C# TCP通信の複数クライアント

Question

現在Visualstudioにてwindowsフォームアプリケーションでチャットアプリを作成しています。
下記は１対１の通信のサーバ側のコードです。
そこから複数クライアントに対応したいと思っています。
イメージでは接続できたクライアントをスレッドに渡し、待ち受け側はそのままループで頭に戻り受付再開するのかと思い、取得したポートナンバを参照渡し（ref）で渡そうと考えたのですがうまくいきません。
詳細->うまくいかない内容ですが、
非同期メソッドにて参照渡しができない点。ですのでいきなり行き詰りました。。

なにか良い方法はないでしょうか？
よろしくお願いします！

  /// <summary>
        /// 待ち受けボタンクリック処理
        /// </summary>
        /// <param name="sender">オブジェクト</param>
        /// <param name="e">イベント</param>
        private void WaitServerBtn_Click(object sender, EventArgs e)
        {
                try
                {
                    if (status != SeverStatus.IDLE)
                    {
                        StopSever();
                    }
                    else
                    {
                        string ipAddress = this.getIpAdd1.IpAddress;
                        string portString = this.myPortEdit.Text;
                        port = Convert.ToInt32(portString);

                        StartServer(port);
                    }
                }
                catch (Exception exept)
                {
                    MessageBox.Show(exept.Message);
                }
        }
/// <summary>
        /// サーバー側スレッド処理
        /// </summary>
        /// <param name="PortnumSV">ポート番号</param>
        void StartServer(int PortnumSV)
        {
            Task.Factory.StartNew(() =>
             {
                 RunRecvMessageAsync(PortnumSV);
             });
        }
 /// <summary>
        /// 非同期受信メッセージ処理
        /// </summary>
        public async void RunRecvMessageAsync(int PortnumSV)
        {
            status = SeverStatus.CONNECT_INIT;

            // クライアント接続&ネットストリームの初期化 
            TcpClient client = null;
            NetworkStream stream = null;

            try
            {
                IPAddress localAddr = IPAddress.Parse("127.0.0.1");     // IPアドレスの設定*今回はローカルしか使わないので直値

                // サーバーを開始
                server = new TcpListener(localAddr, PortnumSV);
                server.Start();

                Byte[] bytes = new Byte[17];

                //待機中の間ループして探し続ける
                while (true)
                {
                    switch (status)
                    {
                        case SeverStatus.CONNECT_INIT:
                            SafeSetLable(Properties.Resources.ConnectWait);     //接続待機中のラベル表示
                            this.WaitServerBtn.Invoke(new Action(() =>
                            {
                                this.WaitServerBtn.Text = Properties.Resources.Cutting; //待ち受けボタンを切断に変更
                            }));

                            status = SeverStatus.CONNECT_ACCEPT_WAIT;
                            break;

                        // ステータス = 待ち受けの時
                        case SeverStatus.CONNECT_ACCEPT_WAIT:
                            if (server.Pending())
                            {
                                client = server.AcceptTcpClient();              // クライアント接続待ち   //クライアント接続前にサーバ切断するとerr!
                                stream = client.GetStream();                    // ストリーム取得
                                SafeSetLable(Properties.Resources.Connected);   // 接続されましたのラベル表示

                                status = SeverStatus.CONNECTED;                 //ステータス =　接続中
                            }
                            break;

                        // ステータス = 接続中の時
                        case SeverStatus.CONNECTED:
                            // メッセージを受信 
                            // 読み込むデータが存在する？
                            if (stream.DataAvailable)
                            {
                                // データを読み込む
                                int readlen = stream.Read(bytes, 0, bytes.Length);
                                if (readlen != 0)
                                {
                                    String data = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(bytes, 0, readlen);
                                    // UIスレッド以外から呼び出された時のためにinvokeする
                                    this.ChatText.Invoke(new Action(() =>
                                    {
                                        this.ChatText.Text += (Properties.Resources.Partner + ":" + data + "\r\n");
                                    }));
                                }
                            }
                            // クライアントから切断された？
                            if (client.Client.Poll(1000, SelectMode.SelectRead) && (client.Client.Available == 0))
                            {
                                stream.Dispose();   // ストリームの開放
                                stream = null;
                                client.Close();     // クライアントとの接続終了
                                client = null;

