2025-03-21 Unity 网络基础3——TCP网络通信准备知识

news2025/3/27 6:04:33

文章目录

  • 1 IP/端口类
    • 1.1 IPAddress
    • 1.2 IPEndPoint
  • 2 域名解析
    • 2.1 IPHostEntry
    • 2.2 Dns
  • 3 序列化与反序列化
    • 3.1 序列化
      • 3.1.1 内置类型 -> 字节数组
      • 3.1.2 字符串 -> 字节数组
      • 3.1.3 类对象 -> 字节数组
    • 3.2 反序列化
      • 3.2.1 字节数组 -> 内置类型
      • 3.2.2 字节数组 -> 字符串
      • 3.2.3 字节数组 -> 类对象

1 IP/端口类

​ 要进行网络通信，首先需要找到对应设备，IP和端口号是定位网络中设备必不可少的关键元素。

​ C# 中提供了对应的 IP 和端口相关的类来声明对应信息。

1.1 IPAddress

  • 命名空间：System.Net
  • 类名：IPAddress
// 1.用 byte 数组进行初始化
byte[] ipAddress = new byte[] { 118, 102, 111, 11 };
IPAddress ip1 = new IPAddress(ipAddress);

// 2.用 long 长整型进行初始化
//   4 字节对应的长整型，一般不建议使用
//   76, 66, 6F, 0B 对应 10 进制下的 118, 102, 111, 11
IPAddress ip2 = new IPAddress(0x76666F0B);

// 3.推荐使用的方式，使用字符串转换
IPAddress ip3 = IPAddress.Parse("118.102.111.11");

​ **特殊 IP 地址：**127.0.0.1 代表本机地址。

1.2 IPEndPoint

​ IPEndPoint 类将网络端点表示为 IP 地址和端口号，是 IP 地址和端口号的组合。

  • 命名空间：System.Net
  • 类名：IPEndPoint
// 1.用 4 子节长整型 ip 与端口号初始化
IPEndPoint ipPoint = new IPEndPoint(0x79666F0B, 8080);

// 2.用 IPAddress 与端口号初始化，推荐使用
IPEndPoint ipPoint2 = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("118.102.111.11"), 8080);

2 域名解析

​ IP 地址记忆困难，为了方便记忆，采用域名来代替 IP 地址标识站点地址。比如登录百度网页时，通过域名 “www.baidu.com”进行登录，而不是记录复杂的 IP 地址。

​ 域名解析即域名到 IP 地址的转换过程，也称域名指向、服务器设置、域名配置以及反向 IP 登记等。域名解析工作由 DNS（Domain Name System）服务器完成。

​ 域名系统（Domain Name System，DNS）是互联网的一项服务，是将域名和 IP 地址相互映射的分布式数据库，能够更方便地访问互联网。

2.1 IPHostEntry

​ 该类不会主动声明，而是作为某些方法的返回值返回信息。

​ 主要通过该类对象获取返回的信息。

  • 命名空间：System.Net
  • 类名：IPHostEntry
  • 主要作用：域名解析后的返回值 可以通过该对象获取 IP 地址、主机名等信息。
namespace System.Net
{
  public class IPHostEntry
  {
    public IPAddress[] AddressList { get; set; } // 关联 IP

    public string[] Aliases { get; set; }  // 主机别名列表

    public string HostName { get; set; } // DNS 名称
  }
}

2.2 Dns

​ 主要作用：提供静态方法，根据域名获取 IP 地址。

  • 命名空间：System.Net
  • 类名：Dns

同步加载

using System.Net;

public class Lesson2 : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        // 1.获取本地系统的主机名
        print(Dns.GetHostName());

        // 2.同步获取指定 IP 地址的 DNS 信息
        var entry = Dns.GetHostEntry("www.baidu.com"); // 网页端口号默认为 80
        foreach (var ip in entry.AddressList)
        {
            print("ip: " + ip);
        }

        foreach (var alias in entry.Aliases)
        {
            print("alias: " + alias);
        }

        print("DNS 服务器名称: " + entry.HostName);
    }
}
image-20250319115815011

异步加载

using System.Net;

public class Lesson2 : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        // 1.获取本地系统的主机名
        print(Dns.GetHostName());

