无服务器端的UDP群聊功能剖析

r囧r小猫 2022-03-27 14:54 221阅读 0赞

我以前在使用飞鸽传书功能的时候，发现只要打开这个软件，局域网中的用户就会瞬间加载到我的用户列表中，同时在局域网中的用户的列表中马上也会加载我自己的用户信息。而且，飞鸽传书软件没有依靠服务器端的中转，也就是说，完全是客户端的功能。

那么这种机制到底是如何实现的呢？下面来一步一步的剖析。

首先，我上线，局域网中的用户能够加载到我的用户列表中，那么我上线的时候，肯定是局域网中的用户都到了我的上线消息，然后给我回复了一条包含他们IP地址的信息，那样，我就可以逐个来添加他们到列表中了。

其次，我上线后，他们的列表中能够添加我的用户信息，那么这个肯定是我上线的时候，侦测到了局域网中的用户，然后对每个用户发送了一个包含我的IP地址的报文。需要在这里注意的是，发送报文的时候，一定要注意广播风暴。(记得当时做测试的时候，由于广播风暴，将整整6个人的网络全部占用完毕，连网络都上不成。)

最后就是下线，当局域网有用户下线的时候，下线用户肯定是发送了一个包含自己IP地址的下线通知，然后我们的软件收到之后，将他从列表中删除。

当然，现在我们所有的想象只是猜测，现在来具体化设计一下：

上线，我们可以封装类似 0x01 ip地址  信息格式内容发送给局域网用户，用户通过拆解发送内容的标志符号 0x01来确定发送的数据类型。

聊天，我们可以封装类似 0x02 ip地址  聊天内容 信息格式的内容发送给用户，用户通过拆解0x02标志来确定这条消息是聊天内容。

下线也是类似的，也是通过拆解来完成，那么如何实现无服务器端的呢？

其实这个问题很好回答，就是开一个监听线程，让它在那儿一直轮训套接字端口的接收信息，如果接收到数据，通过拆解包头，再进行对应的处理：

///<summary>
    /// 监听事件
    ///</summary>
    privatevoid listenRemote()
            {
         
                IPEndPoint ipEnd =new IPEndPoint(broadIPAddress,lanPort);
    try
                {
         
    while (isRun)
                    {
         
    try
                        {
         
    byte[] recInfo = listenClient.Receive(ref ipEnd);  //接受内容,存储到byte数组中
                               DealWithAcceptedInfo(recInfo); //处理接收到的数据
                        }
    catch (Exception ex)
                        {
         
                            MessageBox.Show(ex.Message);
                        }
                    }
                    listenClient.Close();
                    isRun =false;
                }
    catch (SocketException se) { }  //捕捉试图访问套接字时发生错误。
    catch (ObjectDisposedException oe) { } //捕捉Socket 已关闭
    catch (InvalidOperationException pe) { } //捕捉试图不使用 Blocking 属性更改阻止模式。
            }
    
    ///<summary>
    /// 方法：处理接到的数据
    ///</summary>
    privatevoid DealWithAcceptedInfo(byte[] recData)
            {
         
    string recStr = Encoding.Default.GetString(recData);
    string[] _recStr = recStr.Split('|');
    switch (_recStr[0])
                {
         
    case"0x00":  //用户上线
                        SendInfoOnline(_recStr[1]);
    if (lstUsers.FindString(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]) <=0)  //如果用户不存在
                           {
         
                            addListBox(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]);
                            AddLogIntoListBox("用户【"+ _recStr[1] +"】已经上线！");
                        }
    break;
    case"0x01":  //用户聊天
                        AddTextBox(_recStr[1] +""+ DateTime.Now +"\r\n", 1, 2);  //这是接收到了别人发来的信息
                        SendContentFromBox(_recStr[3].ToString());
    break;
    case"0x02":  //抖动屏幕
                        flickerWin();
    break;
    case"0x03":  //用户下线
    if (lstUsers.FindString(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]) >0)  //如果用户已经存在
                           {
         
                            removeListBox(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]);   //将用户移除队列
                               AddLogIntoListBox("用户【"+ _recStr[1] +"】已经下线！");
                        }
    break;
    default: break;
                }
            }

上面的代码就是监听的核心代码，它使用了while (isRun) 来进行轮训，倘若一旦接收到了数据，便会进入到DealWithAcceptedInfo(recInfo); 函数体中，这个函数主要是对不同的包头内容进行拆解。0x00代表上线，0x01代表聊天，0x02代表抖动屏幕，0x03代表下线。

