在 C# 上位机开发中，除了串口通信之外，Socket 网络通信也是非常重要的一部分。

例如：

上位机与 PLC 通信
上位机与机器人通信
上位机与视觉软件通信
客户端与服务器通信
多台电脑之间的数据通信
设备之间通过以太网通信

C# 中常见的网络通信方式主要有：

TCP
UDP

而 Socket 是进行网络通信的基础类之一。

一、什么是 Socket？

可以把 Socket 理解成：

程序进行网络通信的一个接口。

例如两台电脑：

电脑A 电脑B
客户端 服务器
│ │
│ 网络通信 │
└──────── Socket ─────────────┘

Socket 本身不是 TCP 或 UDP。

它更像是一个通信工具，可以使用：

TCP
UDP

等不同的通信方式。

二、IP地址和端口

学习 Socket，首先要理解两个东西：

IP地址
端口

例如：

192.168.1.100:60000

可以理解成：

192.168.1.100
↓
哪台电脑

60000
↓
哪个程序

所以：

IP 地址用于找到哪台计算机，端口用于找到这台计算机上的哪个网络程序。

例如：

服务器：
IP：192.168.1.100
Port：60000

客户端需要连接：

192.168.1.100
60000
三、TCP和UDP的区别

Socket 最常见的两种通信方式就是：

TCP
UDP

两者的区别非常重要。

特点 TCP UDP
是否建立连接 是 否
是否可靠 是 不保证
是否保证顺序 是 不保证
是否保证到达 是 不保证
是否有连接状态 有 无
速度 相对较慢 相对较快
数据形式 字节流 数据报
常见用途 聊天、文件、控制 广播、实时数据

简单理解：

TCP：
我先和你建立连接，再通信。

UDP：
我直接把数据扔给你。
四、TCP Socket通信

TCP通信通常采用：

服务器
↓
创建Socket
↓
Bind
↓
Listen
↓
Accept
↓
等待客户端

客户端：

创建Socket
↓
Connect
↓
连接服务器
↓
Send / Receive

整体流程：

      TCP服务器
          │
       Socket
          │
        Bind
          │
       Listen
          │
       Accept
          │
          │
      TCP客户端
          │
       Socket
          │
       Connect
          │
          ▼
        通信
     Send / Receive

五、TCP服务器Socket

先创建 Socket：

Socket serverSocket = new Socket(
AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Stream,
ProtocolType.Tcp
);

这里三个参数非常重要。

AddressFamily
AddressFamily.InterNetwork

表示使用 IPv4。

SocketType

TCP 使用：

SocketType.Stream

表示流式 Socket。

ProtocolType

TCP：

ProtocolType.Tcp

所以：

Socket serverSocket = new Socket(
AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Stream,
ProtocolType.Tcp
);

就是：

创建一个 IPv4 + TCP + 流式 Socket。

六、Bind绑定IP和端口

创建 Socket 后，需要绑定服务器的 IP 和端口。

IPAddress ip = IPAddress.Parse(“192.168.1.100”);

IPEndPoint endPoint =
new IPEndPoint(ip, 60000);

serverSocket.Bind(endPoint);

这里：

IPAddress.Parse()

负责把字符串：

192.168.1.100

转换成 IP 地址对象。

而：

IPEndPoint

表示：

IP + Port

例如：

192.168.1.100:60000
七、Listen监听

服务器绑定以后：

serverSocket.Listen(100);

表示服务器开始监听客户端连接。

其中：

100

表示等待连接队列的相关容量。

八、Accept接收客户端

服务器可以：

Socket clientSocket =
serverSocket.Accept();

Accept() 的作用：

等待客户端连接。

客户端连接以后：

服务器
│
Listen
│
Accept
│
└────── 客户端连接

Accept() 返回一个新的 Socket。

这个 Socket 专门负责：

服务器 ↔ 这个客户端
九、一个简单的TCP服务器

完整代码：

Socket serverSocket = new Socket(
AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Stream,
ProtocolType.Tcp
);

