平时做技术实践时，很多问题不是概念不会，而是细节没串起来。拿“分享一个C#编写简单的聊天程序(详细介绍)”来说，它看着像小点，放到项目里常会牵出环境、配置、兼容性和维护成本。下面按实际采用顺序，把思路、关键写法和容易踩坑的地方讲清楚，便于大家直接对照操作。

引言

从实现思路看，这是一篇基于Socket进行网络编程的入门文章，我对于网络编程的学习同时不够深入，这篇文章是对于自己知识的一个巩固，同时希望能为初学的朋友提供一点参考。文章大体分为四个部分：程序的分析与设计、C#网络编程基础(篇外篇)、聊天程序的实现模式、程序实现。

程序的分析与设计

1.明确程序功能

理解这一步时，若大家现在已经参加了工作，你的经理或者老板告诉你，“小王，我需你开发一个聊天程序”。那么下面该怎么做呢？你是不是在脑子里有个雏形，随后就直接打开VS2005开始设计窗体，编写代码了呢？在开始之前，我们首先需进行软件的分析与设计。就拿本例来说，如果只有这么一句话“一个聊天程序”，恐怕现在大家对这个“聊天程序”的概念就很模糊，它能够是像QQ那样的很复杂的一个程序，也能够是很轻松的聊天程序；它可能只有在对方在线的时候才能够进行聊天，也可能进行留言；它可能每次将消息只能发往一个人，也可能允许发往多个人。它还可能有一些高级功能，比如向对方传送文件等。所以我们首先需进行分析，而不是一上手就开始做，而分析的第一步，就是搞清楚程序的功能是什么，它能够做些什么。在这一步，我们的任务是了解程序需做什么，而不是如何去做。

了解程序需做什么，我们能够从两方面入手，下面我们分别讨论。

1.1请求客户提供更详细信息

结合项目来看，我们能够做的第一件事就是请求客户提供更加详细的信息。尽管你的经理或老板是你的上司，但在这个例子中，他就是你的客户（当然通常情况下，客户是公司外部委托公司开发软件的人或单位）。当遇到上面这种情况，我们只有少得可怜的一条信息“一个聊天程序”，首先能够做的，就是请求客户提供更加确切的信息。比如，你问经理“对这个程序的功能能不能提供一些更具体的信息？”。他可能会像这样回答：“哦，很轻松，能够登录聊天程序，登录的时候能够通知其他在线用户，随后与在线的用户进行对话，如果不想对话了，就注销或者直接关闭，就这些吧。”

有了上面这段话，我们就又能够得出下面几个需求：
1.程序能够进行登录。
2.登录后能够通知其他在线用户。
3.能够与其他用户进行对话。
4.能够注销或者关闭。

1.2对于用户需求进行提问，并进行总结

经常会有这样的情况：可能客户给出的需求仍然不够细致，或者客户自己本身对于需求就很模糊，此时我们需做的就是针对用户上面给出的信息进行提问。下面我就看看如何对上面的需求进行提问，我们至少能够向经理提出以下问题：

NOTE：这里我穿插一个我在见到的一个印象比较深刻的例子：客户往往向你表达了强烈的意愿他多么多么想拥有一个属于自己的网站，但是，他却没有告诉你网站都有哪些内容、栏目，能够做什么。而作为开发者，我们显然关心的是后者。
1.登录时需提供哪些内容？需不需提供密码？
2.允许多少人同时在线聊天？
3.与在线用户聊天时，能够将一条消息发给一个用户，还是能够一次将消息发给多个用户？
4.聊天时发送的消息包括哪些内容？
5.注销和关闭有什么区别？
6.注销和关闭对对方需不需给对方提示？

实际处理时，由于这是一个范例程序，而我在为大家讲述，所以我只能再充当一下客户的角色，来回答上面的问题：
1.登录时只需提供用户名称就能够了，不需输入密码。
2.允许两个人在线聊天。（这里我们只讲述这种轻松情况，允许多人聊天需采用多线程）
3.因为只有两个人，那么自然是只能发给一个用户了。
4.聊天发送的消息包括：用户名称、发送时间还有正文。
5.注销同时不关闭程序，只是离开了对话，能够再次进行连接。关闭则是退出整个应用程序。
6.注销和关闭均需给对方提示。

