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Unity搭建简易网络服务端与客户端--基础篇

news 来源：原创 2024/9/20 14:42:21

前言：本文将会以制作一个简易双端网络框架的目标，带领读者熟悉游戏开发中Socket网络编程的概念和流程，知道是怎样从零去构建一个双端的网络。

建议带着疑问去学习：

1. 什么是Socket？

2. 为什么需要用到Socket去实现网络编程？

3. Socket的实现原理是什么？

4. Socket通信的流程是什么？

5. TCP和UDP协议有什么区别？能否实现可靠的UDP协议？

并且需要了解以下知识：

0. Socket

1. 异步Socket

2. 状态检测Poll

3. 多路复用Select

服务端：

服务端的通信流程：

1. 创建socket

2. 绑定IP和端口

3. 监听

4. 接收

5. 分发消息

6. 发送

服务端的搭建流程：

NetServer: 负责创建socket和监听接收

NetSession：负责维护客户端的连接

服务端的代码实现：

服务端采用的是Select多路复用阻塞连接和接收


using System.Net;
using System.Net.Sockets;namespace Server
{public class NetSession{public Socket socket;//socket对象   public byte[] readBuffer;//用于接收的字节数组}public class NetServer{static Socket socket;  //用于监听的全局socket//用字典来维护每一个Socket连接static Dictionary<Socket, NetSession> clients = new Dictionary<Socket, NetSession>();public void Init(){//创建socket对象（参数分别是地址族：Ipv4，socket类型：字节流socket，通信协议：udpsocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Udp);//绑定服务器本地IP和端口IPAddress ipAdr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");IPEndPoint ipEp = new IPEndPoint(ipAdr, 8888);socket.Bind(ipEp);//监听，参数是最多可容纳等待接受的连接数，0表示不限制socket.Listen(0);Console.WriteLine("服务器启动成功!");//可读的Socket列表，用于多路复用状态检测List<Socket> readSockets = new List<Socket>();while (true){#region 多路复用select//待监听的socket列表readSockets.Clear();readSockets.Add(socket);foreach (var kv in clients){readSockets.Add(kv.Value.socket);}/* 参数checkRead    检测是否有可读的Socket列表checkWrite   检测是否有可写的Socket列表  checkError   检测是否有出错的Socket列表m1croScconds 等待回应的时间，以微秒为单位，如果该参数为-1表示一直等待，如果为0表示非阻塞Select可以确定一个或多个Socket对象的状态，一个或多个套接字放入ILsit中。通过调用Select(将IList作为checkRead参数)，可检查Socket是否具有可读性。若要检查套接字是否具有可写性，可使用checkWrite参数。若要检测错误条件，可使用checkError。 在调用Select之后，Select将修改ILsit列表 ， 仅保留那些满足条件的套接字。把包含6个Socket的列表传给Select, Select方法将会阻塞 ， 等到超时或某个(或多个)Socket可读时返同 ，并且修改checkRead列表 ，仅保存可诙的socket A和socket C。 当没有任何可读Socket时，程序将会阻塞 ，不占用CPU资源*/Socket.Select(readSockets, null, null, 1000);foreach (var kv in readSockets){if (kv == socket){this.ReadListenfd(kv);}else{this.ReadClientfd(kv);}}#endregion}}//当监听到客户端连接时的处理void ReadListenfd(Socket listen){/如果监听到客户端的连接，则维护该连接Socket temp = listen.Accept();NetSession state = new NetSession{socket = temp};clients.Add(temp, state);}//当接收到客户端消息时的处理bool ReadClientfd(Socket client){//判断字典中是否还包含该连接if (!clients.ContainsKey(client)){return false;}            NetSession state = clients[client];//Reveiveint count = 0;try{//接收count = client.Receive(state.readBuffer);}catch (SocketException ex){//如果发生异常则关闭并移除该连接client.Close();clients.Remove(client);Console.WriteLine("接收失败：" + ex.Message);return false;}//如果count为0，则说明客户端关闭了连接if (count == 0){client.Close();clients.Remove(client);Console.WriteLine("接收失败,count为0");return false;}//将字节数组转换为字符串string readStr = System.Text.Encoding.Default.GetString(state.readBuffer, 0, count);Console.WriteLine("服务区接收：" + readStr);this.sendMessage("服务器接收成功，返回给客户端:" + readStr);return true;}//发送消息void sendMessage(string message){byte[] sendMsg = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(message);foreach (var kv in clients.Values){kv.socket.Send(sendMsg);}}}
}

客户端

客户端的通信流程：

1. 创建Socket对象

2. 连接服务器

3. 发送消息

5. 接收消息

6.关闭连接

客户端的代码实现：

客户端采用的是异步连接和接收

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;public class Echo : MonoBehaviour
{public Button connectButton;//连接按钮public Button sendButton;//发送按钮public InputField input;//输入的消息private byte[] readBuffer = new byte[1024];//用于接收的字节数组private Socket socket;//客户端Socketpublic void Connect(){//创建socketsocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Udp);//开始连接socket.BeginConnect("127.0.0.1",8000,ConnectCallBack,socket);}public void ConnectCallBack(IAsyncResult result){try{Socket con = result.AsyncState as Socket;con.EndConnect(result);//链接成功的回调方法con.BeginReceive(readBuffer,0,1024,0,ReceiveCallBack,con);//开始接收Debug.Log("Connect Success!");}catch(SocketException e){Debug.Log("Connect Error:"+e.Message);}}private void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar){try{Socket rec = ar.AsyncState as Socket;int count = rec.EndReceive(ar);string mes = System.Text.Encoding.Default.GetString(readBuffer,0,count);Debug.Log("接收服务器数据成功:"+mes);//接收完这窜数据后准备接收下一串rec.BeginReceive(readBuffer,0,1024,0,ReceiveCallBack,rec);}catch(SocketException ex){Debug.Log("Connect Error:"+ex.Message);}}void Send(string mes){string sendStr = input.text;byte[] bytes = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(sendStr);socket.BeginSend(bytes,0,bytes.Length,0,SendCallBack,socket);}void SendCallBack(IAsyncResult ar){try{Socket sen = ar.AsyncState as Socket;int count = sen.EndSend(ar);Debug.Log("发送成功!count = "+count);}catch(SocketException ex){Debug.Log("发送失败! "+ex.Message);}}
}

需要说明的是，上述代码仅仅是为了熟悉基本的客户端和服务端网络通信，是一个非常简单的网络框架，建议动手亲自实战，后续将会使用protobuf协议来定义消息格式，以及添加重连、心跳检测、消息分发、消息队列等内容，搭建一个成熟的网络框架。