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版本:2.0

创建TcpService

定义

命名空间:TouchSocket.Sockets
程序集:TouchSocket.dll

一、说明

TcpService是Tcp系服务器基类,它不参与实际的数据交互,只是配置、激活、管理、注销、重建SocketClient类实例。而SocketClient是当**TcpClient(客户端)**成功连接服务器以后,由服务器新建的一个实例类,后续的所有通信,也都是通过该实例完成的。

二、特点

  • 简单易用。
  • IOCP多线程。
  • 内存池支持
  • 高性能(实测服务器单客户端单线程,每秒可接收200w条8字节的信息,接收数据流量可达3GB/s)。
  • 多地址监听(可以一次性监听多个IP及端口)
  • 适配器预处理,一键式解决分包粘包、对象解析(如HTTP,Json)等。
  • 超简单的同步发送、异步发送、接收等操作。
  • 基于委托、插件驱动,让每一步都能执行AOP。

2.1 吞吐量性能测试

如下图所示,使用最简单数据接收,不做任何处理。数据吞吐量可达3Gb。 测试Demo示例

2.2 连接性能测试

如下图所示,使用最简单连接测试,不做任何处理。建立1000本地连接仅需0.1秒。 测试Demo示例

三、产品应用场景

  • 所有Tcp基础使用场景:可跨平台、跨语言使用。
  • 自定义协议解析场景:可解析任意数据格式的TCP数据报文。

四、服务器架构

服务器在收到新客户端连接时,会创建一个SocketClient的派生类实例,与客户端TcpClient一一对应,后续的数据通信均由此实例负责。

SocketClient在Service里面以字典映射。ID为键,SocketClient本身为值。

五、可配置项

可配置项

SetMaxPackageSize

数据包最大值(单位:byte),默认1024×1024×10。该值会在适当时间,直接作用DataHandlingAdapter.MaxPackageSize。

SetGetDefaultNewId

配置初始Id的分配策略。

SetListenIPHosts

设置统一的监听IP和端口号组,可以一次性设置多个地址。

SetListenOptions

设置独立的监听IP和端口号,可以独立控制当前地址监听的个性化配置。

SetServerName

服务器标识名称,无实际使用意义。

SetBacklogProperty

Tcp半连接挂起连接队列的最大长度。默认为30

SetMaxCount

最大可连接数,默认为10000

SetReceiveType

接收类型。

  • AUTO:自动接收模式。
  • None:不投递IO接收申请,用户可通过GetStream,获取到流以后,自己处理接收。注意:连接端不会感知主动断开。

SetServiceSslOption

Ssl配置,为Null时则不启用。

UseNoDelay

设置Socket的NoDelay属性,默认false。

UseDelaySender

使用延迟发送。众所周知,tcp数据报文为了发送效率,会默认启用延迟算法。但是这种设置,只能一定程度的缓解小数据发送效率低的问题,因为它为了保证多线程发送的有序性,在send函数中设置了线程同步,所以说,每调用一次send,实际上都是巨大的性能消耗(此处用iocp发送亦然)。所以,要解决该问题, 最终还是要将小数据,组合成大数据,这样才能更高效率的发送。所以,DelaySender正是负责此类工作的。

使用DelaySender,会一定程度的降低发送的及时性,但是降低程度并不高,简单来说:

  1. 如果一个包大于512kb,则不会延迟,直接发送。
  2. 如果发送第一个包,与第二个包的时间间隔小于一个线程池线程调度的时间(这个时间极短,一般来说会在10微秒左右),则会将这两个包压缩为一个包发送。

UseReuseAddress

启用端口复用。该配置可在服务器、或客户端在监听端口时,运行监听同一个端口。可以一定程度缓解端口来不及释放的问题。

SetSendTimeout

设置发送超时时间,默认0ms,即禁用该配置。

六、支持插件

插件方法功能
ITcpConnectingPlugin此时Socket实际上已经完成连接,但是并没有启动接收,然后触发。
ITcpConnectedPlugin同意连接,且成功启动接收后触发
ITcpDisconnectingPlugin当客户端主动调用Close时触发
ITcpDisconnectedPlugin当客户端断开连接后触发
ITcpReceivingPlugin在收到原始数据时触发,所有的数据均在ByteBlock里面。
ITcpReceivedPlugin在收到适配器数据时触发,根据适配器类型,数据可能在ByteBlock或者IRequestInfo里面。
ITcpSendingPlugin当即将发送数据时,调用该方法在适配器之后,接下来即会发送数据。
IIdChangedPlugin当SocketClient的ID发生改变时触发。

