C#异步套接字-线程逻辑

Question

C#异步套接字-线程逻辑

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Socket.BeginSend、Socket.BeginReceive和Socket.BeginAccept等方法背后的线程创建逻辑是如何工作的？

它会为每个连接到我的服务器的客户端创建一个新线程来处理代码吗？还是无论有多少客户端连接到服务器，它只会为每个函数（accept、receive、send...）创建一个线程？这样，仅在完成客户端1的接受代码后才执行客户端2的接受代码等。

这是我编写的代码，我正在尝试更好地理解其背后的逻辑：

public class SocketServer
{
    Socket _serverSocket;
    List<Socket> _clientSocket = new List<Socket>();
    byte[] _globalBuffer = new byte[1024];

    public SocketServer()
    {
        _serverSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    }

    public void Bind(int Port)
    {
        Console.WriteLine("Setting up server...");
        _serverSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, Port));
    }

    public void Listen(int BackLog)
    {
        _serverSocket.Listen(BackLog);
    }

    public void Accept()
    {
        _serverSocket.BeginAccept(AcceptCallback, null);
    }

    private void AcceptCallback(IAsyncResult AR)
    {
        Socket socket = _serverSocket.EndAccept(AR);
        _clientSocket.Add(socket);
        Console.WriteLine("Client Connected");
        socket.BeginReceive(_globalBuffer, 0, _globalBuffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveCallback, socket);
        Accept();
    }

    private void ReceiveCallback(IAsyncResult AR)
    {
        Socket socket = AR.AsyncState as Socket;
        int bufferSize = socket.EndReceive(AR);

        string text = Encoding.ASCII.GetString(_globalBuffer, 0, bufferSize);
        Console.WriteLine("Text Received: {0}", text);

        string response = string.Empty;

        if (text.ToLower() != "get time")
            response = $"\"{text}\" is a Invalid Request";
        else
            response = DateTime.Now.ToLongTimeString();

        byte[] data = Encoding.ASCII.GetBytes(response);
        socket.BeginSend(data, 0, data.Length, SocketFlags.None, SendCallback, socket);

        socket.BeginReceive(_globalBuffer, 0, _globalBuffer.Length, SocketFlags.None, ReceiveCallback, socket);
    }

    private void SendCallback(IAsyncResult AR)
    {
        (AR.AsyncState as Socket).EndSend(AR);
    }
}

- Lucas Gomes

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- antiduh · Accepted Answer

这些异步方法会使用线程池中的线程调用您的回调函数，一旦发生底层事件（可能是连接建立或接收到某些数据）。当您将套接字设置为“接受”时，不需要存在任何线程。以前同步的做法是有一个线程仅在 socket.Accept() 上阻塞，直到有连接进来，但这些 Begin..() 方法的目的就是摆脱这种方式。这里有一个技巧，.Net 和您都使用它：您可以向线程池注册任何 WaitHandle 对象（如 Semaphore、SemaphoreSlim、Mutex 等锁），以及回调方法，这样当 WaitHandle 被设置时，线程池会选择一个线程，运行您的回调函数，然后返回该线程到线程池中。请参见 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject()。

事实上，许多这些 Begin..() 方法基本上做着相同的事情。例如，BeginAccept() 使用 WaitHandle 以知道 socket 已经接收到连接--它向线程池注册 WaitHandle，然后在连接发生时在 ThreadPool 线程上调用您的回调函数。

每次调用 Begin...() 并提供回调函数时，都应该假定您的回调函数可能会在新线程上被调用，并且与您尚未完成调用的每个其他 Begin...() 调用同时发生。

例如，对 50 个不同的套接字调用 BeginReceive()？您应该假设 50 个线程可能同时尝试调用您的回调函数。调用 50 个混合使用 BeginReceive() 和 BeginAccept() 方法？就是 50 个线程。

实际上，您的回调函数同时被调用的次数将受到 ThreadPool 中设置的策略的限制，例如它可以生成新线程的速度、保持准备好的活动线程数量等等。

因此，您应该理解，虽然在 50 个不同的套接字上调用 BeginReceive() 并传递相同的缓冲区 - _globalBuffer - 可以让 50 个套接字都写入同一个缓冲区，从而使得数据变得杂乱无章/损坏。相反，您应该为每个同时的 BeginReceive() 调用使用唯一的缓冲区。我建议创建一个新的类来存储单个连接的上下文，包括连接的套接字、读取的缓冲区、它的状态等。每个新连接都会获得一个新的上下文实例。

值得注意的是，在C#中执行异步编程的现代方式是使用async/await关键字和匹配的API中的async方法。这种设计比Begin...()方法更加复杂，与执行环境深度集成。当你的回调函数被调用，它们在哪个线程上被调用，以及可能同时运行多少个回调函数等问题完全取决于你的程序在C# / .Net的异步/等待设计下的执行环境。