雖然在APP應(yīng)用、Web應(yīng)用、Winform應(yīng)用等大趨勢下，越來越多的企業(yè)趨向于這些應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，但是Socket的應(yīng)用在某些場合是很必要 的，如一些停車場終端設(shè)備的接入，農(nóng)業(yè)或者水利、壓力監(jiān)測方面的設(shè)備數(shù)據(jù)采集等，以及常見的IM（即時通訊，如騰訊QQ、阿里旺旺等）的客戶端，都可以采 用Socket框架進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和信息通訊用途的，Socket應(yīng)用可以做為APP應(yīng)用、Web應(yīng)用和Winform應(yīng)用的補(bǔ)充。

1、Socket應(yīng)用場景

一般情況下，客戶端和服務(wù)端進(jìn)行Socket連接，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，也就是后臺提供數(shù)據(jù)查詢或者寫入的相關(guān)操作，它們的應(yīng)用場景也是在后臺有一個應(yīng)用數(shù)據(jù)庫支持的，如下所示。

Socket服務(wù)器和客戶端的通訊原理如下所示，客戶端通過服務(wù)器地址和端口發(fā)起Socket連接，服務(wù)器在接收到Socket客戶端的請求后，開辟一個新的Socket連接進(jìn)行通訊管理，兩方基于Socket協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互處理。

2、Socket框架設(shè)計思路

Socket開發(fā)是屬于通信底層的開發(fā)，.NET本身也提供了非常豐富的類來實(shí)現(xiàn)Socket的開發(fā)工作，Socket框架應(yīng)針對這些基礎(chǔ)功能進(jìn)行了很好的封裝處理，已達(dá)到統(tǒng)一、高效的使用。

要掌握或者了解Socket開發(fā)，必須了解下面所述的場景及知識。

• TCP客戶端，連接服務(wù)器端，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

• TCP服務(wù)器端，負(fù)責(zé)偵聽客戶端連接

• 連接客戶端的管理，如登陸，注銷等，使用獨(dú)立線程處理

• 數(shù)據(jù)接收管理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受，并處理隊列的分發(fā)，使用獨(dú)立線程處理，簡單處理后叫給“數(shù)據(jù)處理線程”

• 數(shù)據(jù)處理線程，對特定的數(shù)據(jù)，采用獨(dú)立的線程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

• 數(shù)據(jù)的封包和解包，按照一定的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的封裝和解包

針對以上內(nèi)容，可以封裝以下功能的操作類作為共用基類：

• BaseSocketClient，客戶端基類，負(fù)責(zé)客戶端的鏈接、斷開、發(fā)送、接收等操作。

• BaseSocketServer，TCP服務(wù)器管理基類，負(fù)責(zé)在獨(dú)立的線程中偵聽指定的端口，如果有客戶端連接進(jìn)來，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。

• BaseClientManager，連接客戶端管理類，該類主要負(fù)責(zé)客戶端登錄超時處理，連接上來的客戶端維護(hù)，經(jīng)過登陸驗證的客戶端維護(hù)，客戶端登陸驗證接口，客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)處理等功能。

• BaseReceiver，數(shù)據(jù)接收處理類，該基類是所有接受數(shù)據(jù)的處理類，負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)據(jù)的隊列關(guān)系，并進(jìn)一步進(jìn)行處理。

• ThreadHandler，數(shù)據(jù)獨(dú)立線程處理類，對每個不同類型的數(shù)據(jù)（不同的協(xié)議類型），可以用獨(dú)立的線程進(jìn)行處理，這里封裝了一個基類，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)獨(dú)立線程的處理。

1）Socket客戶端基類

我們知道Socket通訊，分為了客戶端和服務(wù)端，它們各自處理的事情是有所不同的，因此為了實(shí)現(xiàn)更好的代碼重用，我們在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同的封 裝。針對Socket客戶端類，我們主要需要提供基礎(chǔ)的Socket連接及斷開、接收及發(fā)送、封包拆包等常規(guī)操作過程，因此我們封裝了一個客戶端基類 BaseSocketClient。

但是為了基于不同的應(yīng)用客戶端，實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)溝通，我們可以在服務(wù)端接收處理不同的客戶端，因此也就是需要對Socket客戶端進(jìn)行派生擴(kuò)展，例如本框架增加了一個中心的Socket客戶端、分店的Socket客戶端、還有一個橋接的連接客戶端（可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)功能）。

2）Socket服務(wù)端基類

相對于Socket客戶端基類，同樣我們也創(chuàng)建一個Socket服務(wù)端基類，通過繼承的方式，我們可以用于簡化代碼的重復(fù)性。該服務(wù)端基類稱為 TCP服務(wù)器管理基類 BaseSocketServer，負(fù)責(zé)在獨(dú)立的線程中偵聽指定的端口，如果有客戶端連接進(jìn)來，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。

