【Stream—7】NetworkStream相关知识分享
一、networkstream的作用
和先前的流有所不同，networkstream的特殊性可以在它的命名空间中得以了解（system.net.sockets），聪明的你马上就会反应过来：既然是在网络中传输的流，那必然有某种协议或者规则约束他，不错，这种协议就是tcp/ip协议。这个是什么东西？别急，我先让大家了解以下networkstream的作用：如果服务器和客户端之间基于tcp连接的，他们之间能够依靠一个稳定的字节流进行相互传输信息，这也是networkstream的最关键的作用，有了这个神奇的协议，networkstream便能向其他流一样在网络中（进行点对点的传输），这种传输的效率和速度是非常高的（udp也很快，稍后再介绍），如果大家对这个概念还不是很清晰的话，别怕，后文中我会更详细的说明。
这里有5点大家先了解以下就行：
1、networkstream只能在具有tcp/ip协议之中，如果用在udp中编译不报错，会报异常。
2、networkstream是面向连接的。
3、在网络中利用流的形式传递信息。
4、必须借助socket（也称之为流式socket），或者使用一些返回的返回值，例如tcpclient类的getstream方法。
5、用法和普通流方法几乎一模一样，但具有特殊性。
二、简单介绍一下tcp/ip协议和相关层次
提到协议相信许多初学者或者没搞过这块的朋友会一头雾水，不过别怕，协议也是人定的，肯定能搞懂：
其实协议可以这么理解，是人为制定的为某个活动定义的一系列规则和约束，就好比足球比赛的红牌黄牌，这是由世界足联制定的协议或者规范，一旦不按这个协议，足球赛肯定会一片混乱。
进入正题：
tcp/ip
全称：transmission control protocol/internet protocol（传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议）
这个便是互联网通信中的最基本协议，tcp/ip定义了电子设备如何进入到互联网，以及数据如何在互联网中传递。既然有了协议，但是空头支票还是不行的，就好比足联制定了这些规则，但是没有裁判在球场上来实施这些规则一样，tcp/ip协议也有它自己的层次结构，关于他的层次结构，大家看图就能明白：
发送数据：
大家不用刻板的取理解这个协议，我还是用我们最普通的浏览网页来给大家讲解一下，首先，打开浏览器输入一个url，这时候，应用成会判断这个要求是否是http的，然后，http会将请求信息交给传输层来执行，传输层主要负责信息流的格式化并且提供一个可靠的传输，这时候，tcp和udp这两个协议在这里起作用了，tcp协议规定：接收端必须发回确认，并且加入分组丢失，必须重新发送，接着网络层得到这些需要发送的数据，（网络中的ip协议非常重要，不仅是ip协议，还有arp协议（查找远程主机mac地址）），这时候网络层会命令网络接口层取发送这些信息（ip层主要负责的是在节点之间的数据报传送，这里的节点是一台网络设备，比如计算机，大家便可以理解为网络接口层的设备），最终将请求数据发送至远程网站主机后等待远程主机发送来信息。
接收数据：
好了，远程网站主机会根据请求信息（ip，数据报等等）发送一系列的网页数据通过网线或者无线路由，回到网络接口层，然后逐级上报，通过网络层的ip然后通过传输层的一系列格式化，最终通过http返回至浏览器显示网页了。
基于篇幅的关系，还有其他的协议大家可以自行去了解学习，相信园子里很多大神都写过关于http协议的博文，大家也可以去学习一下。
三、简单说明一下tcp和udp的区别
tcp：
1、tcp是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接
2、tcp提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性
udp：
1、udp是面向无连接的通信协议，udp数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送
2、udp通讯时，不需要接受方确认，属于不可靠传输，可能会出现丢包现象，实际应用中要求在程序员编程验证。
3、由于上述2点的关系，udp传输速度更快，但是安全性比较差，很容易发生未知的错误，所以本章的networkstream无法使用在udp的功能上。
四、简单介绍下套接字（socket）的概念
关于socket的概念和功能可能可以写很长的一篇文章来介绍，这里大家把socket理解tcp/ip协议的抽象，并且能够实现tcp/ip协议栈的工具就行，换句话说，我们可以利用socket实现客户端和服务端双向通信，同样，对于socket最关键的理解还没到位，很多新人或者不常用的朋友会问：socket功能到底时什么？怎么工作的？
再次举个例子，女朋友打电话给我，我可以选择接通或者拒绝，如果我接了她的电话，也就是说，我和她通过电话连接（connect），那电话就是“socket”，女友和我都可以时客户端或者服务端，只要点对点就行，我们的声音通过电话传递，但是具体传输内容不归socket管辖，socket的直接任务可以归纳为以下几点：
1、创建客户端或服务端
2、服务端或客户端监听是否有服务端或客户端传来的连接信息（listening）
3、创建点对点连接（connect）
4、发送accept信息给对方，表示两者已经建立连接，并且可以相互传递信息了（send）
5、具体发送什么信息内容不是socket管辖的范围，但是必须是socket进行发送的动作
