.NET Socket 網路程式設計完整指南：同步/非同步、TCP/UDP、HTTP 下載實作

.NET 網路分層架構

• 請求/回應層：WebRequest/WebResponse (HTTP、FTP)
• 應用協定層：TcpClient/TcpListener, UdpClient
• 傳輸層 (Socket)：System.Net.Sockets.Socket，最底層控制，支援同步/非同步、TCP/UDP、原始通訊協定。

Socket 核心類別與方法

建立 Socket 範例

// TCP Client
var tcpSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

// UDP Socket
var udpSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);

同步 TCP 客戶端：HTTP 下載完整實作

public static void DownloadPage(string host, int port, string savePath)
{
    // 1. 解析主機位址
    IPHostEntry hostEntry = Dns.GetHostEntry(host);
    IPAddress ip = hostEntry.AddressList.First(a => a.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork);
    var endPoint = new IPEndPoint(ip, port);

    // 2. 建立並連線
    using (var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp))
    {
        socket.Connect(endPoint);

        // 3. 發送 HTTP GET 請求
        string request = $"GET / HTTP/1.1\r\nHost: {host}\r\nConnection: Close\r\n\r\n";
        byte[] reqBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(request);
        socket.Send(reqBytes);

        // 4. 接收回應 (迴圈讀取直到 0 位元組)
        using (var ms = new MemoryStream())
        {
            var buffer = new byte[4096];
            int bytesRead;
            while ((bytesRead = socket.Receive(buffer)) > 0)
            {
                ms.Write(buffer, 0, bytesRead);
            }

            // 5. 儲存檔案
            File.WriteAllBytes(savePath, ms.ToArray());
        }

        socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
    }
}

非同步模式 (APM) 關鍵點

• 使用 BeginConnect/EndConnect, BeginSend/EndSend, BeginReceive/EndReceive。
• 需傳遞 AsyncCallback 與狀態物件 (SocketAsyncEventArgs 或自訂類別)。
• 非同步不阻塞執行緒，適合高併發伺服器。
• .NET Core / 5+ 建議使用 Task-based (ConnectAsync, ReceiveAsync) 或 System.Net.Sockets.SocketAsyncEventArgs 高效能模式。

常見異常處理

• SocketException：作業系統層級錯誤 (連線拒絕、逾時、網路不可達)。
• ObjectDisposedException：對已關閉 Socket 操作。
• ArgumentNullException：參數為 null。