七、创建TcpService

7.1 简单创建

直接初始化TcpService,会使用默认的SocketClient。 简单的处理逻辑可通过ConnectingConnectedReceived等委托直接实现。

代码如下:

var service = new TcpService();
service.Connecting = (client, e) => { return EasyTask.CompletedTask; };//有客户端正在连接
service.Connected = (client, e) => { return EasyTask.CompletedTask; };//有客户端成功连接
service.Disconnecting = (client, e) => { return EasyTask.CompletedTask; };//有客户端正在断开连接,只有当主动断开时才有效。
service.Disconnected = (client, e) => { return EasyTask.CompletedTask; };//有客户端断开连接
service.Received = (client, e) =>
{
//从客户端收到信息
var mes = Encoding.UTF8.GetString(e.ByteBlock.Buffer, 0, e.ByteBlock.Len);//注意:数据长度是byteBlock.Len
client.Logger.Info($"已从{client.Id}接收到信息:{mes}");

client.Send(mes);//将收到的信息直接返回给发送方

//client.Send("id",mes);//将收到的信息返回给特定ID的客户端

//将收到的信息返回给在线的所有客户端。
//注意:这里只是一个建议思路,实际上群发应该使用生产者消费者模式设计
//var ids = service.GetIds();
//foreach (var clientId in ids)
//{
// if (clientId != client.Id)//不给自己发
// {
// service.Send(clientId, mes);
// }
//}

return EasyTask.CompletedTask;
};

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenIPHosts("tcp://127.0.0.1:7789", 7790)//同时监听两个地址
.ConfigureContainer(a =>//容器的配置顺序应该在最前面
{
a.AddConsoleLogger();//添加一个控制台日志注入(注意:在maui中控制台日志不可用)
})
.ConfigurePlugins(a =>
{
//a.Add();//此处可以添加插件
}));

service.Start();//启动
温馨提示

Service.Start()方法并不会阻塞当前运行,所以当在控制台运行时,可能需要使用Console.ReadKey()等操作进行阻塞。

7.2 泛型创建

通过泛型创建服务器,可以实现很多有意思,且能重写一些有用的功能。下面就演示,如何通过泛型创建服务器。

代码如下:

(1)建立SocketClient继承类。

public class MySocketClient : SocketClient
{
protected override async Task ReceivedData(ReceivedDataEventArgs e)
{
//此处逻辑单线程处理。

//此处处理数据,功能相当于Received委托。
var mes = Encoding.UTF8.GetString(e.ByteBlock.Buffer, 0, e.ByteBlock.Len);
Console.WriteLine($"已接收到信息:{mes}");
await base.ReceivedData(e);
}
}

(2)建立TcpService继承类。实际上如果业务不涉及服务器配置的话,可以省略该步骤,使用TcpService的泛型直接创建。

public class MyService : TcpService<MySocketClient>
{
protected override void LoadConfig(TouchSocketConfig config)
{
//此处加载配置,用户可以从配置中获取配置项。
base.LoadConfig(config);
}

protected override async Task OnConnecting(MySocketClient socketClient, ConnectingEventArgs e)
{
//此处逻辑会多线程处理。

//e.Id:对新连接的客户端进行ID初始化,默认情况下是按照设定的规则随机分配的。
//但是按照需求,您可以自定义设置,例如设置为其IP地址。但是需要注意的是id必须在生命周期内唯一。

//e.IsPermitOperation:指示是否允许该客户端链接。
await base.OnConnecting(socketClient, e);
}
}

(3)创建服务器(包含MyService)。

MyService service = new MyService();

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenIPHosts("tcp://127.0.0.1:7789")
.ConfigureContainer(a =>//容器的配置顺序应该在最前面
{
a.AddConsoleLogger();//添加一个控制台日志注入(注意:在maui中控制台日志不可用)
})
.ConfigurePlugins(a =>
{
//a.Add();//此处可以添加插件
}));

service.Start();//启动

(4)创建服务器(不含MyService)。

TcpService<MySocketClient> service = new TcpService<MySocketClient>();