结合项目来看，好了，有了上面这些信息我们基本上就掌握了程序需完成的功能，那么下面做什么？开始编码了么？上面的这些属于业务流程，除非你对它已经很熟悉，或者程序很的小，那么能够对它进行编码，但是实际中，我们最好再编写一些用例，这样会使程序的流程更加的清楚。

1.3编写用例

理解这一步时，通常一个用例对应一个功能或者叫需求，它是程序的一个执行路径或者执行流程。编写用例的思路是：假设你已经有了这样一个聊天程序，那么你应该如何采用它？我们的采用步骤，就是一个用例。用例的特点就每次只针对程序的一个功能编写，最后根据用例编写代码，最后完成程序的开发。我们这里的需求只有轻松的几个：登录，发送消息，接收消息，注销或关闭，上面的分析是对这几点功能的一个明确。下面我们首先编写第一个用例：登录。

结合项目来看，在开始之前，我们先明确一个概念：客户端，服务端。因为这个程序只是在两个人（机器）之间聊天，那么我们大致能够绘出这样一个图来：

我们期望用户A和用户B进行对话，那么我们就需在它们之间建立起连接。实际处理时，尽管“用户A”和“用户B”的地位是对等的，但按照约定俗称的说法：我们将发起连接请求的一方称为客户端（或叫本地），另一端称为服务端（或叫远程）。所以在这个场景下，我们的登录过程，就是“用户A”连接到“用户B”的过程，或者说客户端（本地）连接到服务端（远程）的过程。从实现思路看，在分析这个程序的过程里，我们总是将其分为两部分，一部分为发起连接、发送消息的一方（本地），一方为接受连接、接收消息的一方（远程）。

在这个场景下，这里我们的用例名称为登录和连接，但是后面我们又打了一个括号，写着“本地”，它的意思是说，登录和连接是客户端，也就是发起连接的一方采取的动作。同样，我们需写下当客户端连接至服务端时，服务端采取的动作。

在这个场景下，下面我们来看发送消息。在发送消息时，已经是登录了的，也就是“用户A”、“用户B”已经做好了连接，所以我们现在就能够只关注发送这一过程：

随后我们看一下接收消息，此时我们只关心接收消息这一部分。

注意到这样一点：从实现思路看，远程主机向本地得到消息时，它的用例又变为了上面的用例“发送消息（本地）”。因为它们的角色已经互换了。

理解这一步时，最后看一销，我们这里研究的是当我们在本地机器点击“注销”后，双方采取的动作：

与此对应，服务端应该作出反应：

注意到一点：落到代码里，远程主动注销时，它采取的动作为上面的“本地主动”，本地采取的动作则为这里的“远程被动”。

理解这一步时，至此，应用程序的功能分析和用例编写就告一段落了，借助上面这些表格，之后再继续编写程序变得容易了许多。另外还需记得，用例只能为你提供一个操作步骤的指导，在实现的过程中，因为技术等方面的原因，可能还会有少量的修改。如果修改量很大，能够重新修改用例；如果修改量不大，那么就能够直接编码。这是一个迭代的过程，也没有一定的标准，总之是以高效和合适为标准。

2.分析与设计

从实现思路看，我们已经很清楚地知道了程序需做些什么，尽管现在还不知道该如何去做。我们甚至能够编写出这个程序所需的接口，以后编写代码的时候，我们只要去实现这些接口就能够了。这也符合面向接口编程的原则。另外我们注意到，尽管这是一个聊天程序，但是却能够明确地划分为两部分，一部分发送消息，一部分接收消息。另外注意上面标识为自动的语句，它们暗示这个操作需借助事件的通知机制来完成。关于委托和事件，能够参考这两篇文章：

• 在这个场景下，C#中的委托和事件 - 委托和事件的入门文章，同时捎带讲述了Observer设计模式和.NET的事件模型
• 在这个场景下，C#中的委托和事件(续) - 委托和事件更深入的一些问题，包括异常、超时的处理，以及采用委托来异步调用方法。

