KY-RTI分布仿真技术：第八章 Visual C#程序设计

2023-05-16

第八章 Visual C#程序设计

本章讲述如何基于Visual C#设计ping、pong程序。本质上是对上一章Visual C++程序的一次成功移植。对于不同的程序设计语言而言，基于HLA/RTI设计仿真应用的方法都差不多，而关键在于RTI软件能否支持相应程序设计语言的开发，用户关心一下调用接口即可，通过调用接口可以设计形式多样的程序。与C++调用接口的一个显著区别在于句柄和时间的表示，Visual C#中的各种句柄全部用int表示，各类时间则用double表示。Visual C#与Java编程风格相似，开发的仿真程序可以相互借鉴。

8.1需求分析

开发2个程序，一个为ping，一个为pong；两者都不使用tick服务。

这两个程序就像2个人打乒乓球一样，1个程序向另一个程序发送1个事件；另一个人收到事件后再给对方发送1个事件；如此循环往复。

8.2项目设计

按照需求，将要开发的两个程序叫做ping-notick和pong-notick。该项目与时间无关，不需要时间管理服务。本项目采用交互类，并借用KY-RTI的bin目录下已有的chat.fed文件来传输交互。该交互类名为chat，有name和sentence两个参数，如下列代码所示。

class chat { //交互类

string name; //参数

string sentence; //参数

}

在本项目中，两个程序的name分别设为“ping”和“pong”；sentence为要传输的字符串，其长度可变，具体的值由用户输入确定。

在本项目中存在一个问题，两个程序总有一个程序先启动，另一个后启动；先启动的程序需要等待另一个程序启动后再协同仿真。基于KY-RTI开发的仿真成员是面向多线程的，主线程负责向RTI发送请求；回调线程负责从RTI接收请求。本项目让ping-notick先启动，通过一个布尔变量来确定回调线程是否收到了回调消息，当收到了第1个回调消息时，表明pong-notick也已经启动了；pong-notick也通过一个布尔变量来确定回调线程是否收到了回调消息。

8.3 ping-notick代码设计

该程序由Program.cs和HwFederateAmbassador.cs两个文件组成。前者负责发送交互，后者负责从RTI接收交互，两者在执行时处于2个独立的线程中。在Program.cs中定义了2个类：Definitions和Program。Definitions类定义了一组静态变量，由主线程和回调线程共享，相当于C++语言中的全局变量，这与Java很像。