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenIPHosts(7789, 7790)//同时监听两个地址
.ConfigureContainer(a =>//容器的配置顺序应该在最前面
{
a.AddConsoleLogger();//添加一个控制台日志注入(注意:在maui中控制台日志不可用)
})
.ConfigurePlugins(a =>
{
//a.Add();//此处可以添加插件
}));

service.Start();//启动
建议

由上述代码可以看出,通过继承,可以更加灵活的实现扩展。但实际上,很多业务我们希望大家能通过插件完成。

八、配置监听

所有配置监听的项,都是从IPHost类创建而来。

IPHost支持以下格式创建:

  • 端口:直接按int入参,该操作一般在监听Ipv4时使用。
  • IPv4:按"127.0.0.1:7789"入参。
  • IPv6:按"[*::*]:7789"入参。

8.1 Config直接配置

服务器在配置监听时,有多种方式实现。其中最简单、最常见的配置方式就是通过Config直接配置。

TcpService service = new TcpService();

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenIPHosts("tcp://127.0.0.1:7789", 7790));

service.Start();//启动

8.2 直接添加监听配置

直接添加监听配置是更加个性化的监听配置,它可以单独控制指定监听地址的具体配置,例如:是否启用Ssl加密、使用何种适配器等。

var service = new TcpService();

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenOptions(option =>
{
option.Add(new TcpListenOption()
{
IpHost = "127.0.0.1:7789",
Name = "server1",//名称用于区分监听
ServiceSslOption = null,//可以针对当前监听,单独启用ssl加密
Adapter = () => new NormalDataHandlingAdapter(),//可以单独对当前地址监听,配置适配器
//还有其他可配置项,都是单独对当前地址有效。
});

option.Add(new TcpListenOption()
{
IpHost = 7790,
Name = "server2",//名称用于区分监听
ServiceSslOption = null,//可以针对当前监听,单独启用ssl加密
Adapter = () => new FixedHeaderPackageAdapter(),//可以单独对当前地址监听,配置适配器
//还有其他可配置项,都是单独对当前地址有效。
});
}));

service.Start();//启动
温馨提示

SetListenIPHosts可以和SetListenOptions可以同时使用,但是需要注意的是,Config的全局配置仅会对SetListenIPHosts单独生效的。SetListenOptions的地址配置均是单独配置的。

8.3 动态添加、移除监听配置

服务器支持在运行时,动态添加,和移除监听配置,这极大的为灵活监听提供了方便,并且还不影响现有连接。可以轻量级的实现Stop操作。

TcpService service = new TcpService();
service.Setup(new TouchSocketConfig());
service.Start();//启动

service.AddListen(new TcpListenOption()//在Service运行时,可以调用,直接添加监听
{
IpHost = 7791,
Name = "server3",//名称用于区分监听
ServiceSslOption = null,//可以针对当前监听,单独启用ssl加密
Adapter = () => new FixedHeaderPackageAdapter(),//可以单独对当前地址监听,配置适配器
//还有其他可配置项,都是单独对当前地址有效。
});

foreach (var item in service.Monitors)
{
service.RemoveListen(item);//在Service运行时,可以调用,直接移除现有监听
}

九、接收数据

在TcpService中,接收数据的方式有很多种。多种方式可以组合使用。

9.1 Received委托处理

当使用TcpService(非泛型)创建服务器时,内部已经定义好了一个外置委托Received,可以通过该委托直接接收数据。

var service = new TcpService();
service.Received = (client, e) =>
{
//从客户端收到信息
var mes = Encoding.UTF8.GetString(e.ByteBlock.Buffer, 0, e.ByteBlock.Len);
client.Logger.Info($"已从{client.Id}接收到信息:{mes}");
return EasyTask.CompletedTask;
};

service.Setup(new TouchSocketConfig()//载入配置
.SetListenIPHosts("tcp://127.0.0.1:7789", 7790)//同时监听两个地址
.ConfigureContainer(a =>//容器的配置顺序应该在最前面
{
a.AddConsoleLogger();//添加一个控制台日志注入(注意:在maui中控制台日志不可用)
}));
service.Start();//启动

9.2 重写SocketClient处理

正如6.2所示,可以直接在MySocketClient的重写HandleReceivedData中直接处理数据。

9.3 插件处理

按照TouchSocket的设计理念,使用插件处理数据,是一项非常简单,且高度解耦的方式。步骤如下:

(1)声明插件

插件可以先继承PluginBase,然后再实现需要的功能插件接口,可以按需选择泛型或者非泛型实现。

如果已经有继承类,直接实现IPlugin接口即可。

public class MyPlugin : PluginBase, ITcpReceivedPlugin
{
public Task OnTcpReceived(ITcpClientBase client, ReceivedDataEventArgs e)
{
//这里处理数据接收
//根据适配器类型,e.ByteBlock与e.RequestInfo会呈现不同的值,具体看文档=》适配器部分。
ByteBlock byteBlock = e.ByteBlock;
IRequestInfo requestInfo = e.RequestInfo;

