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【Stream—7】NetworkStream相关知识分享

2019年11月28日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论
一、NetworkStream的作用 和先前的流有所不同,NetworkStream的特殊性可以在它的命名空间中得以了解(System.Net.Sockets),聪明的你马上就会反应过来:既然是在网络中传输的流,那必然有某种协议或者规则约束他,不错,这种协议就是Tcp/Ip协议。这个是什么东西?别急 ...

一、networkstream的作用

和先前的流有所不同,networkstream的特殊性可以在它的命名空间中得以了解(system.net.sockets),聪明的你马上就会反应过来:既然是在网络中传输的流,那必然有某种协议或者规则约束他,不错,这种协议就是tcp/ip协议。这个是什么东西?别急,我先让大家了解以下networkstream的作用:如果服务器和客户端之间基于tcp连接的,他们之间能够依靠一个稳定的字节流进行相互传输信息,这也是networkstream的最关键的作用,有了这个神奇的协议,networkstream便能向其他流一样在网络中(进行点对点的传输),这种传输的效率和速度是非常高的(udp也很快,稍后再介绍),如果大家对这个概念还不是很清晰的话,别怕,后文中我会更详细的说明。

这里有5点大家先了解以下就行:

1、networkstream只能在具有tcp/ip协议之中,如果用在udp中编译不报错,会报异常。

2、networkstream是面向连接的。

3、在网络中利用流的形式传递信息。

4、必须借助socket(也称之为流式socket),或者使用一些返回的返回值,例如tcpclient类的getstream方法。

5、用法和普通流方法几乎一模一样,但具有特殊性。

二、简单介绍一下tcp/ip协议和相关层次

提到协议相信许多初学者或者没搞过这块的朋友会一头雾水,不过别怕,协议也是人定的,肯定能搞懂:

其实协议可以这么理解,是人为制定的为某个活动定义的一系列规则和约束,就好比足球比赛的红牌黄牌,这是由世界足联制定的协议或者规范,一旦不按这个协议,足球赛肯定会一片混乱。

进入正题:

tcp/ip

全称:transmission control protocol/internet protocol(传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议)

这个便是互联网通信中的最基本协议,tcp/ip定义了电子设备如何进入到互联网,以及数据如何在互联网中传递。既然有了协议,但是空头支票还是不行的,就好比足联制定了这些规则,但是没有裁判在球场上来实施这些规则一样,tcp/ip协议也有它自己的层次结构,关于他的层次结构,大家看图就能明白:

 

 发送数据:

大家不用刻板的取理解这个协议,我还是用我们最普通的浏览网页来给大家讲解一下,首先,打开浏览器输入一个url,这时候,应用成会判断这个要求是否是http的,然后,http会将请求信息交给传输层来执行,传输层主要负责信息流的格式化并且提供一个可靠的传输,这时候,tcp和udp这两个协议在这里起作用了,tcp协议规定:接收端必须发回确认,并且加入分组丢失,必须重新发送,接着网络层得到这些需要发送的数据,(网络中的ip协议非常重要,不仅是ip协议,还有arp协议(查找远程主机mac地址)),这时候网络层会命令网络接口层取发送这些信息(ip层主要负责的是在节点之间的数据报传送,这里的节点是一台网络设备,比如计算机,大家便可以理解为网络接口层的设备),最终将请求数据发送至远程网站主机后等待远程主机发送来信息。

接收数据:

好了,远程网站主机会根据请求信息(ip,数据报等等)发送一系列的网页数据通过网线或者无线路由,回到网络接口层,然后逐级上报,通过网络层的ip然后通过传输层的一系列格式化,最终通过http返回至浏览器显示网页了。

基于篇幅的关系,还有其他的协议大家可以自行去了解学习,相信园子里很多大神都写过关于http协议的博文,大家也可以去学习一下。

三、简单说明一下tcp和udp的区别

tcp:

1、tcp是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接

2、tcp提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性

udp:

1、udp是面向无连接的通信协议,udp数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送

2、udp通讯时,不需要接受方确认,属于不可靠传输,可能会出现丢包现象,实际应用中要求在程序员编程验证。

3、由于上述2点的关系,udp传输速度更快,但是安全性比较差,很容易发生未知的错误,所以本章的networkstream无法使用在udp的功能上。

四、简单介绍下套接字(socket)的概念

关于socket的概念和功能可能可以写很长的一篇文章来介绍,这里大家把socket理解tcp/ip协议的抽象,并且能够实现tcp/ip协议栈的工具就行,换句话说,我们可以利用socket实现客户端和服务端双向通信,同样,对于socket最关键的理解还没到位,很多新人或者不常用的朋友会问:socket功能到底时什么?怎么工作的?