Program.cs代码说明：

12-24行：定义Definitions类；

14行：定义变量STEP，用来表示发送多少次交互后仿真结束，初始值为100；

15行：发送1个交互时要传输的字节数；

19-21行：定义交互类及其参数句柄变量；

35-41行：输入要传输的字节数；

43-49行：输入要发送的交互数；

58-64行：创建联邦执行；

66-81行：加入联邦执行；

88-92行：获取交互类及其参数句柄；

95行：公布交互类，只有公布之后才能够向RTI发送交互；

97行：订购交互类，只有订购之后才能够从RTI收到其他人的聊天内容；

99-102行：根据要发送的字节数生成字符串；

104-113行：生成要传输的交互信息，将name和sentence打包，后面直接调用sendInteraction发送；

123-132行：循环操作，每次等待回调线程收到交互，然后发送1个交互；

131-133行：如果发送的交互数不等于接收的交互数,则循环等待；

144-153行：退出联邦执行，不再参加仿真；

162-175行：销毁联邦。如果是最后一个仿真成员执行该操作，则整个仿真结束。

表8.1 Visual C# ping-notick示例：program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using RTI;
using MID; //定义数据类型，例如HandleValuePair;
using System.Threading; //for sleep
using MYFED;
namespace test
{
class Definitions
{
public static int STEP = 100;
public static int data_size = 1024;
public static int receivedInteractions = 0; //收到多少个交互
//定义交互类句柄和参数句柄
public static int hChatClass = -1; //对应chat.xml中的chat交互类
public static int hChatName = -1; //对应chat交互类的name参数
public static int hChatSentence = -1; //对应chat交互类的sentence参数
public static bool received = false; //收到1个交互
}
class Program
{
static void Main(string[] args) {
RTI.RTIambassador rti = null;
string federationExecutionName = "chat"; //联盟名称
string FEDfile = "chat.fed"; //FED文件
string federateType = "ping"; //盟员名称
Console.WriteLine("请输入要传输的字节数:"); //ping和pong要一致
Definitions.data_size = int.Parse(Console.ReadLine());
if (Definitions.data_size <= 0) {
Console.WriteLine("字节数不正确");
return;
}
Console.WriteLine("请输入交互次数："); //ping和pong要一致
Definitions.STEP = int.Parse(Console.ReadLine());
if (Definitions.STEP < 1) {
Console.WriteLine("交互次数不正确");
return;
}
try {
rti = new RTI.RTIambassador(); // libRTI provided
MYFED.HwFederateAmbassador myfed = new MYFED.HwFederateAmbassador(); // User-defined
RTI.FederateAmbassador fedAmb = (RTI.FederateAmbassador)myfed;
int federateId;
try {
rti.createFederationExecution(federationExecutionName, FEDfile);
} catch ( RTI.FederationExecutionAlreadyExists ) {
Console.WriteLine("FED_HW: Note: Federation execution already exists.");
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Failed to create federation execution.");
}
try {
Console.WriteLine("FED_HW: JOINING FEDERATION EXECUTION: ");
federateId = rti.joinFederationExecution( federateType,
federationExecutionName,
ref fedAmb);
} catch (RTI.FederateAlreadyExecutionMember) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: federate already exists in the Federation Execution " + federationExecutionName+".");
return;
} catch (RTI.FederationExecutionDoesNotExist) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Federation Execution does not exists.");
return;
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Failed to join federation execution.");
return;
}
Console.WriteLine("FED_HW: JOINED SUCCESSFULLY: : Federate Handle = " + federateId);
//
//获取交互类句柄
Definitions.hChatClass = rti.getInteractionClassHandle("chat");
//获取交互类参数句柄
Definitions.hChatName = rti.getParameterHandle("name", Definitions.hChatClass);
Definitions.hChatSentence = rti.getParameterHandle("sentence", Definitions.hChatClass);
//公布交互类，这样可以向RTI发送信息
rti.publishInteractionClass(Definitions.hChatClass);
//定购交互类，这样可以接受来自其它发布者的信息
rti.subscribeInteractionClass(Definitions.hChatClass);
string szSentence = "";
for(int i=0; i<Definitions.data_size; i++) {
szSentence+="a";
}
HandleValuePair[] pParams = new HandleValuePair[2];
// Add Name
pParams[0] = new HandleValuePair();
pParams[0].aHandle = Definitions.hChatName;
pParams[0].aValue = federateType;
// Add Sentence
pParams[1] = new HandleValuePair();
pParams[1].aHandle = Definitions.hChatSentence;
pParams[1].aValue = szSentence;
for (int i = 0; i < Definitions.STEP; i++) {
while (!Definitions.received) {
Thread.Sleep(1); //睡眠1豪秒
}
Definitions.received = false; //不要放到rti.sendInteraction之后
//发送交互，所有定购者(不包括自己)都会在HwFederateAmbassador.cpp中的receiveInteraction服务中收到该交互。
try {
rti.sendInteraction(Definitions.hChatClass, pParams, "");
} catch(Exception) {
Console.WriteLine("error for send interaction");
}
}
while (Definitions.STEP != Definitions.receivedInteractions) { //如果发送的交互数不等于接收的交互数,则循环等待
Thread.Sleep(1000); //睡眠1秒
}
//如果程序正常退出,则表明发送的交互数等于接收的交互数,没有丢失消息.
} catch (RTI.ConcurrentAccessAttempted e) {
Console.WriteLine(e.Message);
return;
} catch (Exception e) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: this program meets an exception."+e.Message);
return;
}
try {
Console.WriteLine("FED_HW: RESIGN FEDERATION EXECUTION CALLED");
rti.resignFederationExecution(
ResignAction.DELETEOBJECTSANDRELEASEATTRIBUTES);
Console.WriteLine("FED_HW: SUCCESSFUL RESIGN FEDERATION EXECUTION CALLED");
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: resign federation execution");
return;
}
//------------------------------------------------------
// Destroy the federation execution in case we are the
// last federate. This will not do anything bad if there
// other federates joined. The RTI will throw us an
// exception telling us that other federates are joined
// and we can just ignore that.
//------------------------------------------------------
try {
Console.WriteLine("FED_HW: DESTROY FEDERATION EXECUTION CALLED");
rti.destroyFederationExecution(federationExecutionName);
Console.WriteLine("FED_HW: SUCCESSFUL DESTROY FEDERATION EXECUTION CALLED");
} catch (RTI.FederatesCurrentlyJoined) {
Console.WriteLine("FED_HW: FederatesCurrentlyJoined");
return;
} catch (RTI.FederationExecutionDoesNotExist) {
Console.WriteLine("FED_HW: FederationExecutionDoesNotExist");
return;
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: destroy federation execution");
return;
}
}
}
}

