第10章-WCF和UDP应用编程

1、工业和信息化部工业和信息化部“十二五十二五”规划教材规划教材 普通高等学校普通高等学校“十二五十二五”规划教材规划教材 C#网络应用编程网络应用编程第第3版版 第第10章章 WCF和和UDP应应 用编程用编程 2 Ch10 WCF和和UDP应用编程应用编程 l10.1 UDP应用编程概述应用编程概述 l10.2 利用任务模型实现利用任务模型实现UDP应用编程应用编程 l10.3 利用利用WCF实现实现UDP应用编程应用编程 10.1 UDP应用编程概述应用编程概述 l10.1.1 UDP基本知识基本知识 l10.1.2 UDP应用编程的技术选择应用编程的技术选择 4 10.1.1 UDP基本知

2、识基本知识 lUDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是简单，用户数据报协议）是简单 的、面向数据报的无连接协议，提供了快速但不一定可靠的传的、面向数据报的无连接协议，提供了快速但不一定可靠的传 输服务。输服务。 lUDP的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式，每一的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式，每一 个数据报用个数据报用8个字节描述报头信息，剩余字节包含具体的传输个字节描述报头信息，剩余字节包含具体的传输 数据。数据。 lUDP特点：特点： （1）UDP可以一对多传输可以一对多传输 UDP不但支持一对一通信，而且支持一对多通信。或者说，利用不

3、但支持一对一通信，而且支持一对多通信。或者说，利用 UDP可以使用多播技术同时向多个接收方发送信息。可以使用多播技术同时向多个接收方发送信息。 5 10.1.1 UDP基本知识基本知识 l（2）UDP传输速度比传输速度比TCP快快 由于由于UDP不需要先与对方建立连接，也不需要传输确认，因此其不需要先与对方建立连接，也不需要传输确认，因此其 数据传输速度比数据传输速度比TCP快得多。快得多。 l（3）UDP有消息边界有消息边界 使用使用UDP不需要考虑消息边界问题。不需要考虑消息边界问题。 l（4）UDP不保证有序传输不保证有序传输 UDP不确保数据的发送顺序和接收顺序一致。对于突发性的数据不

4、确保数据的发送顺序和接收顺序一致。对于突发性的数据 报，有可能会乱序。但是，这种乱序性基本上很少出现，通常只报，有可能会乱序。但是，这种乱序性基本上很少出现，通常只 会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。 l（5）UDP可靠性不如可靠性不如TCP UDP不提供数据传送的保证机制。不提供数据传送的保证机制。 10.1.1 UDP基本知识基本知识 l 2单播、广播和多播单播、广播和多播 l （1）单播）单播 单播是指只向某个指定的远程主机发送信息，这种方式本质上属单播是指只向某个指定的远程主机发送信息，这种方式本质上属 于一对一的通信于一对一的通信。 l （2

5、）广播）广播 广播是指同时向子网中的多台计算机发送消息，分为本地广播和广播是指同时向子网中的多台计算机发送消息，分为本地广播和 全球广播。全球广播。 本地广播是指向子网中的所有计算机发送广播消息，其他网络不本地广播是指向子网中的所有计算机发送广播消息，其他网络不 会受到本地广播的影响。全球广播是指使用所有位全为会受到本地广播的影响。全球广播是指使用所有位全为1的的IP地地 址（对于址（对于Ipv4来说指来说指55），但是，由于路由器默），但是，由于路由器默 认会自动过滤掉全球广播，所以使用这个地址没有实际意义。认会自动过滤掉全球广播，所以使用这个地址没有实际意义。 1

6、0.1.1 UDP基本知识基本知识 l IP地址分为两部分，网络标识部分和主机标识部分，这两部分地址分为两部分，网络标识部分和主机标识部分，这两部分 是靠子网掩码来区分的，我们把主机标识部分二进制表示全部是靠子网掩码来区分的，我们把主机标识部分二进制表示全部 为为1的地址称为本地广播地址。的地址称为本地广播地址。 例如，对于例如，对于B类网络类网络，使用子网掩码，使用子网掩码，则，则 本地广播地址是本地广播地址是55，用二进制表示为，用二进制表示为 11000000.10101000.11111111.11111111。其中