6、统里可以通过socket去接收对方发来的信息，并加以处理
后面我们会简单的写一个socket的示例
五、简单介绍下tcpclient、tcplistener、ipendpoint类的作用
1、tcpclient
此类事微软基于tcp封装类，用于简化tcp客户端的开发，主要通过构造带入主机地址或者ipendpoint对象，然后调用connect进行和服务器点对点的连接，连接成功后通过getstream方法返回networkstream对象。
2、tcplistener
此类也是微软基于tcp封装类，用于监听服务器或者客户端的连接请求，一旦有连接请求信息，理解交给tcpclient的accepttcpclient方法捕获，start方法用于开始监听。
3、ipendpoint
处理ip地址和端口的封装类
4、ipaddress
提供包含计算机在ip网络上的地址的工具类
六、使用networkstream的注意事项和局限性
从这里开始，才真正的介绍networkstream，但前面的一再说明networkstream背后那个必须掌握的知识点，这样才能在实际变成过程中很快上手，毕竟networkstream的工作环境和其他流有很大的差别，再回到第一节关于networkstream的知识点，在使用时有几点必须注意：
1、再次强调networkstream是稳定的，面向连接的，所以它只适用tcp协议的环境下工作，所以一旦在udp环境中，虽然编译不会报错，但是会跳出异常。
2、我们可以通过networkstream简化socket开发
3、如果要建立networkstream一个新的实例，则必须使用已经连接的socket
4、networkstream使用后不会自动关闭提供的socket，必须使用networkstream构造函数时是定的socket所有权（networkstream的构造函数中设置）
5、networkstream支持异步读写操作。
networkstream的局限性：
1、可惜的是networkstream基于安全上的考虑不支持position属性或seek方法，寻找或改变流的位置，如果吃土强行使用会报出notsupport的异常
2、支持传递数据的种类没有直接使用socket来的多。
七、networkstream的构造
1、networkstream(socket socket)：
为制定的scoket创建networkstream类的新实例
2、networkstream(socket socket,boolean ownssocket)：
用来指定socket所属权为是定的socket，ownssocket表示指示networkstream是否拥有该socket
3、networkstream(socket socket,fileaccess fileaccess)：
用指定的访问权限为指定的socket创建fileaccess值得按位组合，这些值指定授予所低通得scoket上的networkstream的访问类型
4、networkstream(socket socket,fileaccess fileaccess,boolean ownssocket)：
以上就是networkstream常用的几个构造
对于networkstream构造函数的理解相信大家经过前文的解释也能够掌握了，但是有几点必须强调以下
1、如果用构造产生networkstream的实例，则必须使用连接的socket
2、如果该networkstream拥有对socket的所有权，则在使用networkstream的close方法时，会同时关闭socket，否则关闭networkstream时不会关闭socket
3、能够创建对指定socket带有读写权限的networkstream
八、networkstream的属性
1、canseek：用于指示流是否支持查找，它的值始终为false
2、dataavailable：指示在要读取的networkstream上是否有可用的数据，一般来说通过判断这俄格属性来判断networkstream是否有数据
3、length：networkstream不支持使用length属性，强行使用会发生notsupportedexception异常
4、position：networkstream不支持使用position属性，强行使用会发生notsupportedexception异常
九、networkstream的方法
同样，networkstream的方法大致重写或继承了stream的方法，但是以下方法必须注意：
1、int read(byte[] buffer,int offset,int size)
该方法将数据读入buffer参数并返回成功读取的字节数，如果没有可以读取的数据，则read方法返回0，read操作将读取尽可能多的可用数据，直至达到由size参数指定的字节数为止。如果远程主机关闭了连接并且已接受到所有可用数据，read方法将立即完成并返回0字节。
2、long seek(long offset,seekorigin origin)
将流的当前位置设置为给定值，此方法当前不愁支持，总是引发notsupportexception
3、void write(byte[] buffer,int offset,int size)
write方法在指定的offset处启动，并将buffer内容的size字节发送到网络，write方法将一直处于阻止状态（可以用异步解决），知道发送了请求的字节数或引发socktexception为止，如果收到scoketexception，可以使用socketexception.errorcode属性获取特定的错误代码。