        // 2.异步获取指定 IP 地址的 DNS 信息
        GetHostEntryAsync();
    }

    private async void GetHostEntryAsync()
    {
        var entry = await Dns.GetHostEntryAsync("www.baidu.com");
        foreach (var ip in entry.AddressList)
        {
            print("ip: " + ip);
        }

        foreach (var alias in entry.Aliases)
        {
            print("alias: " + alias);
        }

        print("DNS 服务器名称: " + entry.HostName);
    }
}

3 序列化与反序列化

​ 在网络通信中，需要将传递的类对象信息序列化为 2 进制数据（商业游戏中，一般为 byte 字节数组），再将该 2 进制数据通过网络传输给远端设备，远端设备获取到该 2 进制数据后再将其反序列化为对应的类对象。

image-20250319120257101

  • 序列化：将类对象信息转换为可保存或传输的格式的过程。

  • 反序列化：与序列化相反，将保存或传输过来的格式转换为类对象的过程。

网络通信中常用内容：

  1. BitConverter：主要用于处理各类型和字节数组间的相互转换。
  2. Encoding：主要用于处理字符串类型和字节数组间的相互转换。
  3. File：文件操作类，用于操作文件。
  4. FileStream：文件流类，以流的形式进行文件存储读取操作。
  5. MemoryStrem：内存流对象。
  6. 加密：了解 2 进制数据加密的常用手段和思路。

​ BinaryFormatter 类可以将 C# 类对象快速转换为字节数组数据。

​ 在网络开发时，不会使用 BinaryFormatter 进行数据序列化和反序列化。因为客户端和服务端的开发语言多数情况下不同，BinaryFormatter 序列化的数据无法兼容其它语言。

​ 若保证开发语言均为 C#，可以使用 BinaryFormatter，参考链接：2023-05-27 Unity 2进制4——类对象的序列化与反序列化_unity 二进制序列化-CSDN博客。

3.1 序列化

3.1.1 内置类型 -> 字节数组

  • 关键类：BitConverter
  • 所在命名空间：System
  • 主要作用：除字符串的其它常用类型和字节数组相互转换。
using System;
using System.Text;

public class Lesson3 : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        var bytes = BitConverter.GetBytes(1); // 将 1 转为 byte 数组
    }
}

3.1.2 字符串 -> 字节数组

  • 关键类：Encoding
  • 命名空间：System.Text
  • 主要作用：将字符串类型和字节数组相互转换，并且决定转换时使用的字符编码类型。网络通信时建议使用 UTF-8 类型。
using System;
using System.Text;

public class Lesson3 : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        var bytes2 = Encoding.UTF8.GetBytes("hello world"); // 将 "hello world" 转为 byte 数组
    }
}

3.1.3 类对象 -> 字节数组

​ 以如下自定义类为例：

public class PlayerInfo
{
    public int    Lev;
    public string Name;
    public int    Exp;
    public bool   Sex;
}

  1. 明确字节数组的容量

    对于 string 类型，除了存储字符串内容，还需要先存储其长度。

    否则，反序列化时无法确定后续成员的索引位置。

    var bytesLength = sizeof(int) +                         // Lev：int 类型，占用 4 个字节
                  sizeof(int) +                         // Name Length：int 类型，占用 4 个字节
                  Encoding.UTF8.GetBytes(Name).Length + // Name：string 类型，占用 Name.Length 个字节
                  sizeof(int) +                         // Exp：int 类型，占用 4 个字节
                  sizeof(bool);                         // Sex：bool 类型，占用 1 个字节

  2. 申明装载信息的字节数组容器

    var playerBytes = new byte[bytesLength];

  3. 将对象信息转为字节数组，放入该容器中

    CopyTo 方法的第二个参数代表从容器的第几个位置开始存储。

    var offset = 0;

// Lev
BitConverter.GetBytes(Lev).CopyTo(playerBytes, offset);
offset += sizeof(int);

// Name
var strBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(Name);
BitConverter.GetBytes(strBytes.Length).CopyTo(playerBytes, offset); // 存储长度
offset += sizeof(int);
strBytes.CopyTo(playerBytes, offset); // 存储内容
offset += strBytes.Length;

// Exp
BitConverter.GetBytes(Exp).CopyTo(playerBytes, offset);
offset += sizeof(int);

