C#Socket通信三大问题详解

C# Socket通信三大问题是什么呢？让我们开始讲述：

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C# Socket通信三大问题之数据包界限符问题。

根据原项目中交通部标准，在连续观测站中数据包中，使用﹤﹥两个字符表示有效数据包开始和结束。实际项目有各自的具体技术规范

C# Socket通信三大问题之数据包不连续问题。

在TCP/IP等通信中，由于时延等原因，一个数据包被Socket做两次或多次接收，此时在接收第一个包后，必须保存到TSession的DatagramBuffer中，在以后一并处理

C# Socket通信三大问题包并发与重叠问题。

由于客户端发送过快或设备故障等原因，一次接收到一个半、两个或多个包文。此时，也需要处理、一个半、两个或多个包

先补充异步BeginReceive()回调函数EndReceiveData()中的数据包分合函数ResolveBuffer()。

下面是C# Socket通信三大问题的实例演示：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /// ﹤summary﹥  
    2.   
  
  
  2. /// 1) 报文界限字符为﹤﹥，其它为合法字符,   
    3.   
  
  
  3. /// 2) 按报文头、界限标志抽取报文，可能合并包文  
    4.   
  
  
  4. /// 3) 如果一次收完数据，此时 DatagramBuffer 为空  
    5.   
  
  
  5. /// 4) 否则转存到包文缓冲区 session.DatagramBuffer  
    6.   
  
  
  6. /// ﹤/summary﹥  
    7.   
  
  
  7. private void ResolveBuffer(TSession session, int receivedSize)  
    8.   
  
  
  8. {  
    9.   
  
  
  9. // 上次留下的报文缓冲区非空（注意：必然含有开始字符 ﹤，空时不含 ﹤）  
    10.   
  
  
  10. bool hasBeginChar = (session.DatagramBufferLength ﹥ 0);   
    11.   
  
  
  11.  
    12.   
  
  
  12. int packPos = 0;  // ReceiveBuffer 缓冲区中包的开始位置  
    13.   
  
  
  13. int packLen = 0;  // 已经解析的接收缓冲区大小  
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15. byte dataByte = 0;  // 缓冲区字节  
    16.   
  
  
  16. int subIndex = 0;   // 缓冲区下标  
    17.   
  
  
  17.  
    18.   
  
  
  18. while (subIndex ﹤ receivedSize)  
    19.   
  
  
  19. {  
    20.   
  
  
  20.    // 接收缓冲区数据，要与报文缓冲区 session.DatagramBuffer 同时考虑  
    21.   
  
  
  21.    dataByte = session.ReceiveBuffer[subIndex];  
    22.   
  
  
  22.      
    23.   
  
  
  23.    if (dataByte == TDatagram.BeginChar) // 是数据包的开始字符﹤，则前面的包文均要放弃  
    24.   
  
  
  24.    {  
    25.   
  
  
  25.   // ﹤前面有非空串（包括报文缓冲区），则前面是错包文，防止 AAA﹤A,1,A﹥ 两个报文一次读现象  
    26.   
  
  
  26.   if (packLen ﹥ 0)    
    27.   
  
  
  27.   {  
    28.   
  
  
  28.  Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  // 前面有非空字符  
    29.   
  
  
  29.  Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  // 一个错误包  
    30.   
  
  
  30.  this.OnDatagramError();  
    31.   
  
  
  31.   }  
    32.   
  
  
  32.   session.ClearDatagramBuffer();  // 清空会话缓冲区，开始一个新包  
    33.   
  
  
  33.  
    34.   
  
  
  34.   packPos = subIndex;   // 新包起点，即﹤所在位置  
    35.   
  
  
  35.   packLen = 1;// 新包的长度（即﹤）  
    36.   
  
  
  36.   hasBeginChar = true;  // 新包有开始字符  
    37.   
  
  
  37.    }     
    38.   
  
  
  38.    else if (dataByte == TDatagram.EndChar)  // 数据包的结束字符 ﹥  
    39.   
  
  
  39.    {  
    40.   
  
  
  40.   if (hasBeginChar)  // 两个缓冲区中有开始字符﹤  
    41.   
  
  
  41.   {  
    42.   
  