IPAddress ip =
IPAddress.Parse(“192.168.1.100”);

IPEndPoint endPoint =
new IPEndPoint(ip, 60000);

serverSocket.Bind(endPoint);

serverSocket.Listen(100);

Socket clientSocket =
serverSocket.Accept();

执行流程：

创建Socket
↓
Bind
↓
Listen
↓
Accept
↓
客户端连接成功
十、TCP客户端Socket

客户端也需要创建 Socket：

Socket clientSocket = new Socket(
AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Stream,
ProtocolType.Tcp
);

然后连接服务器：

IPAddress ip =
IPAddress.Parse(“192.168.1.100”);

IPEndPoint endPoint =
new IPEndPoint(ip, 60000);

clientSocket.Connect(endPoint);

也可以直接：

clientSocket.Connect(
“192.168.1.100”,
60000
);

连接成功以后：

客户端
│
Connect
│
▼
服务器
十一、TCP发送数据

Socket发送数据使用：

Send()

例如：

string message = “Hello”;

byte[] data =
Encoding.UTF8.GetBytes(message);

clientSocket.Send(data);

数据流程：

string
↓
Encoding
↓
byte[]
↓
Send()
↓
网络
十二、TCP接收数据

接收数据：

byte[] buffer = new byte[1024];

int length =
clientSocket.Receive(buffer);

Receive() 返回值：

length

表示实际收到多少个字节。

例如：

buffer大小：

1024 byte

实际收到：

5 byte

那么：

length == 5
十三、把接收的字节转换成字符串

如果发送的是 UTF-8 字符串：

string message =
Encoding.UTF8.GetString(
buffer,
0,
length
);

完整：

byte[] buffer = new byte[1024];

int length =
clientSocket.Receive(buffer);

string message =
Encoding.UTF8.GetString(
buffer,
0,
length
);
十四、TCP完整通信过程

例如客户端发送：

Hello

过程：

客户端

“Hello”
↓
Encoding.UTF8
↓
byte[]
↓
Send()
↓

  网络

================
↓
Receive()
↓
byte[]
↓
Encoding.UTF8
↓
“Hello”
↓
服务器

所以 TCP 通信本质上仍然是：

发送和接收 byte[]。

十五、TCP是字节流

这是 Socket 学习中非常重要的一点。

TCP：

没有消息边界。

例如客户端连续发送：

Hello
World

服务器不一定正好收到：

Hello
World

也可能收到：

HelloWorld

或者：

Hel
loWorld

甚至：

HelloW
orld

这就是 TCP 的：

粘包 / 拆包问题

十六、为什么会出现粘包拆包？

因为 TCP 本质上是：

字节流

而不是：

一条一条的消息

例如：

发送：

[消息A][消息B][消息C]

TCP只看到：

[一大串字节]

所以接收端需要自己判断：

消息A在哪里结束？
消息B在哪里结束？
十七、解决TCP粘包拆包

常见的方法：

方法一：固定长度

例如规定：

每条消息固定100字节

那么：

0~99 → 消息1
100~199 → 消息2
方法二：结束符

例如：

Hello\r\n
World\r\n

规定：

\r\n

就是消息结束。

接收：

Hello\r\nWorld\r\n

解析成：

Hello
World
方法三：长度 + 数据

例如：

长度
+
数据

假设：

05Hello
05World

程序先读取：

05

知道后面有：

5个字节

再读取：

Hello

这是实际项目中非常常见的方式。

十八、Socket异步通信

在 WinForms 中，不建议使用：

while (true)
{
socket.Receive(buffer);
}

直接放在 UI 线程。

因为：

Receive()

可能一直等待数据。

这样会导致：

UI线程
↓
一直等待
↓
界面卡死

因此实际项目中应该使用：

Task
async / await

或者后台线程。

例如：

private async Task ReceiveData()
{
byte[] buffer = new byte[1024];

while (true)
{
    int length =
        await clientSocket.ReceiveAsync(buffer);

    if (length == 0)
    {
        break;
    }

    string message =
        Encoding.UTF8.GetString(
            buffer,
            0,
            length
        );
}