2.1消息Message

结合项目来看，首先我们能够定义消息，前面我们已经明确了消息包含三个部分：用户名、时间、内容，所以我们能够定义一个结构来表示这个消息：

public struct Message {
 private readonly string userName;
 private readonly string content;
 private readonly DateTime postDate;

 public Message(string userName, string content) {
  this.userName = userName;
  this.content = content;
  this.postDate = DateTime.Now;
 }

 public Message(string content) : this("System", content) { }

 public string UserName {
  get { return userName; }
 }

 public string Content {
  get { return content; }
 }

 public DateTime PostDate {
  get { return postDate; }
 }

 public override string ToString() {
  return String.Format("{0}[{1}]：rn{2}rn", userName, postDate, content);
 }
 }

2.2消息发送方IMessageSender

从实现思路看，从上面我们能够看出，消息发送方主要包含这样几个功能：登录、连接、发送消息、注销。另外在连接成功或失败时还要通知用户界面，发送消息成功或失败时也需通知用户界面，因此，我们能够让连接和发送消息得到一个布尔类型的值，当它为真时表示连接或发送成功，反之则为失败。因为登录没有任何的业务逻辑，仅仅是记录控件的值同时进行显示，所以我不打算将它写到接口中。因此我们能够得出它的接口大致如下所示：

public interface IMessageSender {
 bool Connect(IPAddress ip, int port); // 连接到服务端
 bool SendMessage(Message msg);  // 发送用户
 void SignOut();     // 注销系统
}

2.3消息接收方IMessageReceiver

从实现思路看，而对于消息接收方，从上面我们能够看出，它的操作全是被动的：客户端连接时自动提示，客户端连接丢失时显示自动提示，侦听到消息时自动提示。注意到上面三个词都用了“自动”来修饰，在C#中，能够定义委托和事件，用来当程序中某种情况发生时，通知另外一个对象。在这里，程序即是我们的IMessageReceiver，某种情况就是上面的三种情况，而另外一个对象则为我们的用户界面。所以，我们现在首先需定义三个委托：

public delegate void MessageReceivedEventHandler(string msg); 
 public delegate void ClientConnectedEventHandler(IPEndPoint endPoint);
 public delegate void ConnectionLostEventHandler(string info);

理解这一步时，下面，我们注意到接收方需侦听消息，因此我们需在接口中定义的方法是StartListen()和StopListen()方法，这两个方法是典型的技术相关，而不是业务相关，所以从用例中是看不出来的，可能大家现在对这两个方法是做什么的还不清楚，没有关系，我们现在同时不写实现，而定义接口并不需什么成本，我们写下IMessageReceiver的接口定义：

public interface IMessageReceiver {
 event MessageReceivedEventHandler MessageReceived; // 接收到发来的消息
 event ConnectionLostEventHandler ClientLost;  // 远程主动断开连接
 event ClientConnectedEventHandler ClientConnected; // 远程连接到了本地
 void StartListen();  // 开始侦听端口
 void StopListen();  // 停止侦听端口
}

实际处理时，我记得曾经看过有篇文章说过，最好不要在接口中定义事件，但是我忘了他的理由了，所以本文还是将事件定义在了接口中。

2.4主程序Talker

理解这一步时，而我们的主程序是既能够发送，又能够接收，一般来说，如果一个类像获得其他类的能力，以采用两种方法：继承和复合。因为C#中没有多重继承，所以我们无法同时继承实现了IMessageReceiver和IMessageSender的类。那么我们能够采用复合，将它们作为类成员包含在Talker内部：

public class Talker {
 private IMessageReceiver receiver;
 private IMessageSender sender;

 public Talker(IMessageReceiver receiver, IMessageSender sender) {
  this.receiver = receiver;
  this.sender = sender;
 }
 }

落到代码里，现在，我们的程序大体框架已经完成，下面要关注的就是如何实现它，现在让我们由设计走入实现，看看实现一个网络聊天程序，我们需掌握的技术吧。

C#网络编程基础(篇外篇)