7、前两个字节（网。其中前两个字节（网 络标识部分）表示子网编号，后两个字节（主机标识部分）全为络标识部分）表示子网编号，后两个字节（主机标识部分）全为 1表示向该子网内的所有用户发送消息。表示向该子网内的所有用户发送消息。 仍以仍以为例，如果子网掩码为为例，如果子网掩码为，则本地，则本地 广播地址是广播地址是55。192.168.0为网络标识部分，为网络标识部分，255表表 示示192.168.0子网中的所有主机。子网中的所有主机。 10.1.1 UDP基本知识基本知识 l（3）多播（组播）多播（组播） 多播也叫多路广播，由于

8、多播是分组的，所以也叫组播。多播也叫多路广播，由于多播是分组的，所以也叫组播。 对于对于IPv4来说，多播是指在来说，多播是指在到到55的的D类类IP 地址范围内进行广播（第地址范围内进行广播（第1个字节在个字节在224239之间）。或者说，之间）。或者说， 发送方程序通过这些范围内的某个地址发送数据，接收方程序也发送方程序通过这些范围内的某个地址发送数据，接收方程序也 监听并接收来自这些地址范围的数据。监听并接收来自这些地址范围的数据。 l10.1.2 UDP应用编程的技术选择应用编程的技术选择 l 编写编写UDP应用程序时，可选择以下技术。应用程

9、序时，可选择以下技术。 l 1用用Socket类实现类实现 第第1种方式是直接用种方式是直接用System.Net.Sockets命名空间下的命名空间下的Socket类类 来实现。采用这种方式时，需要程序员编写的代码最多，所有底层来实现。采用这种方式时，需要程序员编写的代码最多，所有底层 处理的细节都需要程序员自己去考虑。处理的细节都需要程序员自己去考虑。 l 2用用UdpClient和多线程实现和多线程实现 第第2种方式是用种方式是用System.Net.Sockets命名空间下的命名空间下的UdpClient类和类和 Thread类来实现。类来实现。UdpClient类对基础类对基础Soc

10、ket进行了封装，发送进行了封装，发送 和接收数据时不必考虑套接字收发时必须处理的细节问题，在一定和接收数据时不必考虑套接字收发时必须处理的细节问题，在一定 程度上降低了用程度上降低了用Socket编写编写UDP应用程序的难度，提高了编程效应用程序的难度，提高了编程效 率率。 l10.1.2 UDP应用编程的技术选择应用编程的技术选择 l 编写编写UDP应用程序时，可选择以下技术。应用程序时，可选择以下技术。 l 3用用UdpClient和多任务实现和多任务实现 第第3种方式是用种方式是用UdpClient类以及基于任务的编程模型（类以及基于任务的编程模型（Task类类 ）来实现。用多任务实现

11、比直接用多线程实现更有优势。）来实现。用多任务实现比直接用多线程实现更有优势。 l 4用用WCF实现实现 第第4种方式是用种方式是用WCF来实现。即将来实现。即将WCF和和UDP通过配置绑定在一通过配置绑定在一 起，这是对起，这是对Socket进行的另一种形式的封装。进行的另一种形式的封装。 l10.2 利用任务模型实现利用任务模型实现UDP应用编程应用编程 l 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l 10.2.2 利用利用UdpClient实现群发功能实现群发功能 l 10.2.3 利用利用UdpClient实现网络会议讨论实现网络会议讨论 10.2.1

