第10章-WCF和UDP应用编程

工业和信息化部“十二五”规划教材普通高等学校“十二五”规划教材《C#网络应用编程》第3版第10章WCF和UDP应用编程2Ch10WCF和UDP应用编程10.1UDP应用编程概述10.2利用任务模型实现UDP应用编程10.3利用WCF实现UDP应用编程10.1UDP应用编程概述10.1.1UDP基本知识10.1.2UDP应用编程的技术选择410.1.1UDP基本知识UDP（UserDatagramProtocol，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输服务。UDP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8个字节描述报头信息，剩余字节包含具体的传输数据。UDP特点：（1）UDP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UDP可以使用多播技术同时向多个接收方发送信息。510.1.1UDP基本知识（2）UDP传输速度比TCP快由于UDP不需要先与对方建立连接，也不需要传输确认，因此其数据传输速度比TCP快得多。（3）UDP有消息边界使用UDP不需要考虑消息边界问题。（4）UDP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。（5）UDP可靠性不如TCPUDP不提供数据传送的保证机制。10.1.1UDP基本知识2．单播、广播和多播（1）单播单播是指只向某个指定的远程主机发送信息，这种方式本质上属于一对一的通信。（2）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IP地址（对于Ipv4来说指255.255.255.255），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。10.1.1UDP基本知识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1的地址称为本地广播地址。例如，对于B类网络192.168.0.0，使用子网掩码255.255.0.0，则本地广播地址是192.168.255.255，用二进制表示为11000000.10101000.11111111.11111111。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1表示向该子网内的所有用户发送消息。仍以192.168.0.0为例，如果子网掩码为255.255.255.0，则本地广播地址是192.168.0.255。192.168.0为网络标识部分，255表示192.168.0子网中的所有主机。10.1.1UDP基本知识（3）多播（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IPv4来说，多播是指在224.0.0.0到239.255.255.255的D类IP地址范围内进行广播（第1个字节在224～239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，接收方程序也监听并接收来自这些地址范围的数据。10.1.2UDP应用编程的技术选择编写UDP应用程序时，可选择以下技术。1．用Socket类实现第1种方式是直接用System.Net.Sockets命名空间下的Socket类来实现。采用这种方式时，需要程序员编写的代码最多，所有底层处理的细节都需要程序员自己去考虑。2．用UdpClient和多线程实现第2种方式是用System.Net.Sockets命名空间下的UdpClient类和Thread类来实现。UdpClient类对基础Socket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，在一定程度上降低了用Socket编写UDP应用程序的难度，提高了编程效率。10.1.2UDP应用编程的技术选择编写UDP应用程序时，可选择以下技术。3．用UdpClient和多任务实现第3种方式是用UdpClient类以及基于任务的编程模型（Task类）来实现。用多任务实现比直接用多线程实现更有优势。4．用WCF实现第4种方式是用WCF来实现。即将WCF和UDP通过配置绑定在一起，这是对Socket进行的另一种形式的封装。10.2利用任务模型实现UDP应用编程10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据10.2.2利用UdpClient实现群发功能10.2.3利用UdpClient实现网络会议讨论10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据System.Net.Sockets名称空间下的UdpClient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提供的功能。TCP有TcpListener类和TcpClient类，而UDP只有UdpClient类，这是因为UDP是无连接的协议，所以只需要一种Socket。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UdpClient类发送和接收数据1．UdpClient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IPv4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终结点参数的构造函数，语法如下。publicUdpClient(IPEndPointlocalEp)用这种构造函数创建的UdpClient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的数据报。例如：IPEndPointlocalEndPoint=newIPEndPoint(localAddress,51666);UdpClientclient=newUdpClient(localEndPoint);10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据2．同步发送和接收数据在同步阻塞方式下，可以用UdpClient对象的Send方法向远程主机发送数据，用Receive方法接收来自远程主机的数据。（1）发送数据用UdpClient对象的Send方法同步发送数据时，该方法返回已发送的字节数。Send方法有多种重载形式，这里只介绍最常用的重载形式，语法如下。publicintSend(byte[]data,intlength,IPEndPointremoteEndPoint)10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据（2）接收数据UdpClient对象的Receive方法用于获取来自远程主机的UDP数据报，语法如下。publicbyte[]Receive(refIPEndPointremoteEndPoint)例如：Task.Run(()={while(true){IPEndPointremote=null;byte[]bytes=client.Receive(refremote);strings=Encoding.Unicode.GetString(bytes);}});10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据2．异步发送和接收数据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UdpClient对象的SendAsync方法和ReceiveAsync方法）。使用这种办法的好处是收发数据时，用户界面不会出现停顿现象。异步发送数据，例如：awaitclient.SendAsync(bytes,bytes.Length,remoteEndPoint);10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据2．异步发送和接收数据异步接收数据，例如：publicasyncvoidReceiveDataAsync(){while(true){varresult=awaitclient.ReceiveAsync();strings=Encoding.Unicode.GetString(result.Buffer);textBlock1.Dispatcher.Invoke(()={textBlock1.Text+=string.Format(来自{0}：{1}\n,result.RemoteEndPoint,s);});}}10.2.1利用UdpClient类发送和接收数据3．基本用法示例【例10-1】演示用UdpClient收发数据的基本用法，运行效果如图10-1所示。10.2.2利用UdpClient实现群发功能1．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UdpClient对象。例如：UdpClientclient=newUdpClient(224.0.0.1,8001);使用多播时，应注意的是该对象TTL值的设置。利用UdpClient对象的Ttl属性可修改TTL的默认值，例如：UdpClientudpClient=newUdpClient();udpClient.Ttl=50;10.2.2利用UdpClient实现群发功能（1）加入多播组利用UdpClient对象的JoinMulticastGroup方法可加入到指定的多播组中，例如：//创建UdpClient的实例并设置本地监听的端口号UdpClientudpClient=newUdpClient(8001);udpClient.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse(224.0.0.1));（2）退出多播组利用UdpClient的DropMulticastGroup方法可以退出多播组。参数中指出要退出多播组的IPAddress对象。例如：udpClient.DropMulticastGroup(IPAddress.Parse(224.100.0.1));10.2.2利用UdpClient实现群发功能2．是否允许接收多播利用UdpClient对象的MulticastLoopback属性可控制是否允许接收多播信息。该属性默认为true，即允许接收多播。3．基本用法示例【例10-2】演示用UdpClient实现多播的基本用法，运行效果如图10-2所示。10.2.3利用UdpClient实现网络会议讨论【例10-3】演示用多播技术实现网络会议讨论的基本用法，运行效果如图10-3所示。10.2.3利用UdpClient实现网络会议讨论1．定义消息格式在这个例子中，消息由命令和参数两大部分组成，命令与参数之间用逗号分隔。（1）Login，用户名含义：用户请求进入会议室。（2）List，会议室现有人员列表含义：接收方收到List消息之后，将该用户添加到“会议室现有成员”中。（3）Logout，用户名含义：用户请求退出会议室。（4）Say，用户名，发言信息含义：与会人员发出的谈话内容。10.3利用WCF实现UDP应用编程在面向服务的分布式应用程序中，建议用WCF实现UDP应用编程，而不是用传统的技术去实现。WCF中与UDP相关的绑定只有udpBinding，对应的类为UdpBinding类。10.3.1定义和实现协定用WCF实现多播时，只需要一个项目。该项目既是服务端，也是客户端。实现参见源代码。10.3.2承载和配置WCF服务将WCF与UDP绑定时，只能用自承载方式来实现。具体代码见源程序。10.3利用WCF实现UDP应用编程10.3.3添加服务引用10.3.4添加客户端窗口