在最近負責的項目中，需要實現這樣一個需求：在客戶端程序中，掃描當前機器所在網段中的所有機器上是否有某服務啟動，并把所有已經啟動服務的機器列出來，供用戶選擇，連接哪個服務。注意：這里所說的服務事實上就是在一個固定的端口監聽基于 TCP 協議的請求的程序或者服務（如 WCF 服務）。
要實現這樣的功能，核心的一點就是在得到當前機器同網段的所有機器的 IP 后，對每一 IP 發生 TCP 連接請求，如果請求超時或者出現其它異常，則認為沒有服務，反之，如果能夠正常連接，則認為服務正常。
經過基本功能的實現以及后續的重構之后，就有了本文以下的代碼：一個接口和具體實現的類。需要說明的是：在下面的代碼中，先提到接口，再提到具體類；而在開發過程中，則是首先創建了類，然后才提取了接口。之所以要提取接口，原因有二：一是可以支持 IoC控制反轉；二是將來如果其它的同類需求，可以其于此接口實現新功能。
一、接口定義
先看來一下接口：
/// <summary>
/// 掃描服務
/// </summary>
public interface IServerScanner
{
/// <summary>
/// 掃描完成
/// </summary>
event EventHandler<List<ConnectionResult>> OnScanComplete;
/// <summary>
/// 報告掃描進度
/// </summary>
event EventHandler<ScanProgressEventArgs> OnScanProgressChanged;
/// <summary>
/// 掃描端口
/// </summary>
int ScanPort { get; set; }
/// <summary>
/// 單次連接超時時長
/// </summary>
TimeSpan Timeout { get; set; }
/// <summary>
/// 返回指定的IP與端口是否能夠連接上
/// </summary>
/// <param name="ipAddress"></param>
/// <param name="port"></param>
/// <returns></returns>
bool IsConnected(IPAddress ipAddress, int port);
/// <summary>
/// 返回指定的IP與端口是否能夠連接上
/// </summary>
/// <param name="ip"></param>
/// <param name="port"></param>
/// <returns></returns>
bool IsConnected(string ip, int port);
/// <summary>
/// 開始掃描
/// </summary>
void StartScan();
}其中 Timeout 屬性是控制每次連接請求超時的時長。
二、具體實現
再來看一下具體實現類：
/// <summary>
/// 掃描結果
/// </summary>
public class ConnectionResult
{
/// <summary>
/// IPAddress 地址
/// </summary>
public IPAddress Address { get; set; }
/// <summary>
/// 是否可連接上
/// </summary>
public bool CanConnected { get; set; }
}
/// <summary>
/// 掃描完成事件參數
/// </summary>
public class ScanCompleteEventArgs
{
/// <summary>
/// 結果集合
/// </summary>
public List<ConnectionResult> Reslut { get; set; }
}
/// <summary>
/// 掃描進度事件參數
/// </summary>
public class ScanProgressEventArgs
{
/// <summary>
/// 進度百分比
/// </summary>
public int Percent { get; set; }
}
/// <summary>
/// 掃描局域網中的服務
/// </summary>
public class ServerScanner : IServerScanner
{
/// <summary>
/// 同一網段內 IP 地址的數量
/// </summary>
private const int SegmentIpMaxCount = 255;
private DateTimeOffset _endTime;
private object _locker = new object();
private SynchronizationContext _originalContext = SynchronizationContext.Current;
private List<ConnectionResult> _resultList = new List<ConnectionResult>();
private DateTimeOffset _startTime;
/// <summary>
/// 記錄調用/完成委托的數量
/// </summary>
private int _totalCount = 0;
public ServerScanner()
{
Timeout = TimeSpan.FromSeconds(2);
}
/// <summary>
/// 當掃描完成時，觸發此事件
/// </summary>
public event EventHandler<List<ConnectionResult>> OnScanComplete;
/// <summary>
/// 當掃描進度發生更改時，觸發此事件
/// </summary>
public event EventHandler<ScanProgressEventArgs> OnScanProgressChanged;
/// <summary>
/// 掃描端口
/// </summary>
public int ScanPort { get; set; }
/// <summary>
/// 單次請求的超時時長，默認為2秒
/// </summary>
public TimeSpan Timeout { get; set; }
/// <summary>
/// 使用 TcpClient 測試是否可以連上指定的 IP 與 Port
/// </summary>
/// <param name="ipAddress"></param>
/// <param name="port"></param>
/// <returns></returns>
public bool IsConnected(IPAddress ipAddress, int port)
{
var result = TestConnection(ipAddress, port);
return result.CanConnected;
}
/// <summary>
/// 使用 TcpClient 測試是否可以連上指定的 IP 與 Port
/// </summary>
/// <param name="ip"></param>
/// <param name="port"></param>
/// <returns></returns>
public bool IsConnected(string ip, int port)
{
IPAddress ipAddress;
if (IPAddress.TryParse(ip, out ipAddress))
{
return IsConnected(ipAddress, port);
}
else
{
throw new ArgumentException("IP 地址格式不正確");
}
}
/// <summary>
/// 開始掃描當前網段
/// </summary>
public void StartScan()
{
if (ScanPort == 0)
{
throw new InvalidOperationException("必須指定掃描的端口 ScanPort");
}
// 清除可能存在的數據
_resultList.Clear();
_totalCount = 0;
_startTime = DateTimeOffset.Now;
// 得到本網段的 IP