实际处理时，这部分的内容请参考 C#网络编程 系列文章，共5个部分较为详细的讲述了基于Socket的网络编程的初步内容。

编写程序代码

从实现思路看，若你已经看完了上面一节C#网络编程，那么本章完全没有讲解的必要了，所以我只列出代码，对个别值得注意的地方稍微地讲述一下。首先需了解的就是，我们采用的是三个模式中开发起来难度较大的一种，无服务器参与的模式。还有就是我们没有采用广播消息，所以需提前知道连接到的远程主机的地址和端口号。

1.实现IMessageSender接口

public class MessageSender : IMessageSender {

 TcpClient client;
 Stream streamToServer;

 // 连接至远程
 public bool Connect(IPAddress ip, int port) {
  try {
  client = new TcpClient();
  client.Connect(ip, port);
  streamToServer = client.GetStream(); // 获取连接至远程的流
  return true;
  } catch {
  return false;
  }
 }

 // 发送消息
 public bool SendMessage(Message msg) {
  try {
  lock (streamToServer) {
   byte[] buffer = Encoding.Unicode.GetBytes(msg.ToString());
   streamToServer.Write(buffer, 0, buffer.Length);
   return true;
  }
  } catch {
  return false;
  }
 }

 // 注销
 public void SignOut() {
  if (streamToServer != null)
  streamToServer.Dispose();
  if (client != null)
  client.Close();
 }
 }

这段代码能够用朴实无华来形容，所以我们直接看下一段。

2.实现IMessageReceiver接口

public delegate void PortNumberReadyEventHandler(int portNumber);

 public class MessageReceiver : IMessageReceiver {

 public event MessageReceivedEventHandler MessageReceived;
 public event ConnectionLostEventHandler ClientLost;
 public event ClientConnectedEventHandler ClientConnected;

 // 当端口号Ok的时候调用 -- 需要告诉用户界面使用了哪个端口号在侦听
 // 这里是业务上体现不出来，在实现中才能体现出来的
 public event PortNumberReadyEventHandler PortNumberReady;

 private Thread workerThread;
 private TcpListener listener;

 public MessageReceiver() {
  ((IMessageReceiver)this).StartListen();
 }

 // 开始侦听：显示实现接口
 void IMessageReceiver.StartListen() {
  ThreadStart start = new ThreadStart(ListenThreadMethod);
  workerThread = new Thread(start);
  workerThread.IsBackground = true;
  workerThread.Start();
 }

 // 线程入口方法
 private void ListenThreadMethod() {
  IPAddress localIp = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
  listener = new TcpListener(localIp, 0);
  listener.Start();

  // 获取端口号
 IPEndPoint endPoint = listener.LocalEndpoint as IPEndPoint;
  int portNumber = endPoint.Port;
  if (PortNumberReady != null) {
  PortNumberReady(portNumber); // 端口号已经OK，通知用户界面
 }

  while (true) {
  TcpClient remoteClient;
  try {
   remoteClient = listener.AcceptTcpClient();
  } catch {
   break;
  }
  if (ClientConnected != null) {
   // 连接至本机的远程端口
  endPoint = remoteClient.Client.RemoteEndPoint as IPEndPoint;
   ClientConnected(endPoint); // 通知用户界面远程客户连接
  }

  Stream streamToClient = remoteClient.GetStream();
  byte[] buffer = new byte[8192];

  while (true) {
   try {
   int bytesRead = streamToClient.Read(buffer, 0, 8192);
   if (bytesRead == 0) {
    throw new Exception("客户端已断开连接");
   }
   string msg = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0, bytesRead);

   if (MessageReceived != null) {
    MessageReceived(msg); // 已经收到消息
   }
   } catch (Exception ex) {
   if (ClientLost != null) {
    ClientLost(ex.Message); // 客户连接丢失
   break;   // 退出循环
   }
   }
  }
  }
 }

 // 停止侦听端口
 public void StopListen() {
  try {
  listener.Stop();
  listener = null;
  workerThread.Abort();
  } catch { }
 }
 }