// Sex
BitConverter.GetBytes(Sex).CopyTo(playerBytes, offset);
offset += sizeof(bool);

​ 完整代码：

public class PlayerInfo
{
    public int    Lev;
    public string Name;
    public int    Exp;
    public bool   Sex;

    public byte[] GetBytes()
    {
        var bytesLength = sizeof(int) +                         // Lev：int 类型，占用 4 个字节
                          sizeof(int) +                         // Name Length：int 类型，占用 4 个字节
                          Encoding.UTF8.GetBytes(Name).Length + // Name：string 类型，占用 Name.Length 个字节
                          sizeof(int) +                         // Exp：int 类型，占用 4 个字节
                          sizeof(bool);                         // Sex：bool 类型，占用 1 个字节

        var playerBytes = new byte[bytesLength];

        var offset = 0;

        // Lev
        BitConverter.GetBytes(Lev).CopyTo(playerBytes, offset);
        offset += sizeof(int);

        // Name
        var strBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(Name);
        BitConverter.GetBytes(strBytes.Length).CopyTo(playerBytes, offset); // 存储长度
        offset += sizeof(int);
        strBytes.CopyTo(playerBytes, offset); // 存储内容
        offset += strBytes.Length;

        // Exp
        BitConverter.GetBytes(Exp).CopyTo(playerBytes, offset);
        offset += sizeof(int);

        // Sex
        BitConverter.GetBytes(Sex).CopyTo(playerBytes, offset);
        offset += sizeof(bool);

        return playerBytes;
    }
}

3.2 反序列化

3.2.1 字节数组 -> 内置类型

  • 关键类：BitConverter
  • 所在命名空间：System
  • 主要作用：除字符串的其它常用类型和字节数组相互转换。
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(99);
int i = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
print(i); // 99

3.2.2 字节数组 -> 字符串

  • 关键类：Encoding
  • 命名空间：System.Text
  • 主要作用：将字符串类型和字节数组相互转换，并且决定转换时使用的字符编码类型。网络通信时建议使用 UTF-8 类型。
byte[] bytes2 = Encoding.UTF8.GetBytes("hello world!");
string str = Encoding.UTF8.GetString(bytes2, 0, bytes2.Length);
print(str); // hello world!

3.2.3 字节数组 -> 类对象

  1. 获取到对应的字节数组

    PlayerInfo info = new PlayerInfo
{
    Lev  = 10,
    Name = "zheliku",
    Exp  = 88,
    Sex  = false
};

byte[] playerBytes = info.GetBytes();

  2. 将字节数组按照序列化时的顺序进行反序列化

    将对应字节分组转换为对应类型变量。

    PlayerInfo info2 = new PlayerInfo();

// 等级
int index = 0;
info2.Lev =  BitConverter.ToInt32(playerBytes, index);
index     += 4;
print(info2.Lev); // 10

// 姓名的长度
int length = BitConverter.ToInt32(playerBytes, index);
index += 4;

// 姓名字符串
info2.Name =  Encoding.UTF8.GetString(playerBytes, index, length);
index      += length;
print(info2.Name); // zheliku

// 攻击力
info2.Exp =  BitConverter.ToInt16(playerBytes, index);
index     += 2;
print(info2.Exp); // 88

// 性别
info2.Sex =  BitConverter.ToBoolean(playerBytes, index);
index     += 1;
print(info2.Sex); // false

​ 完整代码：

public class PlayerInfo
{
    public int    Lev;
    public string Name;
    public int    Exp;
    public bool   Sex;

    public byte[] GetBytes()
    {
        ...
    }
    
    public void FromBytes(byte[] bytes)
    {
        // 等级
        int index = 0;
        Lev   =  BitConverter.ToInt32(bytes, index);
        index += 4;

        // 姓名的长度
        int length = BitConverter.ToInt32(bytes, index);
        index += 4;

        // 姓名字符串
        Name  =  Encoding.UTF8.GetString(bytes, index, length);
        index += length;

        // 攻击力
        Exp   =  BitConverter.ToInt16(bytes, index);
        index += 2;

        // 性别
        Sex   =  BitConverter.ToBoolean(bytes, index);
        index += 1;
    }
}

​ 更多序列化进阶内容，参考文章：2025-03-21 Unity 序列化 —— 自定义2进制序列化-CSDN博客。

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