5.4 异步TCP编程(二)

Wesley13
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    5.4.2 异步TCP应用编程的一般方法(本节可以忽略)

    使用异步TCP编程时,除了套接字有对应的异步操作方式外,_TcpListener_和_TcpClient_类均提供了返回结果为_IAsyncResult_类型的异步操作的方法。

    1、BeginAcceptTcpClient方法和EndAcceptTcpClient方法

    _BeginAcceptTcpClient_方法和_EndAcceptClient_方法包含在System.Net.Sockets命名空间下的_TcpListener_类中。在异步TCP应用编程中,服务器程序可以使用_TcpListener_类提供的_BeginAcceptTcpClient_方法开始接受新的客户端连接请求。程序中调用_BeginAcceptTcpClient_方法后,系统自动创建一个单独的线程,并利用线程池运行该线程,在该方法没有完成之前,程序员随时可以通过_IAsyncResult_接口判断该线程的异步操作是否完成,方法原型为:

public IAsyncResult BeginAcceptTcpClient(AsyncCallback callback, object state);

其中:参数1为AsyncCallback类型的委托;参数2为Object类型,用于将状态信息传递给委托调用的方法。例如:

AsyncCallback callback = new AsyncCallback(AcceptClient);
tcpListener.BeginAcceptTcpClient(callback , tcpListener);

    程序执行_BeginAcceptTcpClient_方法后,会立即在线程池中自动创建一个线程,同时在该线程中监听客户端连接请求。一旦接受了 客户端连接请求,就通过委托执行相应的方法,并返回状态信息。这里我们将委托自动调用的方法命名为AcceptClient。在程序中,定义该方法的格式为:

void AcceptClient(IAsyncResult ar)
{
    回调代码
}

    方法中传递的参数只有一个,而且必须是_IAsyncResult_类型的接口,它表示异步操作的状态,如果有多个状态需要传递,可以将其事先封装到某个类中。由于我们定义了委托提供的方法(即_AcceptClient_方法),因此在异步操作完成后,系统会自动将状态信息从关联的 _BeginAcceptTcpClient_方法传递到自定义的_AcceptClient_方法。注意在回调代码中,必须调用_EndAcceptTcpClient_方法完成客户端连接。关键代码为:

void AcceptClient(IAsyncResult ar)
{
    ...
    TcpListener myListener = (TcpListener)ar.AsyncState;
    TcpClient client = myListener.EndAcceptTcpClient(ar);
    ...
}

    程序执行 _EndAcceptTcpClient_方法后,会自动完成客户端连接请求,并返回 _TcpClient_对象,接下来就可以利用这个对象与客户端进行通信了。

     默认情况下,程序执行BeginAcceptTcpClient方法后,在该方法返回状态信息之前,不会像同步TCP方式那样被阻塞等待客户端连接,而是继续往下执行。如果希望在其返回状态信息之前阻塞当前线程的执行,可以调用ManualResetEvent对象的WaitOne方法。

    2、BeginConnect方法和EndConnect方法

    _BeginConnect_方法和_EndConnect_方法包含在命名空间System.Net.Sockets下的_TcpClient_类和_Socket_类中,这里我们只讨论TcpClient类中的方法。

    在异步TCP应用编程中,_BeginConnect_方法通过异步方式向远程主机发出连接请求。该方法有3种重载的形式,方法原型为:

public IAsyncResult BeginConnect(IPAddress address, int port, AsyncCallback requestCallback, 
object state);
public IAsyncResult BeginConnect(IPAddress[] addresses, int port, AsyncCallback requestCallback, 
object state);
public IAsyncResult BeginConnect(string host, int port, AsyncCallback requestCallback, 
object state);

    参数中的address为远程主机的IPAddress对象;port为远程主机的端口号;requestCallback为_AsyncCallback_类型的委托;state为包含连接操作的相关信息,当操作完成时,此对象会被传递给requestCallback委托。

    在_BeginConnect_方法操作完成前,调用该方法的线程不会阻塞,系统会自动用独立的线程来执行该方法,直到与远程主机连接成功或抛出异常。

    调用_BeginConnect_方法后,只有在调用了_EndConnect_方法之后才算执行完毕。因此程序中需要在提供给requestCallback委托调用的方法中调用TcpClient对象的_EndConnect_方法。关键代码为:

...
AsyncCallback requestCallback = new AsyncCallback(FinishConnect);
tcpClient.BeginConnect(远程主机IP或域名, 远程主机端口号, requestCallback, tcpClient);
...
void FinishConnect(IAsyncResult ar)
{
    ...
    tcpClient = (TcpClient)ar.AsyncState;
    client.EndConnect(ar);
    ...
}

在自定义的_FinishConnect_方法中,通过获取的状态信息得到新的_TcpClient_类型的对象,并调用_EndConnect_完成连接请求。

    3、异步发送和接收数据

    本机成功地和远程主机建立连接后,可以用System.Net.Sockets命名空间下_NetworkStream_对象的_BeginWrite_方法发送数据,用_BeginRead_方法接收数据。方法原型为:

public override IAsyncResult BeginWrite(byte[] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, object state);
public override IAsyncResult BeginRead(byte[] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, object state);

其中buffer为字节数组,对 _BeginWrite_方法来说,表示用来存放要发送的数据,对 _BeginRead_方法来说,用于存储从 _NetworkStream_读取的数据;offset用来存放要发送或读取的数据在缓冲区中的起始位置;size用来存放发送或接收数据的字节数;callback是异步回调类型的委托,state包含状态信息。

    但是,使用这种方式发送或接收数据,解决TCP的无消息边界问题非常麻烦,因此我们一般不直接使用_NetworkStream_提供的这些方法,而是使用_StreamReader_、_StreamWriter_、_BinaryReader_、_BinaryWriter_来收发数据,但由于这些类只提供了同步的方法,因此我们还需要学习另一种技术,即使用异步方式调用同步方法。

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