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Socket 程式設計實戰 (一)：基礎 Socket 同步通訊入門

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文章導讀

Socket 程式設計系列開幕篇，展示最基礎的 System.Net.Sockets.Socket 同步阻塞通訊客戶端/伺服器端完整程式碼。適合網路程式設計零基礎入門者建立第一性認知。

核心知識點

IPAddress、IPEndPoint、Socket 三大核心類別
客戶端：Connect → Send → Close
伺服器端：Bind → Listen → Accept → Receive → Close
BigEndianUnicode 編碼與跨執行緒 UI 更新

一、客戶端完整程式碼

using System;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsApplication1
{
    public partial class net_client : Form
    {
        public net_client() { InitializeComponent(); }

        private void btn_send_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Socket socket;
            IPAddress HostIP = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
            IPEndPoint point;
            try
            {
                point = new IPEndPoint(HostIP, Int32.Parse("1571"));
                socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                socket.Connect(point); // 同步阻塞連線
                
                byte[] sendByte = new byte[64];
                string sendStr = this.textBox1.Text + "\r\n";
                sendByte = Encoding.BigEndianUnicode.GetBytes(sendStr.ToCharArray());
                socket.Send(sendByte, sendByte.Length, 0); // 同步阻塞傳送
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message);
            }
        }
    }
}

二、伺服器端完整程式碼

using System;
using System.Text;
using System.Net;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;
using System.Net.Sockets;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsApplication1
{
    public partial class net_server : Form
    {
        public net_server() { InitializeComponent(); }

        // 跨執行緒 UI 更新委派
        delegate void SetTextCallback(string text);
        private void SetText(string text) { textBox1.AppendText(text + "\r\n"); }

        IPAddress HostIP = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
        IPEndPoint point;
        Socket socket;
        Socket acceptedSocket;

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                point = new IPEndPoint(HostIP, Int32.Parse("1571"));
                socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                socket.Bind(point); // 綁定本機端點
                socket.Listen(50); // 開始監聽，佇列 50
                
                Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Process));
                thread.Start(); // 背景執行緒處理連線
            }
            catch (Exception ey) { MessageBox.Show(ey.Message); }
        }

        private void Process()
        {
            acceptedSocket = socket.Accept(); // 同步阻塞接受連線
            if (acceptedSocket.Connected)
            {
                byte[] receiveByte = new byte[64];
                acceptedSocket.Receive(receiveByte, receiveByte.Length, 0); // 同步阻塞接收
                string strInfo = Encoding.BigEndianUnicode.GetString(receiveByte);
                
                // 跨執行緒更新 UI
                this.Invoke(new SetTextCallback(SetText), new object[] { strInfo });
            }
            else
            {
                this.textBox1.Text = "還沒有信息";
            }
        }
    }
}

三、核心類別與流程圖解

1. 關鍵類別職責

類別	職責	關鍵方法
IPAddress	IP 位址表示	Parse(), AddressList
IPEndPoint	IP + 埠 = 網路端點	建構子(IPAddress, port)
Socket	通訊端點核心	Bind, Listen, Accept, Connect, Send, Receive, Close

2. 伺服器端流程

Socket socket = new Socket(InterNetwork, Stream, Tcp);
socket.Bind(new IPEndPoint(IP, Port));    // 1. 綁定
socket.Listen(Backlog);                   // 2. 監聽
Socket client = socket.Accept();          // 3. 接受 (阻塞)
client.Receive(buffer);                   // 4. 接收資料
client.Close();                           // 5. 關閉

3. 客戶端流程

Socket socket = new Socket(InterNetwork, Stream, Tcp);
socket.Connect(new IPEndPoint(IP, Port)); // 1. 連線 (阻塞)
socket.Send(buffer);                      // 2. 傳送資料
socket.Close();                           // 3. 關閉

四、關鍵細節深度解析

1. 編碼選擇：BigEndianUnicode

Encoding.BigEndianUnicode = UTF-16BE (大端序)
每字元固定 2 位元組，含字元序標記 (BOM: FE FF)
注意：雙端必須使用相同編碼，否則解碼錯誤
現代建議：統一使用 Encoding.UTF8 (變長、無 BOM、ASCII 相容、跨平台)

2. 緩衝區固定大小隱患

byte[] sendByte = new byte[64];
byte[] receiveByte = new byte[64];

訊息超過 64 位元組會截斷/溢位
TCP 無訊息邊界，單次 Receive 不保證收到完整訊息
正確做法：迴圈接收直到預期長度、或使用長度前綴/分隔符框架

3. 單連線處理限制

伺服器 Accept() 只接受一個連線，隨後進入 Receive() 迴圈
無法同時服務多個客戶端
改進：while(true) { client = Accept(); ThreadPool.QueueUserWorkItem(HandleClient, client); }

4. 跨執行緒 UI 更新模式

// 定義委派
delegate void SetTextCallback(string text);

// 背景執行緒呼叫
this.Invoke(new SetTextCallback(SetText), new object[] { strInfo });

// UI 執行緒執行
private void SetText(string text) { textBox1.AppendText(text + "\r\n"); }

WinForms 控制項具有執行緒親和性，所有存取必須在 UI 執行緒，Control.Invoke 實現跨執行緒封送。