HwFederateAmbassador.cs代码说明：

12-14行：由于不处理时间参数，因此如果接收到这种类型的receiveInteraction交互，则直接调用不带时间参数的服务来统一处理；

16-20行：通知主线程收到交互。

表8.2 Visual C#示例：HwFederateAmbassador.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using MID; //定义数据类型，例如HandleValuePair
using test;
namespace MYFED
{
public class HwFederateAmbassador : RTI.FederateAmbassador
{
public override void receiveInteraction(int theInteraction, HandleValuePair[] theParameters, double theTime, string theTag, EventRetractionHandle theHandle) {
receiveInteraction(theInteraction, theParameters, theTag);
}
public override void receiveInteraction(int theInteraction, HandleValuePair[] theParameters, string theTag) {
Definitions.receivedInteractions++;
Console.WriteLine(Definitions.receivedInteractions+" received an interaction from pong");
Definitions.received = true;
}
}
}

8.4 pong-notick代码设计

Program.cs代码说明：

12-24行：定义Definitions类；

14行：定义变量STEP，用来表示发送多少次交互后仿真结束，初始值为100；

15行：发送1个交互时要传输的字节数；

19-21行：定义交互类及其参数句柄变量；

35-41行：输入要传输的字节数；

43-49行：输入要发送的交互数；

58-64行：创建联邦执行；

66-81行：加入联邦执行；

86-90行：获取交互类及其参数句柄；

93行：公布交互类，只有公布之后才能够向RTI发送交互；

95行：订购交互类，只有订购之后才能够从RTI收到其他人的聊天内容；

97-100行：根据要发送的字节数生成字符串；

102-111行：生成要传输的交互信息，将name和sentence打包，后面直接调用sendInteraction发送；

113-127行：循环操作，每次发送1个交互，然后等待回调线程收到交互；

129-131行：如果发送的交互数不等于接收的交互数,则循环等待；

142-151行：退出联邦执行，不再参加仿真；

160-173行：销毁联邦。如果是最后一个仿真成员执行该操作，则整个仿真结束。

表8.3 Visual C# pong示例：Program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using RTI;
using MID; //定义数据类型，例如HandleValuePair;
using System.Threading; //for sleep
using MYFED;
namespace test
{
class Definitions
{
public static int STEP = 100;
public static int data_size = 1024;
public static int receivedInteractions = 0; //收到多少个交互
//定义交互类句柄和参数句柄
public static int hChatClass = -1; //对应chat.xml中的chat交互类
public static int hChatName = -1; //对应chat交互类的name参数
public static int hChatSentence = -1; //对应chat交互类的sentence参数
public static bool received = false; //收到1个交互
}
class Program
{
static void Main(string[] args) {
RTI.RTIambassador rti = null;
string federationExecutionName = "chat"; //联盟名称
string FEDfile = "chat.fed"; //FED文件
string federateType = "pong"; //盟员名称
Console.WriteLine("请输入要传输的字节数:"); //ping和pong要一致
Definitions.data_size = int.Parse(Console.ReadLine());
if (Definitions.data_size <= 0) {
Console.WriteLine("字节数不正确");
return;
}
Console.WriteLine("请输入交互次数："); //ping和pong要一致
Definitions.STEP = int.Parse(Console.ReadLine());
if (Definitions.STEP < 1) {
Console.WriteLine("交互次数不正确");
return;
}
try {
rti = new RTI.RTIambassador();
MYFED.HwFederateAmbassador myfed = new MYFED.HwFederateAmbassador();
RTI.FederateAmbassador fedAmb = (RTI.FederateAmbassador)myfed;
int federateId;
try {
rti.createFederationExecution(federationExecutionName, FEDfile);
} catch ( RTI.FederationExecutionAlreadyExists) {
Console.WriteLine("FED_HW: Note: Federation execution already exists.");
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Failed to create federation execution.");
}
try {
Console.WriteLine("FED_HW: JOINING FEDERATION EXECUTION: ");
federateId = rti.joinFederationExecution( federateType,
federationExecutionName,
ref fedAmb);
