C# 套接字编程入门 - 最佳实践

我在这里看到了很多关于套接字的资源。我相信他们都没有涵盖我想知道的细节。在我的应用程序中，服务器执行所有处理并向客户端发送定期更新。

这篇文章的目的是涵盖开发套接字应用程序时所需的所有基本思想并讨论最佳实践。以下是您在几乎所有基于套接字的应用程序中都会看到的基本内容。

1 - 在套接字上绑定和监听

我正在使用以下代码。它在我的机器上运行良好。当我将其部署在真实服务器上时，我还需要注意其他事情吗？

IPHostEntry localHost = Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName());
IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(localHost.AddressList[0], 4444);

serverSocket = new Socket(endPoint.AddressFamily, SocketType.Stream, 
                     ProtocolType.Tcp);
serverSocket.Bind(endPoint);
serverSocket.Listen(10);

2 - 接收数据

我使用了 255 大小的字节数组。那么当我接收超过255字节的数据时，我需要调用receive方法直到获得完整的数据，对吧？获得完整数据后，我需要附加迄今为止收到的所有字节以获取完整消息。那是对的吗？或者有更好的方法吗？

3 - 发送数据并指定数据长度

由于 TCP 中无法找到要接收的消息的长度，因此我计划将长度添加到消息中。这将是数据包的第一个字节。因此客户端系统知道有多少数据可供读取。

还有其他更好的方法吗？

4 - 关闭客户端

当客户端关闭时，它会向服务器发送一条消息指示关闭。服务器将从其客户端列表中删除客户端详细信息。以下是客户端用于断开套接字的代码（消息部分未显示）。

client.Shutdown(SocketShutdown.Both);
client.Close();

有什么建议或问题吗？

5 - 关闭服务器

服务器向所有客户端发送消息指示关闭。每个客户端收到此消息后都会断开套接字。客户端将关闭消息发送到服务器并关闭。一旦服务器收到来自所有客户端的关闭消息，它就会断开套接字并停止侦听。称呼Dispose在每个客户端套接字上释放资源。这是正确的方法吗？

6 - 未知的客户端断开连接

有时，客户端可能会在不通知服务器的情况下断开连接。我处理这个问题的计划是：当服务器向所有客户端发送消息时，检查套接字状态。如果未连接，则从客户端列表中删除该客户端并关闭该客户端的套接字。

任何帮助都会很棒！

由于这是“入门”，我的答案将坚持简单的实现，而不是高度可扩展的实现。在让事情变得更复杂之前，最好先熟悉简单的方法。

1 - 绑定和监听
你的代码对我来说似乎很好，我个人使用：

serverSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 4444));

而不是走 DNS 路线，但我认为这两种方式都不存在真正的问题。

1.5 - 接受客户端连接
只是为了完整性而提及这一点...我假设您正在这样做，否则您将无法执行第 2 步。

2 - 接收数据
我会让缓冲区稍微长于 255 字节，除非您可以预期所有服务器消息最多为 255 字节。我认为您需要一个可能大于 TCP 数据包大小的缓冲区，这样您就可以避免多次读取来接收单个数据块。

我想说选择 1500 字节应该没问题，或者甚至选择 2048 字节就可以了。

或者，也许您可​​以避免使用byte[]存储数据片段，并将服务器端客户端套接字包装在NetworkStream，包裹在BinaryReader，这样您就可以直接从套接字读取消息的组成部分，而不必担心缓冲区大小。

3 - 发送数据并指定数据长度
您的方法可以很好地工作，但它显然需要在开始发送数据包之前轻松计算数据包的长度。

或者，如果您的消息格式（其组件的顺序）的设计方式使得客户端可以随时确定是否应该有更多数据跟随（例如，代码 0x01 意味着下一个将是一个 int 和一个字符串，代码 0x02 表示接下来是 16 个字节，等等）。结合NetworkStream对于客户端的方法来说，这可能是一个非常有效的方法。

为了安全起见，您可能需要添加对收到的组件的验证，以确保您只处理合理的值。例如，如果您收到长度为 1TB 的字符串的指示，则可能在某处出现数据包损坏，关闭连接并强制客户端重新连接并“重新开始”可能会更安全。这种方法为您提供了非常好的包罗万象的行为，以防出现意外故障。

4/5 - 关闭客户端和服务器
就我个人而言，我会选择Close没有进一步的消息；当连接关闭时，您将在连接另一端的任何阻塞读/写上遇到异常，您必须满足这一点。

由于无论如何您都必须考虑“未知的断开连接”以获得可靠的解决方案，因此使断开连接变得更加复杂通常是毫无意义的。

6 - 未知的断开连接
我什至不相信套接字状态......连接可能会在客户端/服务器之间的路径上的某个地方终止，而客户端或服务器都没有注意到。

判断连接意外终止的唯一有保证的方法是当您下次尝试send沿着连接的东西。此时，如果连接出现任何问题，您总是会收到指示失败的异常。

因此，检测所有意外连接的唯一万无一失的方法是实现“ping”机制，理想情况下客户端和服务器将定期向另一端发送一条消息，该消息只会产生一条响应消息，表明该连接收到“ping”。

为了优化不必要的 ping，您可能需要一个“超时”机制，仅当在设定的时间内没有从另一端收到其他流量时才发送 ping（例如，如果来自另一端的最后一条消息）服务器已超过 x 秒，客户端发送 ping 以确保连接没有在没有通知的情况下终止）。

更先进
如果您想要高可扩展性，则必须研究所有套接字操作（接受/发送/接收）的异步方法。这些是“开始/结束”变体，但使用起来要复杂得多。

我建议不要尝试此操作，直到您安装了简单版本并可以使用。

另请注意，如果您不打算扩大规模超过几十个客户端，那么无论如何这实际上都不会成为问题。只有当您打算扩展到数千或数十万个连接的客户端，同时又不想让您的服务器彻底崩溃时，异步技术才是真正必要的。

我可能已经忘记了一大堆其他重要的建议，但这应该足以让你开始一个相当健壮和可靠的实现