//e.Handled = true;//表示该数据已经被本插件处理,无需再投递到其他插件。

return e.InvokeNext();//如果本插件无法处理当前数据,请将数据转至下一个插件。
}
}

(2)创建使用插件处理的服务器

var service = new TcpService();
service.Setup(new TouchSocketConfig()
.SetListenIPHosts(7789)
.ConfigureContainer(a =>
{
a.AddConsoleLogger();
})
.ConfigurePlugins(a =>
{
a.Add<MyPlugin>();
}));
service.Start();
注意

当接收数据时,ByteBlock与RequestInfo的值会根据适配器类型不同而不同。并且,当数据存于ByteBlock时,其实际的数据长度是ByteBlock.Length(Len)。而不是ByteBlock.Buffer.Length

9.4 异步阻塞接收

异步阻塞接收,即使用await的方式接收数据。其特点是能在代码上下文中,直接获取到收到的数据。

只是在服务器使用异步阻塞时,建议直接在Connected触发时相关使用。

下列将以插件为例:

class TcpServiceReceiveAsyncPlugin : PluginBase, ITcpConnectedPlugin<ISocketClient>
{
public async Task OnTcpConnected(ISocketClient client, ConnectedEventArgs e)
{
//receiver可以复用,不需要每次接收都新建
using (var receiver = client.CreateReceiver())
{
while (true)
{
//receiverResult必须释放
using (var receiverResult = await receiver.ReadAsync(CancellationToken.None))
{
if (receiverResult.IsClosed)
{
//断开连接了
return;
}

//从服务器收到信息。
var mes = Encoding.UTF8.GetString(receiverResult.ByteBlock.Buffer, 0, receiverResult.ByteBlock.Len);
client.Logger.Info($"客户端接收到信息:{mes}");

//如果是适配器信息,则可以直接获取receiverResult.RequestInfo;

}
}
}
}
}
提示

异步阻塞接收,在等待接收数据时,不会阻塞线程资源,所以即使大量使用,也不会影响性能。

十、发送数据

按照架构图,每个客户端成功连接后,服务器都会创建一个派生自SocketClient的实例,通过该实例即可将数据发送至客户端

10.1 如何获取SocketClient?

(1)直接获取所有在线客户端

通过service.GetClients方法,获取当前在线的所有客户端。

var socketClients = service.GetClients();
注意

由于SocketClient的生命周期是由框架控制的,所以最好尽量不要直接引用该实例,可以引用SocketClient.Id,然后再通过服务器查找。

(2)通过Id获取

先调用service.GetIds方法,获取当前在线的所有客户端的Id,然后选择需要的Id,通过TryGetSocketClient方法,获取到想要的客户端。

var ids = service.GetIds();
if (service.TryGetSocketClient(ids.First(), out SocketClient socketClient))
{
}

10.2 发送

【同步发送】

SocketClient已经内置了三种同步发送方法,直接调用就可以发送,如果发送失败,则会立即抛出异常。

public virtual void Send(byte[] buffer);
public virtual void Send(ByteBlock byteBlock);
public virtual void Send(byte[] buffer, int offset, int length);

【异步发送】

TcpClient已经内置了三种异步发送方法,直接调用就可以发送。如果发送失败,await就会触发异常。

public virtual Task SendAsync(byte[] buffer);
public virtual Task SendAsync(ByteBlock byteBlock);
public virtual Task SendAsync(byte[] buffer, int offset, int length);
提示

通过上述方法发送的数据,都会经过适配器,如果想要直接发送,请使用DefaultSend

10.3 通过TcpService发送

通过Id发送数据。

public virtual void Send(string id, ByteBlock byteBlock);
public virtual void Send(string id, byte[] buffer, int offset, int length);
public virtual void Send(string id, byte[] buffer);
public virtual Task SendAsync(string id, ByteBlock byteBlock);
public virtual Task SendAsync(string id, byte[] buffer, int offset, int length);
public virtual Task SendAsync(string id, byte[] buffer);
提示

框架不仅内置了Send字节的发送,也扩展了字符串等常见数据的发送。而且还包括了TrySend等不会抛出异常的发送方法。

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