十、networkstream的简单示例
创建一个客户端向服务端传输图片的小示例
服务端一直监听客户端传来的图片信息
服务端代码：
1 class program
2 {
3 //全局tcpclient
4 private static tcpclient _client;
5 //文件流建立到磁盘上的读写流
6 static filestream fs=new filestream("f:\\abc.jpg",filemode.create);
7 //buffer
8 private static int bufferlength = 200;
9 private static byte[] buffer = new byte[bufferlength];
10 //网络流
11 private static networkstream _ns;
12 static void main()
13 {
14 connectandlisten();
15 // console.readkey();
16 }
17
18 static void connectandlisten()
19 {
20 //服务端监听任何ip,但是端口号时80的连接
21 tcplistener listener=new tcplistener(ipaddress.any,9090);
22 //监听对象开始监听
23 listener.start();
24 while (true)
25 {
26 console.writeline("等待连接");
27 //线程会挂在这里,直到客户端发来连接请求
28 _client = listener.accepttcpclient();
29 console.writeline("已连接");
30 //得到从客户端传过来的网络流
31 _ns = _client.getstream();
32 //如果网络流中由数据
33 if (_ns.dataavailable)
34 {
35 //异步读取网络流中的byte信息
36 _ns.beginread(buffer, 0, bufferlength, readasynccallback, null);
37 }
38 }
39 }
40
41 /// <summary>
42 /// 异步读取回调函数
43 /// </summary>
44 /// <param name="result"></param>
45 static void readasynccallback(iasyncresult result)
46 {
47 int readcount;
48 //获得每次异步读取数量
49 readcount = _client.getstream().endread(result);
50 //如果全部读完退出,垃圾回收
51 if (readcount<1)
52 {
53 _client.close();
54 _ns.dispose();
55 fs.dispose();
56 return;
57 }
58 //将网络流中的图片数据段顺序写入本地
59 fs.write(buffer,0,bufferlength);
60 //再次异步读取
61 _ns.beginread(buffer, 0, bufferlength, readasynccallback, null);
62 }
63 }
客户端代码：
1 class program
2 {
3 static void main(string[] args)
4 {
5 sendimagetoserver(@"e:\111.jpg");
6 }
7
8 static void sendimagetoserver(string imgurl)
9 {
10 if (!file.exists(imgurl))
11 {
12 return;
13 }
14 //创建一个文件流打开图片
15 filestream fs = file.open(imgurl, filemode.open);
16 //声明一个byte数组接收图片byte信息
17 byte[] filebytes = new byte[fs.length];
18 using (fs)
19 {
20 //将图片byte信息读入byte数组中
21 fs.read(filebytes, 0, filebytes.length);
22 }
23 //找到服务器的ip地址
24 ipaddress address = ipaddress.parse("127.0.0.1");
25 //将建tcpclient对象实现与服务器的连接
26 tcpclient client = new tcpclient();
27 //连接服务器
28 client.connect(address, 9090);
29 using (client)
30 {
31 //连接完服务器后便在客户端和服务器之间产生一个流的通道
32 networkstream ns = client.getstream();
33 using (ns)
34 {
35 //通过此通道将图片数据吸入网络流,传向服务器接收
36 ns.write(filebytes, 0, filebytes.length);
37 }
38 }
39 }
40 }
这样就可以通过socket把图片传递过去了。
好了，关于networkstream的相关知识就介绍到这里了~