                                status = SeverStatus.CONNECT_ACCEPT_WAIT;
                            }
                            break;
                        // ステータス = アイドルの時
                        case SeverStatus.IDLE:
                        default:
                            break;
                    }   // ループ終わり

                    // 続きの実行は適当な空いているスレッドに割り当てるようにする
                    await Task.Delay(1).ConfigureAwait(false);
                }
            }
            catch (SocketException socketEx)
            {
                // MessageBox.Show(except.Message);
                if (socketEx.ErrorCode == WSAEINTR)
                {
                    MessageBox.Show("クライアント側で通信が切断されました。\n");
                }

            }
            finally
            {
                if (stream != null)
                {
                    stream.Dispose();
                    stream = null;
                }
                if (client != null)
                {
                    client.Close();
                    client = null;
                }
                if (server != null)
                {
                    server.Stop();
                    server = null;
                    SafeSetLable("切断されました");
                    this.WaitServerBtn.Invoke(new Action(() =>
                    {
                        this.WaitServerBtn.Text = "待ち受け";
                        this.WaitServerBtn.Enabled = true;
                    }));
                }
                status = SeverStatus.IDLE;      // ステータス = アイドル
            }
        }
        /// <summary>
        /// サーバー側スレッド処理
        /// </summary>
        /// <param name="PortnumSV">ポート番号</param>
        void StartServer(int PortnumSV)
        {
            Task.Factory.StartNew(() =>
             {
                 RunRecvMessageAsync(PortnumSV);
             });
        }
        private async void StopSever()
        {
            if (status != SeverStatus.IDLE)
            {
                this.WaitServerBtn.Enabled = false;
                server.Stop();

                while (status != SeverStatus.IDLE)
                {
                    await Task.Delay(100);        //Task.waitで待つとデッドロックする
                }
            }
        }

Comments

[y_waiwai]

うまくいかないとは、なにがどう、うまくいかないんでしょうか

Answer 1

◇ベストカレントプラティクス
WebSocketで作成されるのが一番だと思います。

◇以下は処理案です。
1,あまりコードをよく見ていませんが、server.AcceptTcpClientの戻り値をスレッドプールで処理するのも一つの手ですが、クライアントのメッセージを受信部分は非同期処理のserver.BeginAcceptTcpClientを使うのも一つの手かと。
2,RunRecvMessageAsync内で、 server = new TcpListener(localAddr, PortnumSV);を行うのではなく。StartServerとStopSeverで行ってください。

3,TcpListenerを使っても最終的には独自の通信プロトコルを作成する必要があるため、TcpListenerではなくHttpListenerを使うと、プロトコルのデバック作業が楽になります。
動作確認してませんが、サンプルソースです雰囲気を感じ取ってくださいな。

private HttpListener server = new HttpListener();
private readonly object locker = new object();
public Action<string> OnLogWrite;// ログ出力用
public void Start()
{
    lock (this.locker)
    {
        this.server.Prefixes.Add(ConfigurationManager.AppSettings["prefix"]);
        this.server.Start();
        this.server.BeginGetContext(this.OnRequested, this.server);
    }
}
public void Stop()
{
    lock (this.locker)
    {
        this.server.Close();
        this.server = new HttpListener();
    }
}
public void OnRequested(IAsyncResult res){
    var listener = res.AsyncState as HttpListener;
    if (!listener.IsListening)
    {
       // 受信開始→終了でOnRequestedイベントが発火するため、受信待機状態でない時はSkip
       return;
    }
    var context = listener.EndGetContext(res);

    listener.BeginGetContext(this.OnRequested, listener);
　　//　以下はやりたいこと。
}

4.RunRecvMessageAsyncメソッド内で、変数:statusをクライアントの接続の度に変更しているのも複数接続で、破綻しているのではないでしょうか。
5,画面やログの書き出しはactionを定義すると便利です。スレッドセーフを意識してくださいな。

