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在程序設(shè)計與實(shí)際應(yīng)用中，Socket數(shù)據(jù)包接收服務(wù)器夠得上一個經(jīng)典問題了：需要計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)編程知識（主要是Socket），與業(yè)務(wù)處理邏輯密切 （如：包組成規(guī)則），同時還要兼顧系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、效率、安全與管理等。具體應(yīng)用時，在滿足業(yè)務(wù)處理邏輯要求的基礎(chǔ)上，存在側(cè)重點(diǎn)：有些需要考慮并發(fā)與效 率，有些需要強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定與可靠等等。雖然.NET 2.0 Framework上的IOCP（I/O完成端口）異步技術(shù)可以有效解決并發(fā)等問題，但完全的異步模式也缺乏一些控制上的靈活性，例如：Socket暫停 操作等。 本文介紹的是一個傳統(tǒng)Socket數(shù)據(jù)包服務(wù)器解決方案，該方案改自筆者2005年底的一個交通部省級公路交通流量數(shù)據(jù)服務(wù)器中心 （DSC）項目。當(dāng)時.NET Framework 2.0 與 Visual Studio 2005 發(fā)布沒多久，筆者接觸C#的時間不長。于是Google了國內(nèi)國外網(wǎng)，希望找點(diǎn)應(yīng)用C#解決Socket通信問題的思路和代碼。最后，找到了兩篇幫助最大 的文章：一篇是國人2005年3月寫的Socket接收器框架——在C#中使用異步Socket編程實(shí)現(xiàn)TCP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的C/S的通訊構(gòu)架(一) （分 （一)、（二）兩篇），該文應(yīng)用了客戶端Socket會話（Session）概念；另一篇是美國人寫的，提出了多線程、分段接收數(shù)據(jù)包的技術(shù)方案，描述了 多線程、異步Socket的許多實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，該文堅定了筆者采用多線程和異步方式處理Socket接收器的技術(shù)路線。第一個版本EMTASS 1.0（EMTASS，Extensible Multi-Thread Asynchronous Socket Server）于2006年初完成并投入使用。 今年暑假，筆者修改了原Socket接收服務(wù)器代碼，即EMTASS 1.1。最近，又按框架的可擴(kuò)展性、可重用性等要求重新構(gòu)思和設(shè)計了EMTASS，即EMTASS 2.0。下面的介紹共分六個部分：

1. 總體思路與架構(gòu)
2. 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)
3. 框架使用簡介
4. 一般測試結(jié)果
5. 總結(jié)與展望
6. 版本與源碼

1 總體思路與架構(gòu)

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1.1 總體思路

總體構(gòu)思上，主要考慮多線程、異步Socket和可擴(kuò)展性三個方面。

1) 三個核心線程

在Internet環(huán)境下的Socket應(yīng)用中，客戶端和網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)異常，此時必須釋放異常退出的Socket資源?？紤]到服務(wù)器的高并 發(fā)能力，一般采取包接收和處理分開的策略：將接收到的包添加到包隊列，然后處理隊列中的數(shù)據(jù)包。當(dāng)然，偵聽遠(yuǎn)程客戶端的連接請求可以用Socket的 AcceptAsync()異步方法（IOCP，I/O完成端口由此開始）?？紤]到暫停、關(guān)閉同步操作，仍然用一個線程。這樣，清理資源、處理數(shù)據(jù)包、偵 ?？蛻暨B接請求就是組成了EMTASS架構(gòu)的三個核心線程，它們由.NET線程池統(tǒng)一管理：

1. 客戶端連接偵聽線程 StartServerListen()： 循環(huán)偵聽遠(yuǎn)程客戶端的Socket連接請求。如果存在，通過適當(dāng)規(guī)范性判斷 后創(chuàng)建該Socket的客戶端會話TSessionBase對象（實(shí)際上是該類的派生類對象），同時調(diào)用該會話對象的Socket異步數(shù)據(jù)接收方法 BeginReceive()，接收到的數(shù)據(jù)包存放在會話對象的包隊列中。當(dāng)然，新增的TSessionBase對象將添加到會話隊列 m_sessionTable（一個Dictionary<>泛型對象）中，該隊列表就是清理和處理線程的遍歷對象；
2. 數(shù)據(jù)包處理線程 CheckDatagramQueue()： 循環(huán)檢測TSessonBase隊列中的會話對象，調(diào)用該對象的相關(guān)方法完成數(shù)據(jù)包解析、判斷類型、數(shù)據(jù)存儲等任務(wù)；
3. 會話表檢測線程 CheckSessionTable()： 循環(huán)檢查會話表m_sessionTable中的各個會話對象，分步驟清理已經(jīng)超時、無效或異常的會話對象，清理會話對象的緩沖區(qū)，釋放其Socket資源。

2) 異步處理模式

.NET Framework中的Socket具有完整的異步處理能力：偵聽后異步接收（AcceptAsync()）、數(shù)據(jù)異步接收 （BeginReceive()）、數(shù)據(jù)異步發(fā)送（BeginSend()）等。EMTASS框架采取了異步接收和發(fā)送方式，并封裝在 TSessionBase類中。在EMTASS的版本1.0、1.1中，這些方法在主類TSocketServerBase中實(shí)現(xiàn)，顯然不符合類封裝原 則。

