此文分為二個部分

[C#] 撰寫非同步方法 TCP socket #1

[C#] 撰寫非同步方法 TCP socket #2

一、前言

在TCP連線中，如果是同步狀態，當SERVER LISTEN 一個埠時，整個程式就會停駐在此，等候用戶傳送資料進來，如果沒資料傳送，整個程式就好像是當掉一樣。當此時別的客戶想連線時，因為插座被佔了，除非 fork另一個程序(或是另開一個應用層的THREAD，否則別想連線，所以一般伺服器的SOCKET 都會以非同步的方法撰寫。

TCP連線主要有分為同步/非同步兩種方法(Synchronous/Asynchronous Methods) [1][2]；在同步方法中，程式一次只能進行一個要求(request)，並且會延遲其他的要求。例如當程式在等候資料傳送進來(Waiting)，執行同步要求的執行緒因等候網路作業完成而無法再執行其他工作，包括使用者介面(UI)執行緒，那麼應用程式就會暫停並停止回應使用者的輸入。

此外，當此時別的客戶端想連線時，因為唯一的一個 Socket已被佔用，無法再接受其他的客戶連線。雖然使用同步的方法從觀念上來說比較容易使用，然而如果應用程式需要保持快速回應、提升延展性及可靠性及達到同時連線的目的，那麼就不應該使用同步封鎖的作業方式。

非同步方法的連線中，程式不會因為等候同步作業完成的執行緒而被封鎖。因為非同步作業（Asynchronous Operation）會在不同的執行緒上（在背景中）執行，所以應用程式可以在呼叫非同步方法（BeginOperationName）的執行緒上繼續執行。這樣的好處是有效率、高雅(不會因等待而暫停)並且能同時和許多個Clients建立連線，缺點是程式碼較不易撰寫。

在C#中，同步及非同步的連線的方法差異如下：

相對的，非同步的連線中，當Server已接受一個Clent的連線時，同時也能接收其他的Clients連線的請求。當其中一個Client傳送資料 時， 該插座Socket會啟動一個回呼CallBack事件，這個回呼事件會執行你所指定的函式(function)，這在C#中叫作delegate，也就 是C++中的指標，而不同的是，在C#中是稱為「物件導向函式指標」，他指向一個函式，本文會對這方面作很多的說明，因為瞭解它是進入中高階程設的里程埤。

二、伺服器端程式

using System.Net;

// 宣告Socket 類 mainSocket 為 class 變數
private Socket mainSocket;
int port=12345;

// 伺服函式
public function Server()
{
  // 實體化 mainSocket
  mainSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

  //建立本機監聽位址及埠號，IPAddress.Any表示監聽所有的介面。
  IPEndPoint ipLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Any, port);

  //socket連繫到該位址
  mainSocket.Bind(ipLocal);

 // 啟動監聽
 //backlog=4 參數會指定可在佇列中等候接收的輸入連接數。若要決定可指定的最大連接數，
   除非同時間的連線非常的大，否則值4應該很夠用。
 mainSocket.Listen(4);

 // 以上完成了SERVER的Listening，BeginAccept() 開啟執行緒準備接收client的要求。
 // 此處的BeginAccept 第一個參數就是當Socket一開始接收到Client的連線要求時，
    立刻會呼叫delegate的OnClientConnect的方法，這個OnClientConnect名稱是我們自己取的，
    你也可以叫用別的名稱。因此我們要另外寫一個OnClientConnect()的函式。
  mainSocket.BeginAccept(new AsyncCallback(OnClientConnect), null);
}

[灰色字是原理說明]

這裡我們先來看BeginAccept的說明：開始非同步作業以接受連入的連接嘗試。
public IAsyncResult BeginAccept (
    AsyncCallback callback,
    Object state
)

就 AsyncCallback 類別而言，他是一個代理人的函數。注意看到的delegate的型別，用淺紅色顯示：
public delegate void AsyncCallback (
     IAsyncResult ar
)

值得注意的，在此AsyncCallback類別中，有一個參數是IAsyncResult ar表示非同步作業(Asynchronous Operation) 的狀態：public interface IAsyncResult
換句話說，在實作OnClientConnect 函數時，他必需引用一個IAsyncResult的參數。這裡的 IAsyncResult 本身是一個介面，即只有定義沒有實作項的類別，他有幾個屬性，我們以後會用到：

• AsyncState 取得符合或包含非同步作業資訊的使用者定義的物件。
• AsyncWaitHandle 取得 WaitHandle，用於等候非同步作業完成。
• CompletedSynchronously 取得非同步作業是否同步完成的指示。
• IsCompleted 取得非同步作業是否已完成的指示。

介面不是本文的重點，所以就先略過。接下來實作 CallBack 的函式。

要觸發 Server() 函式，可以拉一個按鈕，onclick  事件時呼叫他，或是在初始化時呼叫亦可，總之，Server() 執行後，伺服端程式已啟動監聽的工作。

更難的在這裡 [C#] 撰寫非同步方法 TCP socket #2

參考書目

[1] Beej's Guide to Network Programming Using Internet Sockets, Brian 「Beej」 Hall beej@beej.us Version 2.3.23, November 5, 2005

[2] David Makofske, Michael J. Donahoo, Kenneth L. Calvert TCP/IP Sockets in C#: Practical Guide for Programmers, The Practical Guides, Morgan Kaufmann 2004 .

原文 2010-04-02 00:52:54 撰於 97.7~8 間，從論文的一部分整理出來發佈給需要的人參考