12、 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l System.Net.Sockets名称空间下的名称空间下的UdpClient类对基础套接字类对基础套接字 进行了一定程度的封装，同时还可以用它直接调用基础套接字进行了一定程度的封装，同时还可以用它直接调用基础套接字 提供的功能。提供的功能。 l TCP有有TcpListener类和类和TcpClient类，而类，而UDP只有只有UdpClient 类，这是因为类，这是因为UDP是无连接的协议，所以只需要一种是无连接的协议，所以只需要一种Socket。 l 由于由于UDP不需要发送方和接收方先建立连接，因此发送方可以不需要发送方

13、和接收方先建立连接，因此发送方可以 在任何时候直接向指定的远程主机发送在任何时候直接向指定的远程主机发送UDP数据报。在这种模数据报。在这种模 式中，发送方是客户端，具有监听功能的接收方是服务端。式中，发送方是客户端，具有监听功能的接收方是服务端。 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 1UdpClient类的常用构造函数类的常用构造函数 UdpClient类提供了多种重载的构造函数，分别用于类提供了多种重载的构造函数，分别用于IPv4和和IPv6 的数据收发。在这些构造函数中，最常用的重载形式就是带本地的数据收发。在这些构造函数中，最常用的重载形式就是带本

14、地 终结点参数的构造函数，语法如下。终结点参数的构造函数，语法如下。 upublic UdpClient(IPEndPoint localEp)public UdpClient(IPEndPoint localEp) 用这种构造函数创建的用这种构造函数创建的UdpClient对象会自动与参数中指定的本对象会自动与参数中指定的本 地终结点绑定在一起。绑定的目的是为了监听来自其他远程主机地终结点绑定在一起。绑定的目的是为了监听来自其他远程主机 的数据报。例如的数据报。例如： uIPEndPoint localEndPoint = new IPEndPoint(localAddress, IPEnd

15、Point localEndPoint = new IPEndPoint(localAddress, 51666);51666); uUdpClient client =new UdpClient(localEndPoint);UdpClient client =new UdpClient(localEndPoint); 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l 2同步发送和接收数据同步发送和接收数据 l 在同步阻塞方式下，可以用在同步阻塞方式下，可以用UdpClient对象的对象的Send方法向远程方法向远程 主机发送数据，用主机发送数据，用Receive

16、方法接收来自远程主机的数据。方法接收来自远程主机的数据。 （1）发送数据）发送数据 用用UdpClient对象的对象的Send方法同步发送数据时，该方法返回已发方法同步发送数据时，该方法返回已发 送的字节数送的字节数。 Send方法有多种重载形式，这里只介绍最常用的重载形式，语方法有多种重载形式，这里只介绍最常用的重载形式，语 法如下。法如下。 upublic int Send(byte data, int length, IPEndPoint public int Send(byte data, int length, IPEndPoint remoteEndPoint)remoteEndP

17、oint) 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l （2）接收数据）接收数据 UdpClient对象的对象的Receive方法用于获取来自远程主机的方法用于获取来自远程主机的UDP数数 据报，语法如下。据报，语法如下。 upublic byte Receive(ref IPEndPoint remoteEndPointpublic byte Receive(ref IPEndPoint remoteEndPoint) ) 例如：例如：Task.Run() = while (true) IPEndPoint remote = null; byte bytes

18、 = client.Receive(ref remote); string s = Encoding.Unicode.GetString(bytes); ); 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l 2异步发送和接收数据异步发送和接收数据 l 对于执行时间可能较长的任务，或者无法预测用时到底有多长对于执行时间可能较长的任务，或者无法预测用时到底有多长 的任务，最好用基于任务的异步编程来实现（调用的任务，最好用基于任务的异步编程来实现（调用UdpClient 对象的对象的SendAsync方法和方法和ReceiveAsync方法）。使用这种办方法）。使用这种

19、办 法的好处是收发数据时，用户界面不会出现停顿现象。法的好处是收发数据时，用户界面不会出现停顿现象。 l 异步发送数据异步发送数据，例如：，例如： await client.SendAsync(bytes, bytes.Length, remoteEndPoint); 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l 2异步发送和接收数据异步发送和接收数据 异步异步接收接收数据数据，例如：，例如： public async void ReceiveDataAsync() while (true) var result = await client.ReceiveAs