} catch (RTI.FederateAlreadyExecutionMember) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: federate already exists in the Federation Execution " + federationExecutionName+".");
return;
} catch (RTI.FederationExecutionDoesNotExist) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Federation Execution does not exists.");
return;
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: Failed to join federation execution.");
return;
}
/
//获取交互类句柄
Definitions.hChatClass = rti.getInteractionClassHandle("chat");
//获取交互类参数句柄
Definitions.hChatName = rti.getParameterHandle("name", Definitions.hChatClass);
Definitions.hChatSentence = rti.getParameterHandle("sentence", Definitions.hChatClass);
//公布交互类，这样可以向RTI发送信息
rti.publishInteractionClass(Definitions.hChatClass);
//定购交互类，这样可以接受来自其它发布者的信息
rti.subscribeInteractionClass(Definitions.hChatClass);
string szSentence = "";
for(int i=0; i<Definitions.data_size; i++) {
szSentence+="a";
}
HandleValuePair[] pParams = new HandleValuePair[2];
// Add Name
pParams[0] = new HandleValuePair();
pParams[0].aHandle = Definitions.hChatName;
pParams[0].aValue = federateType;
// Add Sentence
pParams[1] = new HandleValuePair();
pParams[1].aHandle = Definitions.hChatSentence;
pParams[1].aValue = szSentence;
for (int i = 0; i < Definitions.STEP; i++) {
Definitions.received = false; //不要放到rti.sendInteraction之后
//发送交互，所有定购者(不包括自己)都会在HwFederateAmbassador.cpp中的receiveInteraction服务中收到该交互。
try {
rti.sendInteraction(Definitions.hChatClass, pParams, "");
} catch(Exception) {
Console.WriteLine("error for send interaction");
}
while (!Definitions.received) {
Thread.Sleep(1); //睡眠1豪秒
}
}
while (Definitions.STEP != Definitions.receivedInteractions) { //如果发送的交互数不等于接收的交互数,则循环等待
Thread.Sleep(1000); //睡眠1秒
}
//如果程序正常退出,则表明发送的交互数等于接收的交互数,没有丢失消息.
} catch (RTI.ConcurrentAccessAttempted e) {
Console.WriteLine(e.Message);
return;
} catch (Exception e) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: this program meets an exception."+e.Message);
return;
}
try {
Console.WriteLine("FED_HW: RESIGN FEDERATION EXECUTION CALLED");
rti.resignFederationExecution(
ResignAction.DELETEOBJECTSANDRELEASEATTRIBUTES);
Console.WriteLine("FED_HW: SUCCESSFUL RESIGN FEDERATION EXECUTION CALLED");
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: resign federation execution");
return;
}
//------------------------------------------------------
// Destroy the federation execution in case we are the
// last federate. This will not do anything bad if there
// other federates joined. The RTI will throw us an
// exception telling us that other federates are joined
// and we can just ignore that.
//------------------------------------------------------
try {
Console.WriteLine("FED_HW: DESTROY FEDERATION EXECUTION CALLED");
rti.destroyFederationExecution(federationExecutionName);
Console.WriteLine("FED_HW: SUCCESSFUL DESTROY FEDERATION EXECUTION CALLED");
} catch (RTI.FederatesCurrentlyJoined /* e */ ) {
Console.WriteLine("FED_HW: FederatesCurrentlyJoined");
return;
} catch (RTI.FederationExecutionDoesNotExist) {
Console.WriteLine("FED_HW: FederationExecutionDoesNotExist");
return;
} catch (Exception) {
Console.WriteLine("FED_HW: ERROR: destroy federation execution");
return;
}
}
}
}

