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做.NET应用开发肯定会用到网络通信，而进程间通信是客户端开发使用频率较高的场景。
进程间通信方式主要有命名管道、消息队列、共享内存、Socket通信，个人使用最多的是Sokcet相关。
而Socket也有很多使用方式，Socket、WebSocket、TcpClient、UdpClient，是不是很多？HttpClient与TcpClient、WebSocket之间有什么关系？这里我们分别介绍下这些通信及使用方式
Socket
Socket是传输通信协议么？No，Socket是一种传输层和应用层之间、用于实现网络通信的编程接口。Socket可以使用各种协议如TCP、UDP协议实现进程通信，TCP/UDP才是传输通信协议
Socket位于传输层与应用层之间，接口在System.Net.Sockets命名空间下。下面是Socket以TCP通信的DEMO：
//创建一个 Socket 实例 Socket clientSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); //连接到服务器 clientSocket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 8000)); //发送数据 string message = "Hello, Server!"; byte[] data = Encoding.ASCII.GetBytes(message); clientSocket.Send(data); //接收数据 byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead = clientSocket.Receive(buffer); Debug.WriteLine(Encoding.ASCII.GetString(buffer, 0, bytesRead)); clientSocket.Close();
TcpClient/UdpClient
TCP/UDP均是位于传输层的通信协议，所以Socket的使用也是位于传输层的通信操作
TCP是面向连接，提供可靠、顺序的数据流传输。用于一对一的通信，即一个TCP连接只能有一个发送方和一个接收方。详细连接方式是，先通过三次握手建立连接、然后传输数据，传输数据完再通过4次挥手关闭连接。所以适用于需要数据完整性和可靠传输的场景
而UDP则是无连接的，不需要建立和维护连接状态，不提供确认机制，也不重传丢失的数据报，但也因此传输实时性高，适合低延时、数据量小、广播场景
基于Socket抽象编程接口，TCP、UDP构建更高级别抽象网络编程TcpClient、UdpClient，它们用于简化TCP网络编程中的常见任务
TcpClient、UdpClient是 .NET 提供的用于方便管理TCP和UDP网络通信的类，下面是对应的Demo
Tcp服务端：
1 using System; 2 using System.Net; 3 using System.Net.Sockets; 4 using System.Text; 5 6 class TcpServerExample 7 { 8 public static void Main() 9 { 10 TcpListener listener = new TcpListener(“127.0.0.1", 8000); 11 listener.Start(); 12 Console.WriteLine("Server is listening on port 8000..."); 13 14 TcpClient client = listener.AcceptTcpClient(); 15 NetworkStream stream = client.GetStream(); 16 17 byte[] data = new byte[1024]; 18 int bytesRead = stream.Read(data, 0, data.Length); 19 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data, 0, bytesRead)); 20 21 byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Client!"); 22 stream.Write(response, 0, response.Length); 23 24 stream.Close(); 25 client.Close(); 26 listener.Stop(); 27 } 28 }
TCP客户端：
1 using System; 2 using System.Net.Sockets; 3 using System.Text; 4 5 class TcpClientExample 6 { 7 public static void Main() 8 { 9 TcpClient client = new TcpClient("127.0.0.1", 8000); 10 NetworkStream stream = client.GetStream(); 11 12 byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Server!"); 13 stream.Write(message, 0, message.Length); 14 15 byte[] data = new byte[1024]; 16 int bytesRead = stream.Read(data, 0, data.Length); 17 Debug.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data, 0, bytesRead)); 18 19 stream.Close(); 20 client.Close(); 21 } 22 }
Udp服务端：
1 using System; 2 using System.Net; 3 using System.Net.Sockets; 4 using System.Text; 5 6 class UdpServerExample 7 { 8 public static void Main() 9 { 10 UdpClient udpServer = new UdpClient(8000); 11 IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(”127.0.0.1“, 0); 12 13 Console.WriteLine("Server is listening on port 8000..."); 14 15 byte[] data = udpServer.Receive(ref remoteEP); 16 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data)); 17 18 byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Client!"); 19 udpServer.Send(response, response.Length, remoteEP); 20 21 udpServer.Close(); 22 } 23 }
Udp客户端：
1 using System; 2 using System.Net; 3 using System.Net.Sockets; 4 using System.Text; 5 6 class UdpClientExample 7 { 8 public static void Main() 9 { 10 UdpClient udpClient = new UdpClient(); 11 IPEndPoint remoteEP = new IPEndPoint(”127.0.0.1", 8000); 12 13 byte[] message = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello, Server!"); 14 udpClient.Send(message, message.Length, remoteEP); 15 16 byte[] data = udpClient.Receive(ref remoteEP); 17 Console.WriteLine("Received: " + Encoding.ASCII.GetString(data)); 18 19 udpClient.Close(); 20 } 21 }