  
  42.  ++packLen;  // 长度包括结束字符﹥  
    43.   
  
  
  43.  
    44.   
  
  
  44.  // ﹥前面的为正确格式的包，则分析该包，并准备加入包队列  
    45.   
  
  
  45.  AnalyzeOneDatagram(session, packPos, packLen);  
    46.   
  
  
  46.  
    47.   
  
  
  47.  packPos = subIndex + 1;  // 新包起点。注意：subIndex 在循环最后处 + 1  
    48.   
  
  
  48.  packLen = 0;   // 新包长度  
    49.   
  
  
  49.   }  
    50.   
  
  
  50.   else  // ﹥前面没有开始字符，则认为结束字符﹥为一般字符，待后续的错误包处理  
    51.   
  
  
  51.   {  
    52.   
  
  
  52.  ++packLen;  //  hasBeginChar = false;  
    53.   
  
  
  53.   }  
    54.   
  
  
  54.    }  
    55.   
  
  
  55.    else  // 非界限字符﹤﹥，就是是一般字符，长度 + 1，待解析包处理  
    56.   
  
  
  56.    {  
    57.   
  
  
  57.   ++packLen;  
    58.   
  
  
  58.    }  
    59.   
  
  
  59.    ++subIndex;  // 增加下标号  
    60.   
  
  
  60. }  // end while  
    61.   
  
  
  61.  
    62.   
  
  
  62. if (packLen ﹥ 0)  // 剩下的待处理串，分两种情况  
    63.   
  
  
  63. {  
    64.   
  
  
  64.    // 剩下包文，已经包含首字符且不超长，转存到包文缓冲区中，待下次处理  
    65.   
  
  
  65.    if (hasBeginChar && packLen + 
    66.   
  
  
  66. session.DatagramBufferLength ﹤= _maxDatagramSize)  
    67.   
  
  
  67.    {  
    68.   
  
  
  68.   session.CopyToDatagramBuffer(packPos, packLen);  
    69.   
  
  
  69.    }  
    70.   
  
  
  70.    else  // 不含首字符，或超长  
    71.   
  
  
  71.    {  
    72.   
  
  
  72.   Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
    73.   
  
  
  73.   Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
    74.   
  
  
  74.  
    75.   
  
  
  75.   this.OnDatagramError();  
    76.   
  
  
  76.   session.ClearDatagramBuffer();  // 丢弃全部数据  
    77.   
  
  
  77.    }  
    78.   
  
  
  78. }  
    79.   
  
  
  79. }  
    80.

C# Socket通信三大问题之分析包文AnalyzeOneDatagram()函数代码补充如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /// ﹤summary﹥  
    2.   
  
  
  2. /// 具有﹤﹥格式的数据包加入到队列中  
    3.   
  
  
  3. /// ﹤/summary﹥  
    4.   
  
  
  4. private void AnalyzeOneDatagram(  
    5.   
  
  
  5. TSession session, int packPos, int packLen)  
    6.   
  
  
  6. {  
    7.   
  
  
  7. if (packLen + session.DatagramBufferLength ﹥ _maxDatagramSize)    
    8.   
  
  
  8. // 超过长度限制  
    9.   
  
  
  9. {  
    10.   
  
  
  10.    Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
    11.   
  
  
  11.    Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
    12.   
  
  
  12.    this.OnDatagramError();  
    13.   
  
  
  13. }  
    14.   
  
  
  14. else // 一个首尾字符相符的包，此时需要判断其类型  
    15.   
  
  
  15. {  
    16.   
  
  
  16.    Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
    17.   
  
  
  17.    TDatagram datagram = new TDatagram();  
    18.   
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  19.    if (!datagram.CheckDatagramKind())    
    20.   
  
  
  20. // 包格式错误（只能是短期BG、或长期SG包）  
    21.   
  
  
  21.    {  
    22.   
  
  
  22.   Interlocked.Increment(ref _datagramCount);  
    23.   
  
  
  23.   Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
    24.   
  
  
  24.   this.OnDatagramError();  
    25.   
  
  
  25.   datagram = null;  // 丢弃当前包  
    26.   
  
  
  26.    }  
    27.   
  