再次举个例子,女朋友打电话给我,我可以选择接通或者拒绝,如果我接了她的电话,也就是说,我和她通过电话连接(connect),那电话就是“socket”,女友和我都可以时客户端或者服务端,只要点对点就行,我们的声音通过电话传递,但是具体传输内容不归socket管辖,socket的直接任务可以归纳为以下几点:

1、创建客户端或服务端

2、服务端或客户端监听是否有服务端或客户端传来的连接信息(listening)

3、创建点对点连接(connect)

4、发送accept信息给对方,表示两者已经建立连接,并且可以相互传递信息了(send)

5、具体发送什么信息内容不是socket管辖的范围,但是必须是socket进行发送的动作

6、统里可以通过socket去接收对方发来的信息,并加以处理

后面我们会简单的写一个socket的示例

五、简单介绍下tcpclient、tcplistener、ipendpoint类的作用

1、tcpclient

此类事微软基于tcp封装类,用于简化tcp客户端的开发,主要通过构造带入主机地址或者ipendpoint对象,然后调用connect进行和服务器点对点的连接,连接成功后通过getstream方法返回networkstream对象。

2、tcplistener

此类也是微软基于tcp封装类,用于监听服务器或者客户端的连接请求,一旦有连接请求信息,理解交给tcpclient的accepttcpclient方法捕获,start方法用于开始监听。

3、ipendpoint

处理ip地址和端口的封装类

4、ipaddress

提供包含计算机在ip网络上的地址的工具类

六、使用networkstream的注意事项和局限性

从这里开始,才真正的介绍networkstream,但前面的一再说明networkstream背后那个必须掌握的知识点,这样才能在实际变成过程中很快上手,毕竟networkstream的工作环境和其他流有很大的差别,再回到第一节关于networkstream的知识点,在使用时有几点必须注意:

1、再次强调networkstream是稳定的,面向连接的,所以它只适用tcp协议的环境下工作,所以一旦在udp环境中,虽然编译不会报错,但是会跳出异常。

2、我们可以通过networkstream简化socket开发

3、如果要建立networkstream一个新的实例,则必须使用已经连接的socket

4、networkstream使用后不会自动关闭提供的socket,必须使用networkstream构造函数时是定的socket所有权(networkstream的构造函数中设置)

5、networkstream支持异步读写操作。

networkstream的局限性:

1、可惜的是networkstream基于安全上的考虑不支持position属性或seek方法,寻找或改变流的位置,如果吃土强行使用会报出notsupport的异常

2、支持传递数据的种类没有直接使用socket来的多。

七、networkstream的构造

1、networkstream(socket socket):

为制定的scoket创建networkstream类的新实例

2、networkstream(socket socket,boolean ownssocket):

用来指定socket所属权为是定的socket,ownssocket表示指示networkstream是否拥有该socket

3、networkstream(socket socket,fileaccess fileaccess):

用指定的访问权限为指定的socket创建fileaccess值得按位组合,这些值指定授予所低通得scoket上的networkstream的访问类型

4、networkstream(socket socket,fileaccess fileaccess,boolean ownssocket):

以上就是networkstream常用的几个构造

对于networkstream构造函数的理解相信大家经过前文的解释也能够掌握了,但是有几点必须强调以下

1、如果用构造产生networkstream的实例,则必须使用连接的socket

2、如果该networkstream拥有对socket的所有权,则在使用networkstream的close方法时,会同时关闭socket,否则关闭networkstream时不会关闭socket

3、能够创建对指定socket带有读写权限的networkstream

八、networkstream的属性

1、canseek:用于指示流是否支持查找,它的值始终为false

2、dataavailable:指示在要读取的networkstream上是否有可用的数据,一般来说通过判断这俄格属性来判断networkstream是否有数据

3、length:networkstream不支持使用length属性,强行使用会发生notsupportedexception异常

4、position:networkstream不支持使用position属性,强行使用会发生notsupportedexception异常

九、networkstream的方法

同样,networkstream的方法大致重写或继承了stream的方法,但是以下方法必须注意:

1、int read(byte[] buffer,int offset,int size)

该方法将数据读入buffer参数并返回成功读取的字节数,如果没有可以读取的数据,则read方法返回0,read操作将读取尽可能多的可用数据,直至达到由size参数指定的字节数为止。如果远程主机关闭了连接并且已接受到所有可用数据,read方法将立即完成并返回0字节。

2、long seek(long offset,seekorigin origin)

将流的当前位置设置为给定值,此方法当前不愁支持,总是引发notsupportexception

3、void write(byte[] buffer,int offset,int size)

write方法在指定的offset处启动,并将buffer内容的size字节发送到网络,write方法将一直处于阻止状态(可以用异步解决),知道发送了请求的字节数或引发socktexception为止,如果收到scoketexception,可以使用socketexception.errorcode属性获取特定的错误代码。

十、networkstream的简单示例

创建一个客户端向服务端传输图片的小示例

服务端一直监听客户端传来的图片信息

 服务端代码:

 1     class program
 2     {
 3         //全局tcpclient
 4         private static tcpclient _client;
 5         //文件流建立到磁盘上的读写流
 6         static filestream fs=new filestream("f:\\abc.jpg",filemode.create);
 7         //buffer
 8         private static int bufferlength = 200;
 9         private static byte[] buffer = new byte[bufferlength];
10         //网络流
11         private static networkstream _ns;
12         static void main()
13         {
14             connectandlisten();
15            // console.readkey();
16         }
17 
18         static void connectandlisten()
19         {
20             //服务端监听任何ip,但是端口号时80的连接
21             tcplistener listener=new tcplistener(ipaddress.any,9090);
22             //监听对象开始监听
23             listener.start();
24             while (true)
25             {
26                 console.writeline("等待连接");
27                 //线程会挂在这里,直到客户端发来连接请求
28                 _client = listener.accepttcpclient();
29                 console.writeline("已连接");
30                 //得到从客户端传过来的网络流
31                 _ns = _client.getstream();
32                 //如果网络流中由数据
33                 if (_ns.dataavailable)
34                 {
35                    //异步读取网络流中的byte信息
36                    _ns.beginread(buffer, 0, bufferlength, readasynccallback, null);
37                 }
38             }
39         }
40 
41         /// <summary>
42         /// 异步读取回调函数
43         /// </summary>
44         /// <param name="result"></param>
45         static void readasynccallback(iasyncresult result)
46         {
47             int readcount;
48             //获得每次异步读取数量
49             readcount = _client.getstream().endread(result);
50             //如果全部读完退出,垃圾回收
51             if (readcount<1)
52             {
53                 _client.close();
54                 _ns.dispose();
55                 fs.dispose();
56                 return;
57             }
58             //将网络流中的图片数据段顺序写入本地
59             fs.write(buffer,0,bufferlength);
60             //再次异步读取
61             _ns.beginread(buffer, 0, bufferlength, readasynccallback, null);
62         }
63     }

客户端代码:

 1     class program
 2     {
 3         static void main(string[] args)
 4         {
 5             sendimagetoserver(@"e:\111.jpg");
 6         }
 7 
 8         static void sendimagetoserver(string imgurl)
 9         {
10             if (!file.exists(imgurl))
11             {
12                 return;
13             }
14             //创建一个文件流打开图片
15             filestream fs = file.open(imgurl, filemode.open);
16             //声明一个byte数组接收图片byte信息
17             byte[] filebytes = new byte[fs.length];
18             using (fs)
19             {
20                 //将图片byte信息读入byte数组中
21                 fs.read(filebytes, 0, filebytes.length);
22             }
23             //找到服务器的ip地址
24             ipaddress address = ipaddress.parse("127.0.0.1");
25             //将建tcpclient对象实现与服务器的连接
26             tcpclient client = new tcpclient();
27             //连接服务器
28             client.connect(address, 9090);
29             using (client)
30             {
31                 //连接完服务器后便在客户端和服务器之间产生一个流的通道
32                 networkstream ns = client.getstream();
33                 using (ns)
34                 {
35                     //通过此通道将图片数据吸入网络流,传向服务器接收
36                     ns.write(filebytes, 0, filebytes.length);
37                 }
38             }
39         }
40     }

这样就可以通过socket把图片传递过去了。

好了,关于networkstream的相关知识就介绍到这里了~

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