同樣我們也派生了兩個服務(wù)端的基類，方便對不同的Socket客戶端進(jìn)行差異性處理，如對應(yīng)上面的中心客戶端類ClientOfCall，我們增加一個對應(yīng)的服務(wù)端類ServerForCall，其他的也類似，它們的繼承關(guān)系如下所示。

另外，由于我們允許不同的Socket客戶端類（如ClientOfCall、ClientOfShop）的接入，那么在服務(wù)器端也會有對應(yīng) Socket服務(wù)端類（ServerForCall、ServerForShop）進(jìn)行不同端口的偵聽，一旦在自己所屬端口有Socket接入，那么服務(wù) 端類會分派給不同Socket客戶端管理類來處理他們的關(guān)系和數(shù)據(jù)，這樣也就進(jìn)一步引入一個客戶端管理類的概念，它對應(yīng)不同的Socket客戶端。

這里也根據(jù)需要定義了一個Socket客戶端管理基類BaseClientManager<T>，這個T代 表對應(yīng)不同的客戶端，這樣我們就可以派生出CallClientManager和ShopClientManager兩個不同的客戶端管理類了，它們的繼 承關(guān)系如下所示。

3）數(shù)據(jù)接收處理基類

在不同的Socket客戶端連接到服務(wù)端后，服務(wù)端開辟一個新的線程進(jìn)行對應(yīng)的Socket數(shù)據(jù)通訊，那么數(shù)據(jù)通訊這里面的管理，我們可以為不同的Socket客戶端訂做一個對應(yīng)的數(shù)據(jù)接收處理類，專門針對特定的Socket客戶端連接的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

這里也根據(jù)需要定義了一個數(shù)據(jù)接收的基類BaseReceiver，同樣我們派生對應(yīng)不同客戶端的數(shù)據(jù)接收類ReceivedForCall、ReceivedForShop和ReceivedForBridge等幾個具體的數(shù)據(jù)處理類，它們的繼承關(guān)系如下所示。

3、框架界面設(shè)計

1）參數(shù)配置

Socket服務(wù)器需要一些參數(shù)來確定偵聽的IP地址、端口，以及數(shù)據(jù)庫的連接信息，各種數(shù)據(jù)的處理時間間隔等參數(shù)，因此需要提供一個較好的管理界面來進(jìn)行管理，本框架使用基于本地配置文件的參數(shù)管理方式進(jìn)行管理，參數(shù)界面如下所示。

客戶端也同樣需要配置一些參數(shù)，用來確定連接的服務(wù)器IP及端口信息，如下配置界面所示。

Socket服務(wù)器監(jiān)控界面，需要顯示一些基礎(chǔ)的狀態(tài)和Socket連接等基礎(chǔ)信息，作為我們對整體狀態(tài)的了解，同時這些信息可以記錄到日志里面供我們進(jìn)行查閱和分析。

除了上面總體的設(shè)計外，其中還有一個地方需要細(xì)致的展開來介紹，就是對Socket傳輸消息的封裝和拆包，一般的Socket應(yīng)用，多數(shù)采用基于順 序位置和字節(jié)長度的方式來確定相關(guān)的內(nèi)容，這些處理對我們分析復(fù)雜的協(xié)議內(nèi)容，簡直是一場災(zāi)難，協(xié)議位置一旦變化或者需要特殊的處理，就是很容易出錯的， 而且大多數(shù)代碼充斥著很多位置的數(shù)值變量，分析和理解都是非常不便的。

如果對于整體的內(nèi)容，使用一種比較靈活的消息格式，如JSON格式，那么我們可以很好的把消息封裝和消息拆包解析兩個部分，交給第三方的JSON解 析器來進(jìn)行，我們只需要關(guān)注具體的消息處理邏輯就可以了，而且對于協(xié)議的擴(kuò)展，就如JSON一樣，可以自由靈活，這樣瞬間，整個世界都會很清靜了。由于篇 幅的原因，我將在下一個隨筆在進(jìn)行介紹JSON格式的消息處理過程。

除了上面的場景外，我們還需要考慮用戶消息的加密和校驗等內(nèi)容處理，這樣才能達(dá)到安全、完整的消息處理，我們可以采用 RSA公鑰密碼系統(tǒng)。平臺通過發(fā)送平臺RSA公鑰消息向終端告知自己的RSA公鑰，終端回復(fù)終端RSA公鑰消息，反之亦然。這樣平臺和終端的消息，就可以 通過自身的私鑰加密，讓對方公鑰解密就可以了。