20、ync(); string s = Encoding.Unicode.GetString(result.Buffer); textBlock1.Dispatcher.Invoke() = textBlock1.Text += string.Format( 来自来自0：1n, result.RemoteEndPoint, s); ); 10.2.1 利用利用UdpClient类发送和接收数据类发送和接收数据 l 3基本用法示例基本用法示例 l 【例【例10-1】演示用】演示用UdpClient收发数据的基本用法，运行效果收发数据的基本用法，运行效果 如图如图10-1所示。所示。 l10.2.2

21、利用利用UdpClient实现群发功能实现群发功能 l 1加入和退出多播组加入和退出多播组 多播组可以是永久的，也可以是临时的。在实际应用中，大多数多播组可以是永久的，也可以是临时的。在实际应用中，大多数 多播组都是临时的，即仅在多播组中有成员的时候才存在。多播组都是临时的，即仅在多播组中有成员的时候才存在。 凡是加入到多播组的接收端都可以接收来自多播发送端发送的数凡是加入到多播组的接收端都可以接收来自多播发送端发送的数 据。但是，如果不加入多播组，则无法接收多播数据。据。但是，如果不加入多播组，则无法接收多播数据。 向多播组发送数据时，需要先创建一个向多播组发送数据时，需要先创建一个UdpC

22、lient对象。对象。 u例如：例如： uUdpClient client = new UdpClient(, 8001);UdpClient client = new UdpClient(, 8001); 使用多播时，应注意的是该对象使用多播时，应注意的是该对象TTL值的设置。利用值的设置。利用UdpClient 对象的对象的Ttl属性可修改属性可修改TTL的默认值，例如：的默认值，例如： uUdpClient udpClient = new UdpClient( );UdpClient udpClient = new UdpClient( ); uudp

23、Client.Ttl = 50;udpClient.Ttl = 50; l10.2.2 利用利用UdpClient实现群发功能实现群发功能 l （1）加入多播组）加入多播组 利用利用UdpClient对象的对象的JoinMulticastGroup方法可加入到指定的多方法可加入到指定的多 播组中播组中，例如：例如： u/创建创建UdpClientUdpClient的实例并设置本地监听的端口号的实例并设置本地监听的端口号 uUdpClient udpClient=new UdpClient(8001);UdpClient udpClient=new UdpClient(8001); uudpCl

24、ient.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse();udpClient.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse(); l （2）退出多播组）退出多播组 利用利用UdpClient的的DropMulticastGroup方法可以退出多播组。参方法可以退出多播组。参 数中指出要退出多播组的数中指出要退出多播组的IPAddress对象。例如：对象。例如： uudpClient.DropMulticastGroup(IPAddress.Parse()udpClient.DropMul

25、ticastGroup(IPAddress.Parse() ; ; l10.2.2 利用利用UdpClient实现群发功能实现群发功能 l 2是否允许接收多播是否允许接收多播 利用利用UdpClient对象的对象的MulticastLoopback属性可控制是否允许接属性可控制是否允许接 收多播信息。该属性默认为收多播信息。该属性默认为true，即允许接收多播，即允许接收多播。 l 3基本用法示例基本用法示例 【例【例10-2】演示用】演示用UdpClient实现多播的基本用法，运行效果如图实现多播的基本用法，运行效果如图 10-2所示。所示。 l10.2.3 利用利用UdpClient实现网络会议讨论实现网络会议讨论 【例【例10-3】演示用多播技术实现网络会议讨论的基本用法，运行效果】演示用多播技术实现网络会议讨论的基本用法，运行效果 如图如图10-3所示。所示。 l10.2.3 利用利用UdpClient实现网络会议讨论实现网络会议讨论 l 1定义消息格式定义消息格式 l 在这个例子中，消息由命令和参数两大部分组成，命令与参数在这个例子中，消息