}

这样接收数据时不会直接卡住 UI。

十九、TcpClient和Socket是什么关系？

C# 中除了直接使用：

Socket

还经常使用：

TcpClient
TcpListener

它们可以理解为对 Socket 的进一步封装。

例如：

Socket
↑
底层

而：

TcpClient
TcpListener
↑
更方便的TCP封装

所以如果只是做普通 TCP 上位机通信：

TcpClient
TcpListener

通常比直接操作 Socket 更简单。

例如你之前做的 TCP 项目就使用了：

TcpListener server;
TcpClient client;

这其实就是 C# 中非常常见的 TCP 编程方式。

二十、TcpListener服务器

使用 TcpListener 可以更加简单地创建 TCP 服务器：

TcpListener server =
new TcpListener(
IPAddress.Parse(“192.168.1.100”),
60000
);

server.Start();

等待客户端：

TcpClient client =
await server.AcceptTcpClientAsync();

然后：

NetworkStream stream =
client.GetStream();

发送：

byte[] data =
Encoding.UTF8.GetBytes(“Hello”);

await stream.WriteAsync(data, 0, data.Length);

接收：

byte[] buffer = new byte[1024];

int length =
await stream.ReadAsync(
buffer,
0,
buffer.Length
);
二十一、UDP Socket

TCP需要建立连接：

客户端
↓
Connect
↓
服务器

UDP则不需要建立连接。

UDP更像：

发送方
│
│ 数据
↓
网络
│
↓
接收方

UDP Socket创建：

Socket socket = new Socket(
AddressFamily.InterNetwork,
SocketType.Dgram,
ProtocolType.Udp
);

这里：

SocketType.Dgram

表示数据报。

二十二、UDP发送数据

UDP可以使用：

SendTo()

例如：

byte[] data =
Encoding.UTF8.GetBytes(“Hello”);

IPEndPoint endPoint =
new IPEndPoint(
IPAddress.Parse(“192.168.1.100”),
60000
);

socket.SendTo(data, endPoint);
二十三、UDP接收数据

UDP接收：

byte[] buffer = new byte[1024];

EndPoint remoteEndPoint =
new IPEndPoint(
IPAddress.Any,
0
);

int length =
socket.ReceiveFrom(
buffer,
ref remoteEndPoint
);

然后转换：

string message =
Encoding.UTF8.GetString(
buffer,
0,
length
);
二十四、TCP和UDP怎么选择？

实际开发中可以简单参考：

需要可靠传输
↓
TCP

例如：

聊天
文件传输
设备控制
配置参数
数据库通信

如果更加关注：

实时性
广播
组播

可以考虑：

UDP

例如：

设备发现
局域网广播
实时状态
视频/音频相关数据

但具体选择还是要根据设备协议和业务要求决定。

二十五、Socket通信中常见问题

1. IP地址不对

例如服务器：

192.168.1.100

客户端却连接：

192.168.1.101

当然无法连接。

2. 端口不一致

服务器：

60000

客户端：

50000

也无法连接。

3. 防火墙

即使：

IP正确
端口正确
代码正确

Windows 防火墙也可能阻止通信。

4. 服务器没有启动

客户端：

Connect()

但是服务器没有：

Listen()

客户端自然连接不上。

5. Receive一直等待

例如：

socket.Receive(buffer);

如果没有数据：

Receive()
↓
等待
↓
等待
↓
等待

如果这个代码运行在 UI 线程：

界面卡死

所以需要考虑异步或者后台线程。

二十六、TCP连接断开怎么判断？

TCP中：

Receive()

如果返回：

0

通常表示：

对方已经正常关闭连接。

例如：

int length =
await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);

if (length == 0)
{
// 客户端断开
}

这个判断在实际项目中非常重要。

另外：

client.Connected

不能简单理解为：

只要是 true 就代表对方现在一定在线。

它不能单独作为可靠的连接存活判断。