上面是基本的网络通信DEMO，TcpClient用于基于连接、可靠的TCP通信，适用于需要数据完整性和可靠传输的场景。Udp用于无连接、不保证传输的UDP通信，适用于对实时性要求高、允许少量数据丢失的场景（如视频流）。会议场景下的传屏软件适合用这个协议，传屏发送端固定帧率一直推送，网络丢失几帧问题不大，重要的是延时低了很多。
TcpClient、UdpClient是位于传输层的通信类，分别实现了基于TCP和UDP协议的通信功能。
HttpClient
讲完传输层的网络通信类，就要说下应用层的HttpClient，这是专门用于HTTP协议的通信
Http与TCP/UDP均是网络通信协议，TCP、UDP位于传输层，HTTP传于应用层，而且HTTP是基于TCP面向连接的。TCPHTTP1.1之后引入持久连接，允许一个TCP连接进行多次请求/响应传输。HTTP层相比TCP它关注请求、响应的内容
HttpClient是Http协议的通信类，提供了封装好的、高级的HTTP功能（如发起GET, POST请求，处理响应等）。
HttpClient可以用于Web接口如Restful API的调用，我这边Windows应用的WebApi基础组件库就是用HttpClient实现的。
HttpClient类，在System.Net.Http.HttpClient命名空间下，HttpClient的内部实现是基于Socket的。也就是说，HttpClient底层使用Socket接口来建立连接并传输数据，但它隐藏了这些细节，为开发者提供了一个更简洁的API。
下面是我基于HttpClient实现的Web服务各类操作入口代码，可以简单浏览下：
1 /// <summary> 2 /// 请求/推送数据 3 /// </summary> 4 /// <typeparam name="TResponse"></typeparam> 5 /// <param name="request"></param> 6 /// <returns></returns> 7 public async Task<TResponse> RequestAsync<TResponse>(HttpRequest request) where TResponse : HttpResponse, new() 8 { 9 var requestUrl = request.GetRequestUrl(); 10 try 11 { 12 using var client = CreateHttpClient(request); 13 var requestMethod = request.GetRequestMethod(); 14 switch (requestMethod) 15 { 16 case RequestMethod.Get: 17 { 18 using var response = await client.GetAsync(requestUrl); 19 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>(); 20 } 21 case RequestMethod.Post: 22 { 23 using var httpContent = request.GetHttpContent(); 24 using var response = await client.PostAsync(requestUrl, httpContent); 25 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>(); 26 } 27 case RequestMethod.Put: 28 { 29 using var httpContent = request.GetHttpContent(); 30 using var response = await client.PutAsync(requestUrl, httpContent); 31 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>(); 32 } 33 case RequestMethod.Delete: 34 { 35 using var response = await client.DeleteAsync(requestUrl); 36 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>(); 37 } 38 case RequestMethod.PostForm: 39 { 40 using var requestMessage = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Post, requestUrl); 41 using var httpContent = request.GetHttpContent(); 42 requestMessage.Content = httpContent; 43 using var response = await client.SendAsync(requestMessage); 44 return await response.GetTResponseAsync<TResponse>(); 45 } 46 } 47 return new TResponse() { Message = $"不支持的请求类型：{requestMethod}" }; 48 } 49 catch (ArgumentNullException e) 50 { 51 return new TResponse() { Code = NetErrorCodes.ParameterError, Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace }; 52 } 53 catch (TimeoutException e) 54 { 55 return new TResponse() { Code = NetErrorCodes.TimeOut, Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace }; 56 } 57 catch (Exception e) 58 { 59 return new TResponse() { Message = e.Message, JsonData = e.StackTrace }; 60 } 61 }
HttpClient封装后的网络基础组件调用方式，也比较简单。
添加接口请求说明，参数及请求参数均统一在一个类文件里定义好：
1 /// <summary> 2 /// 内网穿透注册接口 3 /// </summary> 4 [Request("http://frp.supporter.ws.h3c.com/user/register",RequestMethod.Post)] 5 [DataContract] 6 internal class RegisterFrpRequest : HttpRequest 7 { 8 public RegisterFrpRequest(string sn, string appName) 9 { 10 Sn = sn; 11 SeverNames = new List<RequestServiceName>() 12 { 13 new RequestServiceName(appName,"http") 14 }; 15 } 16 [DataMember(Name = "sn")] 17 public string Sn { get; set; } 18 19 [DataMember(Name = "localServerNames")] 20 public List<RequestServiceName> SeverNames { get; set; } 21 }
