后传输数据，传输数据完再通过4次挥手关闭连接。所以适用于需要数据完整性和可靠传输的场景
而UDP则是无连接的，不需要建立和维护连接状态，不提供确认机制，也不重传丢失的数据报，但也因此传输实时性高，适合低延时、数据量小、广播场景
基于Socket抽象编程接口，TCP、UDP构建更高级别抽象网络编程TcpClient、UdpClient，它们用于简化TCP网络编程中的常见任务
TcpClient、UdpClient是 .NET 提供的用于方便管理TCP和UDP网络通信的类，下面是对应的Demo
Tcp服务端：
1 using System;
2 using System.Net;
3 using System.Net.Sockets;
4 using System.Text;
5
6 class TcpServerExample
7 {
8 public static void Main()
9 {
10 TcpListener listener = new TcpListener(“127.0.0.1", 8000);
11 listener.Start();
12 Console.WriteLine("Server is listening on port 8000...");
13
14 TcpClient client = listener.AcceptTcpClient();
15 NetworkStream stream = client.GetStream();
16
17 byte[] data = new byte[1024];
18 int bytesRead = stream.Read(data, 0, data.Length);
19 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data, 0, bytesRead));
20
21 byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Client!");
22 stream.Write(response, 0, response.Length);
23
24 stream.Close();
25 client.Close();
26 listener.Stop();
27 }
28 }
TCP客户端：
1 using System;
2 using System.Net.Sockets;
3 using System.Text;
4
5 class TcpClientExample
6 {
7 public static void Main()
8 {
9 TcpClient client = new TcpClient("127.0.0.1", 8000);
10 NetworkStream stream = client.GetStream();
11
12 byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Server!");
13 stream.Write(message, 0, message.Length);
14
15 byte[] data = new byte[1024];
16 int bytesRead = stream.Read(data, 0, data.Length);
17 Debug.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data, 0, bytesRead));
18
19 stream.Close();
20 client.Close();
21 }
22 }
Udp服务端：
1 using System;
2 using System.Net;
3 using System.Net.Sockets;
4 using System.Text;
5
6 class UdpServerExample
7 {
8 public static void Main()
9 {
10 UdpClient udpServer = new UdpClient(8000);
11 IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(”127.0.0.1“, 0);
12
13 Console.WriteLine("Server is listening on port 8000...");
14
15 byte[] data = udpServer.Receive(ref remoteEP);
16 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data));
17
18 byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Client!");
19 udpServer.Send(response, response.Length, remoteEP);
20
21 udpServer.Close();
22 }
23 }
Udp客户端：
1 using System;
2 using System.Net;
3 using System.Net.Sockets;
4 using System.Text;
5
6 class UdpClientExample
7 {
8 public static void Main()
9 {
10 UdpClient udpClient = new UdpClient();
11 IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(”127.0.0.1", 8000);
12
13 byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Server!");
14 udpClient.Send(message, message.Length, remoteEP);
15
16 byte[] data = udpClient.Receive(ref remoteEP);
17 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data));
18
19 udpClient.Close();
20 }
21 }
上面是基本的网络通信DEMO，TcpClient用于基于连接、可靠的TCP通信，适用于需要数据完整性和可靠传输的场景。Udp用于无连接、不保证传输的UDP通信，适用于对实时性要求高、允许少量数据丢失的场景（如视频流）。会议场景下的传屏软件适合用这个协议，传屏发送端固定帧率一直推送，网络丢失几帧问题不大，重要的是延时低了很多。
TcpClient、UdpClient是位于传输层的通信类，分别实现了基于TCP和UDP协议的通信功能。
HttpClient
讲完传输层的网络通信类，就要说下应用层的HttpClient，这是专门用于HTTP协议的通信
Http与TCP/UDP均是网络通信协议，TCP、UDP位于传输层，HTTP传于应用层，而且HTTP是基于TCP面向连接的，它是客户端单向发起的半双工协议。HTTP1.1之后引入持久连接，允许一个TCP连接进行多次请求/响应传输。HTTP层相比TCP它关注请求、响应的内容
HttpClient是Http协议的通信类，提供了封装好的、高级的HTTP功能（如发起GET, POST请求，处理响应等）。
HttpClient可以用于Web接口如Restful API的调用，我这边Windows应用的WebApi基础组件库就是用HttpClient实现的。
HttpClient类，在System.Net.Http.HttpClient命名空间下，HttpClient的内部实现是基于Socket的。也就是说，HttpClient底层使用Socket接口来建立连接并传输数据，但它隐藏了这些细节，为开发者提供了一个更简洁的API。
下面是我基于HttpClient实现的Web服务各类操作入口代码，可以简单浏览下：