这里需留意的有这样几点：我们StartListen()为显式实现接口，因为只能借助接口才能调用此方法，接口的实现类看不到此方法；这通常是对于一个接口采用两种实现方法时采用的，但这里我只是不希望MessageReceiver类型的客户调用它，因为在MessageReceiver的构造函数中它已经调用了StartListen。意思是说，我们希望这个类型一旦新建，就立即开始工作。我们采用了两个嵌套的while循环，这个它能够为多个客户端的多次请求服务，但是因为是同步操作，只要有一个客户端连接着，我们的后台线程就会陷入第二个循环中无法自拔。所以结果是：如果有一个客户端已经连接上了，其它客户端即使连接了也无法对它应答。最后需留意的就是四个事件的采用，为了向用户提供侦听的端口号以进行连接，我又定义了一个PortNumberReadyEventHandler委托。

3.实现Talker类

实际处理时，Talker类是最平庸的一个类，它的全部功能就是将操作委托给实际的IMessageReceiver和IMessageSender。定义这两个接口的好处也从这里能够看出来：如果日后想重新实现这个程序，所有Windows窗体的代码和Talker的代码都不需修改，只需针对这两个接口编程就能够了。

public class Talker {
 private IMessageReceiver receiver;
 private IMessageSender sender;

 public Talker(IMessageReceiver receiver, IMessageSender sender) {
  this.receiver = receiver;
  this.sender = sender;
 }

 public Talker() {
  this.receiver = new MessageReceiver();
  this.sender = new MessageSender();
 }

 public event MessageReceivedEventHandler MessageReceived {
  add {
  receiver.MessageReceived += value;
  }
  remove {
  receiver.MessageReceived -= value;
  }
 }

 public event ClientConnectedEventHandler ClientConnected {
  add {
  receiver.ClientConnected += value;
  }
  remove {
  receiver.ClientConnected -= value;
  }
 }

 public event ConnectionLostEventHandler ClientLost {
  add {
  receiver.ClientLost += value;
  }
  remove {
  receiver.ClientLost -= value;
  }
 }

 // 注意这个事件
 public event PortNumberReadyEventHandler PortNumberReady {
  add {
  ((MessageReceiver)receiver).PortNumberReady += value;
  }
  remove {
  ((MessageReceiver)receiver).PortNumberReady -= value;
  }
 }
  

 // 连接远程 - 使用主机名
 public bool ConnectByHost(string hostName, int port) {
  IPAddress[] ips = Dns.GetHostAddresses(hostName);
  return sender.Connect(ips[0], port);
 }

 // 连接远程 - 使用IP
 public bool ConnectByIp(string ip, int port) {
  IPAddress ipAddress;
  try {
  ipAddress = IPAddress.Parse(ip);
  } catch {
  return false;
  }
  return sender.Connect(ipAddress, port);
 }


 // 发送消息
 public bool SendMessage(Message msg) {
  return sender.SendMessage(msg);
 }

 // 释放资源，停止侦听
 public void Dispose() {
  try {
  sender.SignOut();
  receiver.StopListen();
  } catch {
  }
 }

 // 注销
 public void SignOut() {
  try {
  sender.SignOut();
  } catch {
  }
 }
 }

4.设计窗体，编写窗体事件代码

现在我们开始设计窗体，我已经设计好了，现在能够先进行一下预览：

理解这一步时，这里需留意的就是上面的侦听端口，是程序接收消息时的侦听端口，也就是IMessageReceiver所采用的。其他的没有什么好说的，下来我们直接看一下代码，控件的命名是自解释的，我就不多说什么了。唯一要稍微说明下的是txtMessage指的是下面发送消息的文本框，txtContent指上面的消息记录文本框：

public partial class PrimaryForm : Form {

 private Talker talker;
 private string userName;

 public PrimaryForm(string name) {
  InitializeComponent();
  userName = lbName.Text = name;
  this.talker = new Talker();
  this.Text = userName + " Talking ...";
  talker.ClientLost +=
  new ConnectionLostEventHandler(talker_ClientLost);
  talker.ClientConnected +=
  new ClientConnectedEventHandler(talker_ClientConnected);
  talker.MessageReceived += 
  new MessageReceivedEventHandler(talker_MessageReceived);
  talker.PortNumberReady +=
  new PortNumberReadyEventHandler(PrimaryForm_PortNumberReady);
 }

 void ConnectStatus() { }
 void DisconnectStatus() { }

 // 端口号OK
 void PrimaryForm_PortNumberReady(int portNumber) {  
  PortNumberReadyEventHandler del = delegate(int port) {
  lbPort.Text = port.ToString();
  };
  lbPort.Invoke(del, portNumber);
 }