需要注意的是，在进行套接字编程的时候，避免不了的是线程和UI交互问题，这里我采用了委托来处理：

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

#region ListBox线程与UI交互委托，用于添加列表数据
    publicdelegatevoid AddListBoxDelegate(string info);
    
    privatevoid addListBox(string info)
            {
          
    if (lstUsers.InvokeRequired)
                {
          
                    lstUsers.Invoke(new AddListBoxDelegate(addListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lstUsers.Items.Add(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region ListBox线程与UI交互委托，用于删除列表数据
    publicdelegatevoid RemoveListBoxDelegate(string info);
    
    privatevoid removeListBox(string info)
            {
          
    if (lstUsers.InvokeRequired)
                {
          
                    lstUsers.Invoke(new RemoveListBoxDelegate(removeListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lstUsers.Items.Remove(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region ListBox线程与UI交互委托，用于添加系统日志
    publicdelegatevoid AddLogDelegate(string info);
    
    privatevoid AddLogIntoListBox(string info)
            {
          
    if (lsbLog.InvokeRequired)
                {
          
                    lsbLog.Invoke(new AddLogDelegate(AddLogIntoListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lsbLog.Items.Add(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region RichTextBox线程与UI交互委托，用于添加文本内容及上色
    publicdelegatevoid AddTextBoxDelegate(string info, int titleOrContentFlag, int selfOrOthersFlag);
    
    ///<summary>
    /// 添加聊天内容到聊天对话框中
    ///</summary>
    ///<param name="info">消息呈现内容</param>
    ///<param name="titleOrContentFlag">标记：此信息是信息头还是信息内容,1代表是消息头，2代表是消息体</param>
    ///<param name="selfOrOthersFlag">标记：此信息是自己发送的还是别人发送的，1代表是自己发送，2代表是别人发送</param>
    privatevoid AddTextBox(string info, int titleOrContentFlag, int selfOrOthersFlag)
            {
          
    if (rAllContent.InvokeRequired)
                {
          
                    rAllContent.Invoke(new AddTextBoxDelegate(AddTextBox), info, titleOrContentFlag, selfOrOthersFlag);
                }
    else
                {
          
    if (1== titleOrContentFlag)  //如果是消息头
                    {
          
    string title = info;
    if (1== selfOrOthersFlag)  //如果是自己发送
                        {
          
                            CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, title, Color.Green);
                        }
    else//如果是别人发送
                        {
          
                            CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, title, Color.Blue);
                        }
                    }
    elseif (2== titleOrContentFlag)  //如果是消息体
                    {
          
    string content = info;
                        CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, content, Color.Black);
                    }
    
                }
            }
    
    
    publicdelegatevoid SendContentFromBoxDelegate(string content);
    
    privatevoid SendContentFromBox(string content)
            {
          
    if (rSendContent.InvokeRequired)
                {
          
    this.Invoke(new SendContentFromBoxDelegate(SendContentFromBox), content);
                }
    else
                {
          
                    AddTextBox(content +"\r\n", 2, 2);//将发送的消息添加到窗体中
                }
            }
    #endregion

这里基本上是先判断控件xx是否需要InvokeRequired，如果需要，则会通过委托来执行else代码块中的内容。用这种方式可以非常方便的解决线程和界面交互导致的种种问题。

还有个问题，就是发送消息，相信写过UDP的用户会很不陌生的，其实很简单，函数如下：

///<summary>
    /// 方法：发送广播给套接字用户
    ///</summary>
    publicstaticvoid SendInfoToAll(UdpClient listenClient,string sendInfo, IPEndPoint __iep)
            {
         
    byte[] sendData = Encoding.Default.GetBytes(sendInfo); //得到信息的二进制编码
    try
                {
         
                    listenClient.Send(sendData, sendData.Length, __iep);  //发送
                }
    catch (Exception ex) { }
            }

它是利用了一个UdpClient的实例，通过指定的套接字IPEndPoint来发送信息，需要注意的是，在进行初始化的时候，需要将发送地址加入到组播组之中，这样才能够正常使用广播方式：

public IPAddress broadIPAddress = IPAddress.Parse("255.255.255.255");  //组播地址

然后就是如何实现群聊，这个就需要遍历当前的用户列表，然后发送消息来实现，请看代码，有详细的注释：

///<summary>
    /// 遍历列表，发送消息
    ///</summary>
    privatevoid SendInfo(string data)
            {
         
    try
                {
         
    byte[] _data = Encoding.Default.GetBytes(data);
    
    foreach (string s in lstUsers.Items)   //遍历列表
                    {
         
    if (s.Contains("."))  //确定包含的是ip地址
                        {
         
    string _ip = s.Split('-')[0];
    if (!_ip.Equals(localIP))  //将自身排除在外
                            {
         