1 /// <summary>
2 /// 请求/推送数据
3 /// </summary>
4 /// <typeparam name="TResponse"></typeparam>
5 /// <param name="request"></param>
6 /// <returns></returns>
7 public async Task<TResponse> RequestAsync<TResponse>(HttpRequest request) where TResponse : HttpResponse, new()
8 {
9 var requestUrl = request.GetRequestUrl();
10 try
11 {
12 using var client = CreateHttpClient(request);
13 var requestMethod = request.GetRequestMethod();
14 switch (requestMethod)
15 {
16 case RequestMethod.Get:
17 {
18 using var response = await client.GetAsync(requestUrl);
19 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>();
20 }
21 case RequestMethod.Post:
22 {
23 using var httpContent = request.GetHttpContent();
24 using var response = await client.PostAsync(requestUrl, httpContent);
25 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>();
26 }
27 case RequestMethod.Put:
28 {
29 using var httpContent = request.GetHttpContent();
30 using var response = await client.PutAsync(requestUrl, httpContent);
31 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>();
32 }
33 case RequestMethod.Delete:
34 {
35 using var response = await client.DeleteAsync(requestUrl);
36 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>();
37 }
38 case RequestMethod.PostForm:
39 {
40 using var requestMessage = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Post, requestUrl);
41 using var httpContent = request.GetHttpContent();
42 requestMessage.Content = httpContent;
43 using var response = await client.SendAsync(requestMessage);
44 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>();
45 }
46 }
47 return new TResponse() { Message = $"不支持的请求类型：{requestMethod}" };
48 }
49 catch (ArgumentNullException e)
50 {
51 return new TResponse() { Code = NetErrorCodes.ParameterError, Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace };
52 }
53 catch (TimeoutException e)
54 {
55 return new TResponse() { Code = NetErrorCodes.TimeOut, Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace };
56 }
57 catch (Exception e)
58 {
59 return new TResponse() { Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace };
60 }
61 }
HttpClient封装后的网络基础组件调用方式，也比较简单。
添加接口请求说明，参数及请求参数均统一在一个类文件里定义好：
1 /// <summary>
2 /// 内网穿透注册接口
3 /// </summary>
4 [Request("http://frp.supporter.ws.h3c.com/user/register",RequestMethod.Post)]
5 [DataContract]
6 internal class RegisterFrpRequest : HttpRequest
7 {
8 public RegisterFrpRequest(string sn, string appName)
9 {
10 Sn = sn;
11 SeverNames = new List<RequestServiceName>()
12 {
13 new RequestServiceName(appName,"http")
14 };
15 }
16 [DataMember(Name = "sn")]
17 public string Sn { get; set; }
18
19 [DataMember(Name = "localServerNames")]
20 public List<RequestServiceName> SeverNames { get; set; }
21 }
复制代码
再定义请求结果返回数据，基类HttpResponse内有定义基本参数，状态Success、状态码Code、返回描述信息Message：
1 [DataContract]
2 class RegisterFrpResponse : HttpResponse
3 {
4
5 [DataMember(Name = "correlationId")]
6 public string CorrelationId { get; set; }
7
8 [DataMember(Name = "data")]
9 public FrpRegisterData Data { get; set; }
10
11 /// <summary>
12 /// 是否成功
13 /// </summary>
14 public bool IsSuccess => Success && Code == 200000 && Data != null;
15 }
然后，业务层可以进行简洁、高效率的调用：
var netClient = new NetHttpClient();
var response = await netClient.RequestAsync
如果仅仅只是Data数据，可以只定义数据类型，然后使用泛型HttpResponse作为返回数据。
var response1 = await netClient.RequestAsync<HttpResponse
WebSocket
WebSocket也是一个应用层通信，不同于可以实现俩类协议TCP/UDP的Socket，WebSocket是以HTTP/HTTPS连接、以TCP传输数据。
一旦握手成功，客户端和服务器之间可以进行双向数据传输，可以传输字节数据也可以传输文本内容。
