.NET中应用程序内共享UdpClient联机的实现方法
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在开发与远程设备通讯的系统时,为了提高数据传输的效率,常常会选择udp这个通讯协议来作为数据传输的媒介。而 .net framework中所提供的udpclient对象,可以帮助开发人员依照系统需求开启udp套接字点,快速建立udp联机来提供与远程设备通讯的功能。
这个系统架构下当增加一个不同种类的远程设备时,必须要提供一个不同的udp套接字点,才能用来提供与不同种类远程设备通讯的功能,在远程设备种类越来越多时,系统所需要的udp套接字点就会依照远程设备种类而增加。
在远程设备种类越来越多的情景中,为了网络管理考虑会限制系统与远程设备通讯时,必须统一使用同一个udp套接字点来与远程设备通讯,再由封包内容、或是ip地址去判断实际连接的远程设备为何。
class program
{
static void main(string[] args)
{
// receiver
udpclient udpclienta = new udpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
udpclient udpclientb = new udpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
}
}
依照系统需求开发人员可能写出上列的程序代码,直接建立两个udpclient对象来开启同一个udp套接字点。这段程序代码内容可以通过编译程序的检查,但在按下执行之后,就会在visual studio之中看到socketexception的例外通知,用来告知开发人员同一个套接字点只能被开启一次,使用两个udpclient来开启同一个套接字点是无法执行的。
有涉略过design pattern的开发人员,在遇到资源对象只能有一个实体的情景,会想到套用singleton pattern来提供资源对象共享的功能。系统中udpclient对象所开启的udp套接字点,就是属于这种只能由一个对象所开启的资源,这个情景中在udpclient对象上套用singleton pattern看起来会是个不错的选择。
class program
{
// singleton
private static udpclient _udpclientinstance = null;
private static udpclient udpclientinstance
{
get
{
if (_udpclientinstance == null)
{
_udpclientinstance = new udpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
}
return _udpclientinstance;
}
}
// main
static void main(string[] args)
{
// receiver
udpclient udpclienta = program.udpclientinstance;
udpclient udpclientb = program.udpclientinstance;
// transmiter
udpclient transmiter = new udpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 9999));
// send
transmiter.send(new byte[] { 55 }, 1, new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
// receive
byte[] packet = null;
ipendpoint remoteendpoint = new ipendpoint(ipaddress.any, ipendpoint.minport);
packet = udpclienta.receive(ref remoteendpoint);
console.writeline(string.format("udpclienta receive:{0}", packet[0]));
packet = udpclientb.receive(ref remoteendpoint);
console.writeline(string.format("udpclientb receive:{0}", packet[0]));
// end
console.readline();
// close
transmiter.close();
udpclientb.close();
udpclienta.close();
}
}
将singleton pattern套用在系统内所使用的udpclient物件上,可以写出上列的程序代码,系统内所使用的udpclient对象都是取用到系统内一个静态存放的共享udpclient对象。这段程序代码内容可以通过编译程序的检查,并且在执行时也不会出现socketexception的例外通知,因为套用singleton pattern让系统内只会开启udp套接字点一次。
但进阶一点去思考udpclient对象的封包接收功能,udpclient对象中提供receive方法来等待、接收远程设备传送的数据封包,收到数据封包之后再次执行receive方法会继续等待、接收下一个数据封包。也就是说一个远程设备传送的数据封包,udpclient只能透过receive方法取得一次,在系统内共享同udpclient对象,没有办法共享receive方法所取得的数据封包。
观察上列范例的执行结果,可以发现在范例中由transmiter所传送的资料封包,在被udpclienta透过receive方法接收之后,udpclientb无法接收到这个远程传送的数据封包,这也就验证范例中将singleton pattern套用在系统内所使用udpclient上的方式,会发生了无法共享数据封包的问题。
为了提供系统使用同一个udp套接字点来与远程设备通讯,再由封包内容、或是ip地址去判断实际连接的远程设备为何的功能。笔者设计一个名为mutualudpclient的解决方案,用来在系统内共享udp通讯联机并且共享远程设备传送的数据封包。
在mutualudpclient这个解决方案中,套用先前部落格中所发表的singleton pool模式,套用这个模式让系统能够共享udpclient联机,并且在有系统对象使用udpclient联机时就开启共享udp通讯联机,而在所有系统对象都不需要使用udpclient联机才真正去关闭这个共享的udp通讯联机。
。
套用singleton pool模式解决了共享udpclient联机的功能,接着在mutualudpclient这个解决方案中,为了共享远程设备传送的数据封包,在udpclient与mutualudpclient之间加入了一个routeudpclient对象。
routeudpclient对象是一个主动式的对象,在被建立之后会开启一条独立的线程,不断的接收udpclient所接收到的数据封包,并且将接收到数据封包透过事件的方式通知每个mutualudpclient,经由这样的流程就可以将远程设备所传送的数据封包,在每个mutualudpclient之间共享。
而mutualudpclient对象在收到routeudpclient所提供的数据封包时,会先将数据封包暂存在一个队列里,并且在mutualudpclient对象的receive方法被呼叫时,再从队列取出数据封包并且回传给呼叫端,用以将远程设备传送的数据封包提供给呼叫端做后续的处理。经由这样的方式,每个系统中所建立的mutualudpclient对象就可以透过receive方法取得,每个远程设备传送的数据封包。
*这边要特别一提的是,mutualudpclient对象不选择事件方式来提供数据封包而采用receive方法来提供,是为了让使用mutualudpclient对象的开发人员,在使用对象的时候,能够得到与使用udpclient一样的开发体验,用以减少开发时的学习时间。
处理完共享udpclient联机、共享远程设备传送的资料封包之后,还要处理一下传送数据封包到远程设备的功能。在mutualudpclient之中,对于传送数据封包到远程设备并没有特殊需求,所以直接使用udpclient的send功能就可以完成将数据封包传送到远程设备的功能。
class program
{
static void main(string[] args)
{
// receiver
mutualudpclient udpclienta = new mutualudpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
mutualudpclient udpclientb = new mutualudpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
// transmiter
udpclient transmiter = new udpclient(new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 9999));
// send
transmiter.send(new byte[] { 55 }, 1, new ipendpoint(ipaddress.parse("127.0.0.1"), 1234));
// receive
byte[] packet = null;
ipendpoint remoteendpoint = new ipendpoint(ipaddress.any, ipendpoint.minport);
packet = udpclienta.receive(ref remoteendpoint);
console.writeline(string.format("udpclienta receive:{0}", packet[0]));
packet = udpclientb.receive(ref remoteendpoint);
console.writeline(string.format("udpclientb receive:{0}", packet[0]));
// end
console.readline();
// close
transmiter.close();
udpclientb.close();
udpclienta.close();
}
}
上列程序代码示范如何在系统中使用mutualudpclient对象,在范例中可以看到程序代码中直接建立了两个相同udp端点的mutualudpclient对象,并且可以正常的执行不会出现socketexception的例外通知。而远程设备transmiter所传送的数据封包,在被udpclienta透过receive方法接收之后,udpclientb依然可以透过receive方法接收同一个资料,这也就验证了mutualudpclient对象提供了共享通讯联机、共享数据封包的功能。
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