                                IPEndPoint iepe =new IPEndPoint(IPAddress.Parse(_ip), lanPort);   //套接字申明
                                    UdpClient udp =new UdpClient();
                                udp.Send(_data, _data.Length, iepe);  //发送
                            }
                        }
                    }
                }
    catch (Exception ex)
                {
         
                    MessageBox.Show(ex.Message);
                }
            }

通过使用上面的代码，就可以循环列表，将群聊的内容发送给每个人。

最后说下下线功能，下线功能包括两个部分，一个是下线，另外一个是结束Socket线程。第一个方式很好解决，就是通过函数发送一个0x03标志的消息即可，代码如下：

///<summary>
    /// 广播发送下线消息
    ///</summary>
    privatevoid SendInfoOffline()
            {
         
                localIP = GetLocalIPandName.getLocalIP();   //得到本机ip
                localName = GetLocalIPandName.getLocalName(); //得到本机的机器名称
                sendInfo ="0x03"+"|"+ localIP +"|"+ localName;
                SendInfoByIEP.SendInfoToAll(listenClient,sendInfo, iep);  //发送广播下线信息
            }

但是如何彻底的关闭已有的Socket线程呢？

其实我以前也为这个问题困惑过，采用的是好多人说的方法：直接利用Thread.Abort()，也就是让线程抛出异常的方式来解决。其实，这种方式很不好，但是现在有一个很好的方式，就是利用

Environment.Exit(0);   //用户退出

来解决这个问题，这个方式是利用系统底层的工作原来，来进行结束的，在本软件使用过程中，线程结束状况非常好。我以前在书写PowerShell代码的时候，就是利用这个来向PS脚本发送代码结束code来通知脚本，程序运行完毕的。

下面附上全部代码：

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

using System;
    using System.Drawing;
    using System.Text;
    using System.Windows.Forms;
    using System.Net;
    using System.Net.Sockets;
    using System.Threading;
    using MainMessgeLib;
    
    namespace MyMsgApplication
    {
          
    publicpartialclass mainFrm : Form
        {
          
    public mainFrm()
            {
          
                InitializeComponent();
            }
    
    public IPAddress broadIPAddress = IPAddress.Parse("255.255.255.255");  //组播地址
    publicstaticint lanPort =11011;  //端口号
    public IPEndPoint iep;
    public UdpClient listenClient =new UdpClient(lanPort);
    publicbool isRun =false;  //监听是否启用的标志
    
    publicstring localIP;   //本机ip地址
    publicstring localName;  //本机名称
    publicstring remoteIP;   //远程主机ip地址
    publicstring remoteName;  //远程主机名称
    publicstring sendInfo;   //发送的信息
    
    publicbool flag =false;  //显示图片或者隐藏标志位
    
    #region ListBox线程与UI交互委托，用于添加列表数据
    publicdelegatevoid AddListBoxDelegate(string info);
    
    privatevoid addListBox(string info)
            {
          
    if (lstUsers.InvokeRequired)
                {
          
                    lstUsers.Invoke(new AddListBoxDelegate(addListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lstUsers.Items.Add(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region ListBox线程与UI交互委托，用于删除列表数据
    publicdelegatevoid RemoveListBoxDelegate(string info);
    
    privatevoid removeListBox(string info)
            {
          
    if (lstUsers.InvokeRequired)
                {
          
                    lstUsers.Invoke(new RemoveListBoxDelegate(removeListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lstUsers.Items.Remove(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region ListBox线程与UI交互委托，用于添加系统日志
    publicdelegatevoid AddLogDelegate(string info);
    
    privatevoid AddLogIntoListBox(string info)
            {
          
    if (lsbLog.InvokeRequired)
                {
          
                    lsbLog.Invoke(new AddLogDelegate(AddLogIntoListBox), info);
                }
    else
                {
          
                    lsbLog.Items.Add(info);
                }
            }
    #endregion
    
    #region RichTextBox线程与UI交互委托，用于添加文本内容及上色
    publicdelegatevoid AddTextBoxDelegate(string info, int titleOrContentFlag, int selfOrOthersFlag);
    