var ipList = GetAllRemoteIPList();
// 生成委托列表
List<Func<IPAddress, int, ConnectionResult>> funcs = new List<Func<IPAddress, int, ConnectionResult>>();
for (int i = 0; i < SegmentIpMaxCount; i++)
{
var tmpF = new Func<IPAddress, int, ConnectionResult>(TestConnection);
funcs.Add(tmpF);
}
// 異步調用每個委托
for (int i = 0; i < SegmentIpMaxCount; i++)
{
funcs[i].BeginInvoke(ipList[i], ScanPort, OnComplete, funcs[i]);
_totalCount += 1;
}
}
/// <summary>
/// 得到本網段的所有 IP
/// </summary>
/// <returns></returns>
private List<IPAddress> GetAllRemoteIPList()
{
var localName = Dns.GetHostName();
var localIPEntry = Dns.GetHostEntry(localName);
List<IPAddress> ipList = new List<IPAddress>();
IPAddress localInterIP = localIPEntry.AddressList.FirstOrDefault(m => m.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork);
if (localInterIP == null)
{
throw new InvalidOperationException("當前計算機不存在內網 IP");
}
var localInterIPBytes = localInterIP.GetAddressBytes();
for (int i = 1; i <= SegmentIpMaxCount; i++)
{
// 對末位進行替換
localInterIPBytes[3] = (byte)i;
ipList.Add(new IPAddress(localInterIPBytes));
}
return ipList;
}
private void OnComplete(IAsyncResult ar)
{
var state = ar.AsyncState as Func<IPAddress, int, ConnectionResult>;
var result = state.EndInvoke(ar);
lock (_locker)
{
// 添加到結果中
_resultList.Add(result);
// 報告進度
_totalCount -= 1;
var percent = (SegmentIpMaxCount - _totalCount) * 100 / SegmentIpMaxCount;
if (SynchronizationContext.Current == _originalContext)
{
OnScanProgressChanged?.Invoke(this, new ScanProgressEventArgs { Percent = percent });
}
else
{
_originalContext.Post(conState =>
{
OnScanProgressChanged?.Invoke(this, new ScanProgressEventArgs { Percent = percent });
}, null);
}
if (_totalCount == 0)
{
// 通過事件拋出結果
if (SynchronizationContext.Current == _originalContext)
{
OnScanComplete?.Invoke(this, _resultList);
}
else
{
_originalContext.Post(conState =>
{
OnScanComplete?.Invoke(this, _resultList);
}, null);
}
// 計算耗時
Debug.WriteLine("Compete");
_endTime = DateTimeOffset.Now;
Debug.WriteLine($"Duration: {_endTime - _startTime}");
}
}
}
/// <summary>
/// 測試是否可以連接到
/// </summary>
/// <param name="address"></param>
/// <param name="port"></param>
/// <returns></returns>
private ConnectionResult TestConnection(IPAddress address, int port)
{
TcpClient c = new TcpClient();
ConnectionResult result = new ConnectionResult();
result.Address = address;
using (TcpClient tcp = new TcpClient())
{
IAsyncResult ar = tcp.BeginConnect(address, port, null, null);
WaitHandle wh = ar.AsyncWaitHandle;
try
{
if (!ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(Timeout, false))
{
tcp.Close();
}
else
{
tcp.EndConnect(ar);
result.CanConnected = true;
}
}
catch
{
}
finally
{
wh.Close();
}
}
return result;
}
}
ServerScanner以上代碼中注釋基本上已經比較詳細，這里再簡單提幾個點：
TestConnection 函數實了現核心功能，即請求給定的 IP 和端口，并返回結果；其中通過調用 IAsyncResult.AsyncWaitHandle 屬性的 WaitOne 方法來實現對超時的控制；
StartScan 方法中，在得到 IP 列表后，通過生成委托列表并異步調用這些委托來實現整個方法是異步的，不會阻塞 UI，而這些委托指向的方法就是 TestConnection 函數；
使用同步上下文 SynchronizationContext，可以保證調用方在原來的線程（通常是 UI 線程）上處理進度更新事件或掃描完成事件；
對于每個委托異步完成后，會執行回調方法 OnComplete，在它里面，對全局變量的操作需要加鎖，以保證線程安全。
三、如何使用
最后來看一下如何使用，非常簡單：
private void View_Loaded()
{
// 在界面 Load 事件中添加以下代碼
ServerScanner.OnScanComplete += ServerScanner_OnScanComplete;
ServerScanner.OnScanProgressChanged += ServerScanner_OnScanProgressChanged;
// 掃描的端口號
ServerScanner.ScanPort = 7890;
}
private void StartScan()
{
// 開始掃描
ServerScanner.StartScan();
}
private void ServerScanner_OnScanComplete(object sender, List<ConnectionResult> e)
{
...
}
private void ServerScanner_OnScanProgressChanged(object sender, ScanProgressEventArgs e)
{
...
}如果你有更好的建議或意見，請留言互相交流。
以上這篇在.NET中掃描局域網服務的實現方法就是小編分享給大家的全部內容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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