对 C# 中 UDP 协议的套接字感到困惑

Question

我刚刚开始通过各种 Google 搜索学习套接字，但在弄清楚如何在 C# 中正确使用套接字时遇到一些问题，我需要一些帮助。

我有一个测试应用程序（Windows 窗体）和一个不同的类（实际上在它自己的 .dll 中，但这无关紧要）我有我的套接字代码的所有服务器/客户端代码。

问题 1)

在我的测试应用程序的服务器部分，用户可以单击“开始侦听”按钮，我的套接字应用程序的服务器部分应该开始侦听指定地址和端口上的连接，到目前为止，一切都很好。

但是，该应用程序将被阻止，并且在有人连接到服务器之前我无法执行任何操作。如果没有人连接怎么办？我该怎么处理？我可以指定接收超时，但那又怎样呢？它抛出异常，我该怎么办？我想要的是在主应用程序上进行某种活动，以便用户知道应用程序没有冻结并且正在等待连接。但如果没有建立连接，它应该超时并关闭所有内容。

也许我应该使用异步调用来发送/接收方法，但它们看起来很混乱，我无法使其工作，只能同步工作（我将在下面发布我当前的代码）。

问题 2)

当某些发送/接收调用超时时，我是否需要关闭任何内容。正如您将在我当前的代码中看到的那样，我在套接字上有一堆关闭，但这感觉不太对劲。但当操作超时并且我没有关闭套接字时，感觉也不对劲。

总结我的两个问题......我想要一个不会阻塞的应用程序，以便用户知道服务器正在等待连接（例如带有一点选框动画）。如果一段时间后从未建立连接，我想关闭所有应该关闭的东西。当建立连接或者在一段时间后没有发生连接时，我想将结果通知主应用程序。

这是我的一些代码，其余的类似。 Packet 类是一个自定义类，代表我的自定义数据单元，目前它只是一堆基于 enum 的属性，具有将它们转换为字节并返回为字节的方法特性。

开始监听连接的函数是这样的：

public void StartListening(string address, int port) {
    try {
        byte[] bufferBytes = new byte[32];

        if(address.Equals("0.0.0.0")) {
            udpSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, port));
        } else {
            udpSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(address), port));
        }

        remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);

        int numBytesReceived = udpSocket.ReceiveFrom(bufferBytes, ref remoteEndPoint);

        if(numBytesReceived == 0) {
            udpSocket.Close();
            return;
        }

        Packet syncPacket = new Packet(bufferBytes);

        if(syncPacket.PacketType != PacketType.Control) {
            udpSocket.Close();
            return;
        }
    } catch {
        if(udpSocket != null) {
            udpSocket.Close();
        }
    }
}

我确信我有一堆不必要的代码，但我对此很陌生，我不确定要做什么，是否有任何帮助修复我的代码以及如何解决上述问题真的很感激。

编辑：

我可能应该声明我的要求是使用UDP并自己在应用层实现这些东西。您可以将其视为家庭作业，但我没有标记为这样，因为代码不相关，不会成为我成绩的一部分，而且我的问题（我的问题）是“如何编码”，因为我的套接字经验很少，而且不是教过。

不过，我必须说，我现在解决了我的问题，我想...我在演示应用程序上使用线程，这给我带来了一些问题，现在我在协议连接中使用它，更有意义，我可以轻松更改我的自定义协议类属性并从演示应用程序中读取这些属性。

我指定了一个超时，如果达到超时则抛出 SocketException。每当捕获到这样的异常时，套接字连接就会关闭。我只是说连接握手，仅此而已。如果没有捕获到异常，则代码可能会顺利进行并建立连接。

请相应地调整您的答案。现在，我将其中任何一个标记为已接受的答案都没有意义，希望您理解。

Answer 1

你的事情有点不对劲。

首先，UDP是无连接的。您不连接或断开连接。您所做的只是发送和接收（每次都必须指定目的地）。您还应该知道 UDP 唯一承诺的是每次读取时都会收到完整的消息。 UDP 不保证您的消息按正确的顺序到达或完全到达。