    ///<summary>
    /// 添加聊天内容到聊天对话框中
    ///</summary>
    ///<param name="info">消息呈现内容</param>
    ///<param name="titleOrContentFlag">标记：此信息是信息头还是信息内容,1代表是消息头，2代表是消息体</param>
    ///<param name="selfOrOthersFlag">标记：此信息是自己发送的还是别人发送的，1代表是自己发送，2代表是别人发送</param>
    privatevoid AddTextBox(string info, int titleOrContentFlag, int selfOrOthersFlag)
            {
          
    if (rAllContent.InvokeRequired)
                {
          
                    rAllContent.Invoke(new AddTextBoxDelegate(AddTextBox), info, titleOrContentFlag, selfOrOthersFlag);
                }
    else
                {
          
    if (1== titleOrContentFlag)  //如果是消息头
                    {
          
    string title = info;
    if (1== selfOrOthersFlag)  //如果是自己发送
                        {
          
                            CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, title, Color.Green);
                        }
    else//如果是别人发送
                        {
          
                            CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, title, Color.Blue);
                        }
                    }
    elseif (2== titleOrContentFlag)  //如果是消息体
                    {
          
    string content = info;
                        CommonUntility.RichTextBoxEx.AppendText(rAllContent, content, Color.Black);
                    }
    
                }
            }
    
    
    publicdelegatevoid SendContentFromBoxDelegate(string content);
    
    privatevoid SendContentFromBox(string content)
            {
          
    if (rSendContent.InvokeRequired)
                {
          
    this.Invoke(new SendContentFromBoxDelegate(SendContentFromBox), content);
                }
    else
                {
          
                    AddTextBox(content +"\r\n", 2, 2);//将发送的消息添加到窗体中
                }
            }
    #endregion
    
    privatevoid mainFrm_Load(object sender, EventArgs e)
            {
          
                listenClient.EnableBroadcast =true;  //允许发送和接受广播
                iep =new IPEndPoint(broadIPAddress, lanPort);
                lstUsers.Items.Add("       计算机IP---主机名称");
    
                openListeningThread();  //开启监听线程
                SendInfoOnline();//发送上线广播信息
            }
    
    ///<summary>
    /// 开启监听线程
    ///</summary>
    privatevoid openListeningThread()
            {
          
                isRun =true;
                Thread t =new Thread(new ThreadStart(listenRemote));
                t.Start();
            }
    
    ///<summary>
    /// 监听事件
    ///</summary>
    privatevoid listenRemote()
            {
          
                IPEndPoint ipEnd =new IPEndPoint(broadIPAddress,lanPort);
    try
                {
          
    while (isRun)
                    {
          
    try
                        {
          
    byte[] recInfo = listenClient.Receive(ref ipEnd);  //接受内容,存储到byte数组中
                            DealWithAcceptedInfo(recInfo); //处理接收到的数据
                        }
    catch (Exception ex)
                        {
          
                            MessageBox.Show(ex.Message);
                        }
                    }
                    listenClient.Close();
                    isRun =false;
                }
    catch (SocketException se) { }  //捕捉试图访问套接字时发生错误。
    catch (ObjectDisposedException oe) { } //捕捉Socket 已关闭
    catch (InvalidOperationException pe) { } //捕捉试图不使用 Blocking 属性更改阻止模式。
            }
    
    ///<summary>
    /// 方法：处理接到的数据
    ///</summary>
    privatevoid DealWithAcceptedInfo(byte[] recData)
            {
          
    string recStr = Encoding.Default.GetString(recData);
    string[] _recStr = recStr.Split('|');
    switch (_recStr[0])
                {
          
    case"0x00":  //用户上线
                        SendInfoOnline(_recStr[1]);
    if (lstUsers.FindString(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]) <=0)  //如果用户不存在
                        {
          
                            addListBox(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]);
                            AddLogIntoListBox("用户【"+ _recStr[1] +"】已经上线！");
                        }
    break;
    case"0x01":  //用户聊天
                        AddTextBox(_recStr[1] +""+ DateTime.Now +"\r\n", 1, 2);  //这是接收到了别人发来的信息
                        SendContentFromBox(_recStr[3].ToString());
    break;
    case"0x02":  //抖动屏幕
                        flickerWin();
    break;
    case"0x03":  //用户下线
    if (lstUsers.FindString(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]) >0)  //如果用户已经存在
                        {
          
                            removeListBox(_recStr[1] +"---"+ _recStr[2]);   //将用户移除队列
                            AddLogIntoListBox("用户【"+ _recStr[1] +"】已经下线！");
                        }
    break;
    default: break;
                }
            }
    