  
  27.    else  // 实时包、定期包，先解析数据，判断正误，并发回确认包  
    28.   
  
  
  28.    {  
    29.   
  
  
  29.   datagram.ResolveDatagram();  
    30.   
  
  
  30.   if (true)  // 正确的包才入包队列  
    31.   
  
  
  31.   {  
    32.   
  
  
  32.  Interlocked.Increment(ref _datagramQueueCount);  
    33.   
  
  
  33.  lock (_datagramQueue)  
    34.   
  
  
  34.  {  
    35.   
  
  
  35. _datagramQueue.Enqueue(datagram);  // 数据包入队列  
    36.   
  
  
  36.  }  
    37.   
  
  
  37.   }  
    38.   
  
  
  38.   else 
    39.   
  
  
  39.   {  
    40.   
  
  
  40.  Interlocked.Increment(ref _errorDatagramCount);  
    41.   
  
  
  41.  this.OnDatagramError();  
    42.   
  
  
  42.   }  
    43.   
  
  
  43.    }  
    44.   
  
  
  44. }  
    45.   
  
  
  45. session.ClearDatagramBuffer();  // 清包文缓冲区  
    46.   
  
  
  46. } 
    47.

C# Socket通信三大问题之TSession的拷贝转存数据包文的方法CopyToDatagramBuffer()代码如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /// ﹤summary﹥  
    2.   
  
  
  2. /// 拷贝接收缓冲区的数据到数据缓冲区（即多次读一个包文）  
    3.   
  
  
  3. /// ﹤/summary﹥  
    4.   
  
  
  4. public void CopyToDatagramBuffer(int startPos, int packLen)    
    5.   
  
  
  5. {  
    6.   
  
  
  6. int datagramLen = 0;  
    7.   
  
  
  7. if (DatagramBuffer != null) datagramLen =   
    8.   
  
  
  8. DatagramBuffer.Length;  
    9.   
  
  
  9.  
    10.   
  
  
  10. // 调整长度（DataBuffer 为 null 不会出错）  
    11.   
  
  
  11. Array.Resize(ref DatagramBuffer,   
    12.   
  
  
  12. datagramLen + packLen);  
    13.   
  
  
  13.  
    14.   
  
  
  14. // 拷贝到数据就缓冲区  
    15.   
  
  
  15. Array.Copy(ReceiveBuffer, startPos,   
    16.   
  
  
  16. DatagramBuffer, datagramLen, packLen);  
    17.   
  
  
  17. }  
    18.

代码中注释比较详细了，下面指出C# Socket通信三大问题实例开发思路：

使用TSession会话对象的字节数组ReceiveBuffer保存BeginReceiver()接收到的数据，使用字节数组DatagramBuffer保存一次接收后分解或合并的剩下的包文。本项目中，由于是5分钟一个包，正常情况下不需要用到DatagramBuffer数组

处理ReceiveBuffer中的字节数据包时，先考虑DatagramBuffer是否有开始字符﹤。如果有，则当前包文是前个包文的补充，否则前个包文是错误的。正确的包文可能存在于两个缓冲区中，见分析函数AnalyzeOneDatagram()

分析完接收数据包后，剩下的转存到DatagramBuffer中，见函数CopyToDatagramBuffer()

设计时考虑的另一个重要问题就是处理速度。如果自动观测站达到100个，此时5*60=300秒钟就有100个包，即每3秒种一个包，不存在处理速度慢问题。但是，真正耗时的是判断包是否重复！特别地，当设备故障时存在混乱上传数据包现象，此时将存在大量的重复包。笔者采用了所谓的区间判重算法，较好地解决了判重速度问题，使得系统具有很好的可伸缩性（分析算法的论文被EI核心版收录，呵呵，意外收获）。事实上，前年的交通部接收服务器还不具备该项功能，可能是太费时间了。

还有，就是在.NET Framework的托管CLR下，系统本身的响应速度如何？当时的确没有把握，认为只要稳定性和速度满足要求就行了。三年半运行情况表明，系统有良好的处理速度、很好的稳定性、满足了部省要求。

C# Socket通信三大问题的基本内容就向你介绍到这里了，希望对你了解和学习C# Socket通信三大问题有所帮助。

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