持久连接：WebSocket 是持久化连接，除非主动关闭，否则在整个会话期间连接保持开放。
全双工通信：客户端和服务器可以随时发送数据，通信不再是单向的。使用System.Net.WebSockets.ClientWebSocket类来实现WebSocket通信，通过减少 HTTP 请求/响应的开销、延时较低。
而WebSocket与HttpClient呢，都用于应用层的网络通信，但它们的用途和通信协议是不同的。
HttpClient使用 HTTP 协议，WebSocket使用WebSocket协议，该协议在初始连接时通过 HTTP/HTTPS握手，然后转换为基于TCP通信的WebSocket协议。所以虽然都有使用HTTP协议，但WebSocket后续就切换至基于TCP的全双工通信了
HttpClient基于请求/响应模式，每次通信由客户端向服务器发起请求。WebSocket提供全双工通信，客户端和服务器都可以主动发送数据。
HttpClient主要用于访问 RESTful API、下载文件或者发送HTTP请求。WebSocket主要用于实现低延迟的实时通信，如进程间通信、局域网通信等。
我团队Windows应用所使用的进程间通信，就是基于WebSocketSharp封装的。WebSocketSharp是一个功能全面、易于使用的第三方 WebSocket 库 GitHub - sta/websocket-sharp
至于为啥不直接使用ClientWebSocket。。。是因为当时团队还未切换.NET，使用的是.NETFramework。
后面团队使用的局域网通信基础组件就是用ClientWebSocket了。
下面是我封装的部分WebSocket通信代码，事件发送（广播）、以及监听其它客户端发送过来的事件消息：
1 /// <summary>
2 /// 发送消息
3 /// </summary>
4 /// <typeparam name="TInput">发送参数类型</typeparam>
5 /// <param name="client">目标客户端</param>
6 /// <param name="innerEvent">事件名</param>
7 /// <param name="data">发送参数</param>
8 /// <returns></returns>
9 public async Task<ClientResponse> SendAsync<TInput>(string client, InnerEventItem innerEvent, TInput data)
10 {
11 var message = new ChannelSendingMessage(client, new ClientEvent(innerEvent.EventName, innerEvent.EventId, true), _sourceClient);
12 message.SetData<TInput>(data);
13 return await SendMessageAsync(ChannelMessageType.ClientCommunication, message);
14 }
15
16 /// <summary>
17 /// 订阅消息
18 /// </summary>
19 /// <param name="client">目标客户端</param>
20 /// <param name="innerEvent">事件名称</param>
21 /// <param name="func">委托</param>
22 public ClientSubscribedEvent SubscribeFunc(string client, InnerEventItem innerEvent, Func<ClientResponse, object> func)
23 {
24 var eventName = innerEvent?.EventName;
25 if (string.IsNullOrEmpty(eventName) || func == null)
26 {
27 throw new ArgumentNullException($"{nameof(eventName)}或{nameof(func)}，参数不能为空!");
28 }
29
30 var subscribedEvent = new ClientSubscribedEvent(client, innerEvent, func);
31 SubscribeEvent(subscribedEvent);
32 return subscribedEvent;
33 }
34 /// <summary>
35 /// 订阅消息
36 /// </summary>
37 /// <param name="client">目标客户端</param>
38 /// <param name="innerEvent">事件名称</param>
39 /// <param name="func">委托</param>
40 public ClientSubscribedEvent SubscribeFuncTask(string client, InnerEventItem innerEvent, Func<ClientResponse, Task<object>> func)
41 {
42 var eventName = innerEvent?.EventName;
43 if (string.IsNullOrEmpty(eventName) || func == null)
44 {
45 throw new ArgumentNullException($"{nameof(eventName)}或{nameof(func)}，参数不能为空!");
46 }
47
48 var subscribedEvent = new ClientSubscribedEvent(client, innerEvent, func);
49 SubscribeEvent(subscribedEvent);
50 return subscribedEvent;
51 }
52
53 /// <summary>
54 /// 订阅消息
55 /// </summary>
56 /// <param name="client">目标客户端</param>
57 /// <param name="innerEvent">事件名称</param>
58 /// <param name="action">委托</param>
59 public ClientSubscribedEvent Subscribe(string client, InnerEventItem innerEvent, Action<ClientResponse> action)
60 {
61 var eventName = innerEvent?.EventName;
62 if (string.IsNullOrEmpty(eventName) || action == null)
63 {
64 throw new ArgumentNullException($"{nameof(eventName)}或{nameof(action)}，参数不能为空!");
65 }
66
67 var subscribedEvent = new ClientSubscribedEvent(client, innerEvent, action);
68 SubscribeEvent(subscribedEvent);
69 return subscribedEvent;
70 }
关键词：TCP/UDP，HTTP，Socket，TcpClient/UdpClient，HttpClient，WebSocket
作者：唐宋元明清2188 出处：http://www.cnblogs.com/kybs0/ 本文版权归作者和博客园共有，欢迎转载，但未经作者同意必须在文章页面给出原文连接，否则保留追究法律责任的权利