    ///<summary>
    /// 广播发送上线消息
    ///</summary>
    privatevoid SendInfoOnline()
            {
          
                localIP = GetLocalIPandName.getLocalIP();   //得到本机ip
                localName = GetLocalIPandName.getLocalName(); //得到本机的机器名称
                sendInfo ="0x00"+"|"+ localIP +"|"+ localName;
                SendInfoByIEP.SendInfoToAll(listenClient,sendInfo,iep);  //发送广播上线信息
            }
    
    ///<summary>
    /// 向单个ip发送上线消息
    ///</summary>
    ///<param name="remoteip"></param>
    privatevoid SendInfoOnline(string remoteip)
            {
          
                localIP = GetLocalIPandName.getLocalIP();   //得到本机ip
                localName = GetLocalIPandName.getLocalName(); //得到本机的机器名称
                sendInfo ="0x00"+"|"+ localIP +"|"+ localName;
                IPEndPoint _iep =new IPEndPoint(IPAddress.Parse(remoteip), lanPort);
                SendInfoByIEP.SendInfoToAll(listenClient,sendInfo, _iep);  //发送广播上线信息
            }
    
    ///<summary>
    /// 广播发送下线消息
    ///</summary>
    privatevoid SendInfoOffline()
            {
          
                localIP = GetLocalIPandName.getLocalIP();   //得到本机ip
                localName = GetLocalIPandName.getLocalName(); //得到本机的机器名称
                sendInfo ="0x03"+"|"+ localIP +"|"+ localName;
                SendInfoByIEP.SendInfoToAll(listenClient,sendInfo, iep);  //发送广播下线信息
            }
    
    ///<summary>
    /// 遍历列表，发送消息
    ///</summary>
    privatevoid SendInfo(string data)
            {
          
    try
                {
          
    byte[] _data = Encoding.Default.GetBytes(data);
    
    foreach (string s in lstUsers.Items)   //遍历列表
                    {
          
    if (s.Contains("."))  //确定包含的是ip地址
                        {
          
    string _ip = s.Split('-')[0];
    if (!_ip.Equals(localIP))  //将自身排除在外
                            {
          
                                IPEndPoint iepe =new IPEndPoint(IPAddress.Parse(_ip), lanPort);   //套接字申明
                                UdpClient udp =new UdpClient();
                                udp.Send(_data, _data.Length, iepe);  //发送
                            }
                        }
                    }
                }
    catch (Exception ex)
                {
          
                    MessageBox.Show(ex.Message);
                }
            }
    
    ///<summary>
    /// 窗体抖动
    ///</summary>
    privatevoid flickerWin()
            {
          
                flickerD d =new flickerD(flickerType.quick, this);
                d.flickerAction();
            }
    
    ///<summary>
    /// “发送按钮”点击事件
    ///</summary>
    privatevoid btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
            {
          
    if (rSendContent.Text =="")
                {
          
                    MessageBox.Show("请输入要发送的内容！");
                }
    else
                {
          
    string sendStr ="0x01"+"|"+ localIP +"|"+ localName +"|"+ rSendContent.Text;  //组合待传送字符串
                    SendInfo(sendStr);  //发送消息
    
                    AddTextBox(localIP +""+ DateTime.Now +"\r\n",1,1);  //将发送的消息添加到窗体中
                    AddTextBox(rSendContent.Text +"\r\n",2,1);  //将发送的消息添加到窗体中
    
    this.rSendContent.Text =string.Empty;  //清空发送内容
                }
            }
    
    ///<summary>
    /// “闪屏按钮”点击事件
    ///</summary>
    privatevoid btnShark_Click(object sender, EventArgs e)
            {
          
    string sendStr ="0x02"+"|"+ localIP ;  //组合待传送字符串
                SendInfo(sendStr);  //发送消息
                flickerWin();
            }
    
    privatevoid rAllContent_TextChanged(object sender, EventArgs e)   //滚动条自动滚动到最底端
            {
          
    this.rAllContent.ScrollToCaret();
            }
    
    ///<summary>
    /// 点击退出时，发送下线消息
    ///</summary>
    privatevoid mainFrm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
            {
          
                SendInfoOffline();
    
                Environment.Exit(0);   //用户退出
            }
        }
    }

然后展示几张图：

用户聊天：

![2011091815255626.gif][]

用户下线：

![2011091815261728.gif][]

希望有用，谢谢！！

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