3) 系統(tǒng)可擴(kuò)展性

可擴(kuò)展性主要考慮不同的業(yè)務(wù)處理邏輯和應(yīng)用場景，即：數(shù)據(jù)包格式、數(shù)據(jù)存儲方法、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等?？蚣蹺MTASS的可擴(kuò)展性體現(xiàn)在類的泛型與抽象設(shè)計、方法虛擬和保護(hù)等方面：

• 抽象類： 會話基類TSessionBase、數(shù)據(jù)庫基類TDatabaseBase均是抽象類，分別提供了數(shù)據(jù)包分析與判斷、數(shù)據(jù)存儲的虛擬方法；
• 泛型類： 主要基類TSocketServerBase有TSessionBase、TDatabaseBase兩個泛型約束參數(shù)，可以根據(jù)這兩個抽象類的派生類產(chǎn)生具體的服務(wù)器類型；
• 方法抽象(abstract)： TSessionBase的數(shù)據(jù)包分析方法AnalyzeDatagram()、TDatabaseBase的數(shù)據(jù)庫打開方法Open()均是抽象的，必須在派生類中根據(jù)業(yè)務(wù)處理邏輯和數(shù)據(jù)庫類型重寫；
• 方法保護(hù)(protected)： 與事件處理有關(guān)的方法、與業(yè)務(wù)處理邏輯相關(guān)的方法全部是protected方法，可以根據(jù)實(shí)際情況重寫。

1.2 類架構(gòu)

1）主要類層次結(jié)構(gòu)

(圖1 主要類層次關(guān)系) 按應(yīng)用類別分，EMTASS主要有四組類：Socket服務(wù)器類、Session會話類、Database數(shù)據(jù)庫類和枚舉類型。

• Socket服務(wù)器類
  • 服務(wù)器泛型類 TSocketServerBase： 該類包括了一個服務(wù)器Socket對象、一個TDatabaseBase派生 類對象、一個會話TSessionBase類派生對象的列表（Dictionary<>泛型對象），封裝了TDatabaseBase、 TSessionBase的全部事件，提供統(tǒng)一的對外公開接口和事件；
  • 泛型參數(shù)： 服務(wù)器基類TSocketServerBase有兩個泛型參數(shù)：TSessionBase類和TDatabaseBase類，定制它們的派生類后可以確定泛型類的具體版本。
• 客戶端會話類
  • 會話核心成員類 TSessionCoreInfo： 是TSessionBase的基類，包括會話的核心字段：登錄時間、最近會話時間、IP地址、客戶端名、對象狀態(tài)等，是會話列表清單和事件參數(shù)的基類之一。該類的成員字段全部是protected的，需要在派生類中賦予具體值；
  • 抽象會話類 TSessionBase： 封裝了客戶端Socket、數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)包隊列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括了與客戶端通信相關(guān)的全部方法：數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、數(shù)據(jù)包處理等。
• 數(shù)據(jù)庫類
  • 抽象數(shù)據(jù)庫基類 TDatabaseBase： 封裝了數(shù)據(jù)庫打開與關(guān)閉、異常事件處理等方法，其中數(shù)據(jù)連接屬性DbConnection是虛屬性、數(shù)據(jù)庫打開方法Open()是抽象方法，需要在派生類中重寫；
  • 基類TSqlServerBase： 派生自TDatabaseBase，應(yīng)用System.Data.SqlClient名稱空間中SqlServer相關(guān)類型重定義了數(shù)據(jù)庫連接屬性DbConnection、重寫了Open()方法；
  • 基類TOleDbDatabaseBase： 派生自TDatabaseBase，應(yīng)用System.Data.OleDb名稱空間中OleDb數(shù)據(jù)訪問相關(guān)類型重定義了基類的連接屬性DbConnection、重寫了Open()方法
• 枚舉類型
  • 會話狀態(tài)類型 TSessioinState： 取4個值：Valid、Invalid、Shutdown和Closed。為Valid時表示會話是有效的，為Invalid時表示會話將被清理，為Shutdown時表示會話Socket正在卸載，為Closed時表示會話已經(jīng)關(guān)閉、資源已經(jīng)清理；
  • 會話斷開類型 TDisconnectType： 取3個值：Normal、Timeout和Exception，分別表示正常連接、超時斷開、異常斷開。其中，超時表示最近兩次會話接收數(shù)據(jù)的時間超過約定的時限，防止某些會話長時間占有資源。

2）事件參數(shù)類型結(jié)構(gòu)圖

(圖2 事件參數(shù)類層次關(guān)系) EMTASS框架的事件包括三類：第一，普通事件，如：服務(wù)器啟動與停止；第二，異常事件，接收與發(fā)送數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)庫連接或數(shù)據(jù)存儲異常 等；第三，與會話相關(guān)事件，如：增加會話對象、接收到一個合法數(shù)據(jù)包等。異常與會話結(jié)合即是會話異常事件。通過泛型委托EventHandler可以定義類事件，其中的事件參數(shù)類型如下：

• 異常事件參數(shù)類 TExceptionEventArgs： 封裝了異常Exception對象的Message值；
• 會話事件參數(shù)類 TSessionEventArgs： 封裝了一個TSessionCoreInfo對象；
• 會話異常參數(shù)類 TSessionExceptionEventArgs： 派生自TSessionEventArgs，包括異常消息字段Message。