HwFederateAmbassador.cs代码说明：

12-14行：由于不处理时间参数，因此如果接收到这种类型的receiveInteraction交互，则直接调用不带时间参数的服务来统一处理；

16-20行：通知主线程收到交互。

表8.4 Visual C# pong示例：HwFederateAmbassador.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using MID; //定义数据类型，例如HandleValuePair
using test;
namespace MYFED
{
public class HwFederateAmbassador : RTI.FederateAmbassador
{
public override void receiveInteraction(int theInteraction, HandleValuePair[] theParameters, double theTime, string theTag, EventRetractionHandle theHandle) {
receiveInteraction(theInteraction, theParameters, theTag);
}
public override void receiveInteraction(int theInteraction, HandleValuePair[] theParameters, string theTag) {
Definitions.receivedInteractions++;
Console.WriteLine(Definitions.receivedInteractions + " received an interaction from ping");
Definitions.received = true;
}
}
}

8.5编译运行

下面以Visual C# 2010为例说明编译运行过程。

第1步：编译。以ping-notick程序为例说明，pong-notick程序的设置与此相同。

（1）选择左侧“ping-notick”根节点，按右键选择“属性”，打开属性对话框。

图8.1 选择项目属性

（2）设置项目属性。通常取缺省值，但也有用户可能有特殊要求。譬如，在Visual C# 2010下，KY-RTI为.Net Framework 3.5和.Net Framework 4两种目标框架提供支持。

图8.2 设置目标框架

（3）添加引用。选择左侧“引用”节点，按右键选择“添加引用”。通过“浏览”找到KY-RTI\lib目录下的.dll文件，选择自己需要的.dll文件。

图8.3 添加引用

图8.4 浏览引用库

第2步：编译，生成可执行程序。

第3步：启动KY-RTI。注意，KY-RTI的IP地址和端口号要与RTI.rid一致。

第4步：开启两个终端，分别运行ping-notick和pong-notick这2个仿真成员，开始仿真。如图8.5和图8.6所示。在这个例子中，每次传输的字节数为100个字节，一共来回10次。另外，基于Visual C#开发程序，则程序不需要调用tick服务，否则会有1个警告。

图8.5 ping-notick运行结果

图8.6 pong-notick运行结果

KY-RTI的Linux、Windows版本和源码请联系作者:walt_lbq@163.com

KY-RTI分布仿真技术：前言

KY-RTI分布仿真技术：第一章简介

KY-RTI分布仿真技术：第二章系统安装

KY-RTI分布仿真技术：第三章 KY-OMT对象模型模板工具

KY-RTI分布仿真技术：第四章 C++程序设计

KY-RTI分布仿真技术：第五章 Qt程序设计

KY-RTI分布仿真技术：第六章 Java程序设计

KY-RTI分布仿真技术：第七章 Visual C++程序设计

KY-RTI分布仿真技术：第八章 Visual C#程序设计

KY-RTI分布仿真技术：第九章综合演示

KY-RTI分布仿真技术：附录1 分组聊天（HLA数据分发管理的应用）

KY-RTI分布仿真技术：附录2 大联邦（构建1000个成员的HLA/RTI仿真系统）

KY-RTI分布仿真技术：附录3 国产化（操作系统+CPUs）

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