 // 接收到消息
 void talker_MessageReceived(string msg) {
  MessageReceivedEventHandler del = delegate(string m) {
  txtContent.Text += m;
  };
  txtContent.Invoke(del, msg);
 }

 // 有客户端连接到本机
 void talker_ClientConnected(IPEndPoint endPoint) {
  ClientConnectedEventHandler del = delegate(IPEndPoint end) {
  IPHostEntry host = Dns.GetHostEntry(end.Address);
  txtContent.Text += 
   String.Format("System[{0}]：rn远程主机{1}连接至本地。rn", DateTime.Now, end);
  };
  txtContent.Invoke(del, endPoint);
 }

 // 客户端连接断开
 void talker_ClientLost(string info) {
  ConnectionLostEventHandler del = delegate(string information) {
  txtContent.Text +=
   String.Format("System[{0}]：rn{1}rn", DateTime.Now, information);
  };
  txtContent.Invoke(del, info);
 }

 // 发送消息
 private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e) {
  if (String.IsNullOrEmpty(txtMessage.Text)) {
  MessageBox.Show("请输入内容！");
  txtMessage.Clear();
  txtMessage.Focus();
  return;
  }

  Message msg = new Message(userName, txtMessage.Text);
  if (talker.SendMessage(msg)) {
  txtContent.Text += msg.ToString();
  txtMessage.Clear();
  } else {
  txtContent.Text +=
   String.Format("System[{0}]：rn远程主机已断开连接rn", DateTime.Now);
  DisconnectStatus();
  }
 }


 // 点击连接
 private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e) {

  string host = txtHost.Text;
  string ip = txtHost.Text;
  int port;

  if (String.IsNullOrEmpty(txtHost.Text)) {
  MessageBox.Show("主机名称或地址不能为空");
  }  

  try{
  port = Convert.ToInt32(txtPort.Text);
  }catch{
  MessageBox.Show("端口号不能为空，且必须为数字");
  return;
  }
  
  if (talker.ConnectByHost(host, port)) {
  ConnectStatus();
  txtContent.Text +=
   String.Format("System[{0}]：rn已成功连接至远程rn", DateTime.Now);
  return;
  }
  
  if(talker.ConnectByIp(ip, port)){
  ConnectStatus();
  txtContent.Text +=
   String.Format("System[{0}]：rn已成功连接至远程rn", DateTime.Now);
  }else{
  MessageBox.Show("远程主机不存在，或者拒绝连接！");
  }  

  txtMessage.Focus();
 }

 // 关闭按钮点按
 private void btnClose_Click(object sender, EventArgs e) {
  try {
  talker.Dispose();
  Application.Exit();
  } catch {
  }
 }

 // 直接点击右上角的叉
 private void PrimaryForm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) {
  try {
  talker.Dispose();
  Application.Exit();
  } catch {
  }
 }

 // 点击注销
 private void btnSignout_Click(object sender, EventArgs e) {
  talker.SignOut();
  DisconnectStatus();
  txtContent.Text += 
  String.Format("System[{0}]：rn已经注销rn",DateTime.Now);
 }

 private void btnClear_Click(object sender, EventArgs e) {
  txtContent.Clear();
 }
 }

结合项目来看，在上面代码里，分别借助四个方法订阅了四个事件，以实现自动通知的机制。最后需留意的就是SignOut()和Dispose()的区分。SignOut()只是断开连接，Dispose()则是离开应用程序。

总结

从实现思路看，这篇文章轻松地分析、设计及实现了一个聊天程序。这个程序只是对无服务器模式实现聊天的一个尝试。我们分析了需求，随后编写了几个用例，同时对本地、远程的概念做了定义，接着编写了程序接口并最后实现了它。这个程序还有很严重的不足：它无法实现自动上线通知，而必须要事先知道端口号并进行手动连接。为了实现一个功能强大且开发容易的程序，更好的办法是采用集中型服务器模式。
感谢阅读，希望这篇文章能对你有所帮助。