再定义请求结果返回数据，基类HttpResponse内有定义基本参数，状态Success、状态码Code、返回描述信息Message：
1 [DataContract] 2 class RegisterFrpResponse : HttpResponse 3 { 4 5 [DataMember(Name = "correlationId")] 6 public string CorrelationId { get; set; } 7 8 [DataMember(Name = "data")] 9 public FrpRegisterData Data { get; set; } 10 11 /// <summary> 12 /// 是否成功 13 /// </summary> 14 public bool IsSuccess => Success && Code == 200000 && Data != null; 15 }
然后，业务层可以进行简洁、高效率的调用：
var netClient = new NetHttpClient();
var response = await netClient.RequestAsync<RegisterFrpResponse>(new RegisterFrpRequest(sn, appName));
WebSocket
WebSocket也是一个应用层通信，不同于可以实现俩类协议TCP/UDP的Socket，WebSocket只依赖于HTTP/HTTPS连接。
一旦握手成功，客户端和服务器之间可以进行双向数据传输，可以传输字节数据也可以传输文本内容。
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持久连接：WebSocket 是持久化连接，除非主动关闭，否则在整个会话期间连接保持开放。
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全双工通信：客户端和服务器可以随时发送数据，通信不再是单向的。使用
System.Net.WebSockets.ClientWebSocket类来实现WebSocket通信，通过减少 HTTP 请求/响应的开销、延时较低。
而WebSocket与HttpClient之间呢，都用于应用层的网络通信，但它们的用途和通信协议是不同的。
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HttpClient使用 HTTP 协议，WebSocket使用 WebSocket 协议，该协议在初始连接时通过 HTTP/HTTPS握手，然后转换为基于TCP通信的WebSocket协议。所以虽然都有使用HTTP协议，但WebSocket后续就切换至基于TCP的全双工通信了 -
HttpClient基于请求/响应模式，每次通信由客户端向服务器发起请求。WebSocket提供全双工通信，客户端和服务器都可以主动发送数据。 -
HttpClient主要用于访问 RESTful API、下载文件或者发送HTTP请求。WebSocket主要用于实现低延迟的实时通信，如进程间通信、局域网通信等。
我团队Windows应用所使用的进程间通信，就是基于WebSocketSharp封装的。WebSocketSharp是一个功能全面、易于使用的第三方 WebSocket 库 GitHub - sta/websocket-sharp
至于为啥不直接使用ClientWebSocket。。。是因为当时团队还未切换.NET，使用的是.NETFramework。
后面团队使用的局域网通信基础组件就是用ClientWebSocket了。
下面是我封装的部分WebSocket通信代码，事件发送（广播）、以及监听其它客户端发送过来的事件消息：
1 /// <summary> 2 /// 发送消息 3 /// </summary> 4 /// <typeparam name="TInput">发送参数类型</typeparam> 5 /// <param name="client">目标客户端</param> 6 /// <param name="innerEvent">事件名</param> 7 /// <param name="data">发送参数</param> 8 /// <returns></returns> 9 public async Task<ClientResponse> SendAsync<TInput>(string client, InnerEventItem innerEvent, TInput data) 10 { 11 var message = new ChannelSendingMessage(client, new ClientEvent(innerEvent.EventName, innerEvent.EventId, true), _sourceClient); 12 message.SetData<TInput>(data); 13 return await SendMessageAsync(ChannelMessageType.ClientCommunication, message); 14 } 15 16 /// <summary> 17 /// 订阅消息 18 /// </summary> 19 /// <param name="client">目标客户端</param> 20 /// <param name="innerEvent">事件名称</param> 21 /// <param name="func">委托</param> 22 public ClientSubscribedEvent SubscribeFunc(string client, InnerEventItem innerEvent, Func<ClientResponse, object> func) 23 { 24 var eventName = innerEvent?.EventName; 25 if (string.IsNullOrEmpty(eventName) || func == null) 26 { 27 throw new ArgumentNullException($"{nameof(eventName)}或{nameof(func)}，参数不能为空!"); 28 } 29 30 var subscribedEvent = new ClientSubscribedEvent(client, innerEvent, func); 31 SubscribeEvent(subscribedEvent); 32 return subscribedEvent; 33 } 34 35 /// <summary> 36 /// 订阅消息 37 /// </summary> 38 /// <param name="client">目标客户端</param> 39 /// <param name="innerEvent">事件名称</param> 40 /// <param name="func">委托</param> 41 public ClientSubscribedEvent SubscribeFuncTask(string client, InnerEventItem innerEvent, Func<ClientResponse, Task<object>> func) 42 { 43 var eventName = innerEvent?.EventName; 44 if (string.IsNullOrEmpty(eventName) || func == null) 45 { 46 throw new ArgumentNullException($"{nameof(eventName)}或{nameof(func)}，参数不能为空!"); 47 } 48 49 var subscribedEvent = new ClientSubscribedEvent(client, innerEvent, func); 50 SubscribeEvent(subscribedEvent); 51 return subscribedEvent; 52 }
关键词：TCP/UDP，HTTP，Socket，TcpClient/UdpClient，HttpClient，WebSocket
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