另一方面，TCP 是基于连接的。您连接、发送/接收，最后断开连接。 TCP 是基于流的（而 UDP 是基于消息的），这意味着您可以在第一次读取时获得一半消息，在第二次读取时获得另一半消息。 TCP 向您保证一切都会按正确的顺序到达（或者会尝试失败；）。因此，使用 TCP 意味着您应该拥有某种逻辑来知道完整消息何时到达，以及用于构建完整消息的缓冲区。

下一个大问题是关于阻塞。由于您是新手，因此我建议您使用线程来处理套接字。将侦听器套接字放在一个线程中，将每个连接套接字放在一个单独的线程中（5 个连接的客户端 = 5 个线程）。

我还建议您使用 TCP，因为构建完整的消息比排序消息和构建事务系统更容易（如果您想确保所有消息到达/来自客户端，则需要该系统）。

更新

你的UDP仍然是错误的。关闭除了清理系统资源之外不做任何事情。你应该这样做：

public void MySimpleServer(string address, int port) 
{
    try 
    {
        byte[] bufferBytes = new byte[32];

        if(address.Equals("0.0.0.0")) {
            udpSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, port));
        } else {
            udpSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(address), port));
        }

        remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        while (serverCanRun)
        {
            int numBytesReceived = udpSocket.ReceiveFrom(bufferBytes, ref remoteEndPoint);

            // just means that one of the clients closed the connection using Shutdown.
            // doesnt mean that we cant continue to receive.
            if(numBytesReceived == 0)
                continue; 

            // same here, loop to receive from another client.
            Packet syncPacket = new Packet(bufferBytes);
            if (syncPacket.PacketType != PacketType.Control)
                continue; 

            HandlePacket(packet, endPoint);
        }
    } catch {
        if(udpSocket != null) {
            udpSocket.Close();
        }
    }
}

看到了吗？由于没有连接，关闭 UDP 套接字以开始侦听另一个套接字只是浪费时间。同一个套接字可以从所有知道正确端口和地址的 udp 客户端接收数据。这就是 remoteEndPoint 的用途。它告诉哪个客户端发送消息。

更新 2

小更新，总结我的所有评论。

UDP 是无连接的。您永远无法检测连接是否已建立或断开。 UDP 套接字上的 Close 方法只会释放系统资源。对 client.Close() 的调用不会通知服务器套接字（与 TCP 一样）。

检查连接是否打开的最佳方法是创建 ping/pong 类型的数据包。即客户端发送 PING 消息，服务器用 PONG 响应。请记住，如果消息未到达，UDP 不会尝试重新发送消息。因此，在假设服务器已关闭之前，您需要重新发送 PING 几次（如果您没有收到 PONG）。

至于客户端关闭，您需要向服务器发送自己的消息，告诉它客户端将停止与服务器通信。为了可靠性，这里也是同样的情况，请继续重新发送 BYE 消息，直到收到回复。

恕我直言，如果您想要可靠性，则必须实现 UDP 事务系统。 SIP (google rfc3261) 是使用 UDP 上的事务的协议示例。

Answer 2

根据您的描述，我觉得您应该使用 TCP 套接字而不是 UDP。区别在于

TCP - 您等待特定 IP:端口上的连接，某些用户可以连接到它，直到套接字关闭为止，可以通过发送和接收信息进行通信。这就像打电话给某人一样。

UDP - 您在某个 IP:端口等待消息。用户想要通信只需通过UDP发送消息即可。您将通过 UDP 接收消息。不保证交货顺序。这更像是向某人发送一封蜗牛邮件。没有建立专用的通信通道。

现在来解决您的问题：

服务器

1. 使用 TCP 系列创建套接字。
2. 要么创建一个线程并在该线程中接受连接，要么使用 Socket 的 BeginAccept api。
3. 在主线程中，您仍然可以显示股票代码或任何您想做的事情。

客户端

1. 连接到服务器。
2. 通过发送和接收数据进行通信。