◇参考情報
0. TcpListener#BeginAcceptTcpClient

1. HttpListener クラス

---

コンパイル通してませんが、TcpListener の場合はこのような形です。

private TcpListener server = new TcpListener();
private readonly object locker = new object();
public Action<string> OnLogWrite;// ログ出力用
public void Start()
{
    lock (this.locker)
    {
        // ここらへんでlistenとbindが必要なはず。
        // start
        this.server.Start();
        this.server.BeginAcceptTcpClient(this.OnRequested, this.server);
    }
}
public void Stop()
{
    lock (this.locker)
    {
        this.server.Close();
        this.server = new TcpListener();
    }
}
public void OnRequested(IAsyncResult res){
    var listener = res.AsyncState as TcpListener;
    var client = listener.EndAcceptTcpClient(res);

    listener.BeginAcceptTcpClient(this.OnRequested, listener);
    Task.Factory.StartNew(() =>
    {
　　     //これ以降は各クライアントで行いたい処理。
        client.Client.RemoteEndPoint;
        var stream = client.GetStream();
    });
}

Comments

[退会済みユーザー]

わかりやすいコメントありがとうございます！
BeginAcceptTcpClient　なんですが調べmsdnなどで見てもいまいち理解できなかったのですが、実際につかっていく流れはどのようになりますか？
....
BeginAcceptTcpClient(終わるときに呼ぶコールバックメソッド , オブジェクト)
この第一引数にいれるのは

private async void asynccallback()
{
await Task.Run(() =>
{
// メッセージを受信
// 読み込むデータが存在する？
if (stream.DataAvailable)
{
// データを読み込む
int readlen = stream.Read(bytes, 0, bytes.Length);
if (readlen != 0)
{
String data = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(bytes, 0, readlen);
// UIスレッド以外から呼び出された時のためにinvokeする
this.ChatText.Invoke(new Action(() =>
{
this.ChatText.Text += (Properties.Resources.Partner + ":" + data + "\r\n");
}));
}
}
});
}
===========================================================
これでよいのでしょうか？

[umyu]

＞_Takuyaさんへ
まず、async/awaitの世界は残念ながら忘れてください、現状混在させるのは修羅の道です。
きちんと一通り動作するものを作成してから、ソースコードをバージョン管理しつつasync/await対応をしてくださいな。再度説明しますが、TcpListenerを使うということは、独自の通信プロトコルを自力で作成する必要があります。

[退会済みユーザー]

はい。
今回このプロジェクトを勉強するにあたり、
自分でもかなりいろいろなことが混ざっていることがわかります、、、。
ひとつずつ整理して頑張りたいと思います！
HttpListenerですが調べると自分が今作ろうとしているWINDOWSフォームアプリとは違うような説明があるのでが、同じ感じでロジック組んでも問題ないのですか？

[umyu]

＞_Takuyaさんへ
WINDOWSフォームアプリでもサーバー起動時に管理者権限が必要ですが、可能です。
最終的に貴方がやりたいことによるのですが、チャットを自力作成したいのなら、WebSocketのライブラリを使うのが一番手間がかからないと思います。
TCPListenerは単純な送信には便利なのですが、チャットルームを作るに当たり、例えば誰がこのチャットの発言しているのかの情報を送信する必要がありますが、クライアントから送られてきたチャットの文字と区別する必要があります。

そのために通信プロトコル　HTTPをご存知でしょうか？HTTPの場合はGET URL HTTP 1.0 の文字列をサーバーに送信してます。例えば文字列の先頭に発言者のIDを付けるなどをして貴方が全部定義する必要があります。そして、この通信プロトコルをデバックする必要があります。HTTPを使うとブラウザの開発者ツールや他のHTTP Clientをデバック時に使えるので、開発負荷が軽減されるのです。

[退会済みユーザー]

＞umyu 様
細かいところまでわかりやすく教えていただきありがとうございます！！
WebSocket　調べながらやっていくとうまくいきました！
これから教えていただいたTCPListenerやHttpListenerもチャレンジしようと思います。
ほんとに助かりました。
また機会がありましたらよろしくお願いいたします！！

[umyu]

＞_Takuyaさんへ
解決してよかったです。

Answer 2

非同期メソッドにて参照渡しができない点。ですのでいきなり行き詰りました。。

というのであるなら、ThreadLocal を使うとか。

Comments

[退会済みユーザー]

コメントありがとうございます！
y_waiwai 様
ThreadLocal 使ってみるとうまくいきました。
いつも助けていただいてありがとうございます！！

[y_waiwai]

ああ、これはあくまで別解としてみてください。

他の回答のほうがまっとうな対処だと思いますよｗ