IT 이야기

닷넷 환경에서 구조체를 이용한 소켓 통신을 지원하기 위한 방법은 크게 두 가지로 나뉩니다.

★ 마샬링(Marshaling)을 이용한 구조체 사용.

★ 바이너리 포매터(Binary Formatter)의 사용.

이번에는 마샬링 기법을 이용한 구조체를 통신하기 위한 방법을 소개합니다.

프로그램 설명

클라이언트가 학생의 4가지 데이타(이름, 과목, 점수, 메모)를 서버로 전송한다고 가정하고 필요한 클래스는 아래와 같습니다.

    class DataPacket
    {
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Name;

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Subject;

        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)]
        public int Grade;

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 100)]
        public string Memo;
    }

실행 후

메시지 전송 후

프로그램 작성 순서

1. 소켓/쓰레드과 관련한 네임스페이스를 서버/클라이언트 모두에 포함 시킵니다.

using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;

2. 서버 프로그램

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TcpListener server = null;

            try
            {
                server = new TcpListener(IPAddress.Parse("192.168.0.12"), 13000);
                server.Start();

                byte[] buffer = new byte[8092];
                
                while(true)
                {
                    Console.WriteLine("Waiting for a connection.....");

                    TcpClient client = server.AcceptTcpClient();
                    Console.WriteLine("\nConnected!!");

                    NetworkStream stream = client.GetStream();

                    DataPacket packet = new DataPacket();
                    //buffer = null;

                    while(stream.Read(buffer, 0, Marshal.SizeOf(packet)) != 0)
                    {
                        unsafe
                        {
                            fixed(byte* fixed_buffer = buffer)
                            {
                                Marshal.PtrToStructure((IntPtr)fixed_buffer, packet);
                            }
                        }

                        string Name = packet.Name;
                        string Subject = packet.Subject;
                        Int32 Grade = packet.Grade;
                        string Memo = packet.Memo;

                        
                        Console.WriteLine("이 름 : {0}", Name);
                        Console.WriteLine("과 목 : {0}", Subject);
                        Console.WriteLine("점 수 : {0}", Grade);
                        Console.WriteLine("메 모 : {0}", Memo);
                        Console.WriteLine("");
                        Console.WriteLine("===========================================");
                        Console.WriteLine("");
                    }

                    stream.Close();
                    client.Close();
                }
            }
            catch(SocketException se)
            {
                Console.WriteLine(se.Message.ToString());
            }
            catch(Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message.ToString());
            }

            Console.ReadLine();
        }
    }

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    class DataPacket
    {
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Name;

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Subject;

        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)]
        public int Grade;

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 100)]
        public string Memo;
    }

3. 클라이언트 프로그램

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try 
            {
                string Name = string.Empty;
                string Subject = string.Empty;
                Int32 Grade = 0;
                string Memo = string.Empty;

                do
                {
                    Console.Write("이름 : ");
                    Name = Console.ReadLine();

                    Console.Write("과목 : ");
                    Subject = Console.ReadLine();

                    Console.Write("점수 : ");
                    string tmpGrage = Console.ReadLine();
                    if (tmpGrage != "")
                        Grade = Convert.ToInt32(tmpGrage);
                    else
                        Grade = 0;

                    Console.Write("메모 : ");
                    Memo = Console.ReadLine();

                    if (string.IsNullOrEmpty(Name) || string.IsNullOrEmpty(Subject))
                        break;

                    // 전송할 데이타 가공하기
                    DataPacket packet = new DataPacket();

                    packet.Name = Name;
                    packet.Subject = Subject;
                    packet.Grade = Grade;
                    packet.Memo = Memo;

                    byte[] buffer = new byte[Marshal.SizeOf(packet)];

                    unsafe
                    {
                        fixed (byte* fixed_buffer = buffer)
                        {
                            Marshal.StructureToPtr(packet, (IntPtr)fixed_buffer, false);
                        }
                    }

                    // 데이타 전송하기
                    TcpClient client = new TcpClient();
                    client.Connect("192.168.0.12", 13000);
                    Console.WriteLine("Connected...");

                    NetworkStream stream = client.GetStream();

                    stream.Write(buffer, 0, Marshal.SizeOf(packet));
                    Console.WriteLine("{0} data sent\n", Marshal.SizeOf(packet));

                    stream.Close();
                    client.Close();
                } while (Name != "" && Subject != "");
            }
            catch (SocketException se)
            {
                Console.WriteLine(se.Message.ToString());
            }
            catch(Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message.ToString());
            }
            Console.WriteLine("\nPress enter key to continue....");
            Console.ReadLine();
        }
    }

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    class DataPacket
    {
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Name;

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 20)]
        public string Subject;

        [MarshalAs(UnmanagedType.I4)]
        public int Grade;
      
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 100)]
        public string Memo;
    }

Windows Forms의 컨트롤은 특정 스레드에 바인딩되며 스레드로부터 안전하지 않습니다. 따라서 다른 스레드에서 컨트롤의 메서드를 호출할 경우 해당 컨트롤의 호출 메서드 중 하나를 사용하여 호출을 적절한 스레드에 마샬링해야 합니다. 이 속성을 사용하면 호출 메서드를 호출해야 하는지 여부를 확인할 수 있습니다. 이 방법은 컨트롤을 소유한 스레드를 알 수 없는 경우 유용합니다.

컨트롤의 핸들이 없으면 InvokeRequired는 창 핸들이 있는 컨트롤이나 폼을 찾을 때까지 해당 컨트롤의 부모 체인을 위로 검색합니다. 적절한 핸들을 찾을 수 없으면InvokeRequired 메서드는 false를 반환합니다.

즉, 동일한 스레드에서 호출이 발생하여 Invoke가 필요하지 않거나 다른 스레드에서 컨트롤이 만들어졌지만 컨트롤의 핸들은 아직 만들어지지 않은 경우 InvokeRequired는false를 반환할 수 있습니다.

컨트롤의 핸들이 아직 만들어지지 않은 경우 컨트롤에 대한 속성, 메서드 또는 이벤트를 호출해서는 안 됩니다. 이렇게 하면 배경 스레드에서 컨트롤의 핸들이 만들어져 메시지 펌프 없이 스레드에서 컨트롤이 격리되고 응용 프로그램이 불안정해질 수 있습니다.

InvokeRequired 가 배경 스레드에서 false를 반환하면 IsHandleCreated 값을 확인하여 이러한 상황을 방지할 수도 있습니다. 컨트롤 핸들이 아직 만들어지지 않은 경우 핸들이 만들어질 때까지 기다린 후 Invoke 또는 BeginInvoke를 호출해야 합니다. 일반적으로 이러한 경우는 폼이 표시되기 전이나 Application.Run이 호출되기 전의Application.Run(new MainForm())에서와 같이 응용 프로그램의 기본 폼 생성자에서 배경 스레드가 만들어지는 경우에만 발생합니다.

다음은 멀티쓰레드간에 사용할 수 있는 몇가지 예제를 보여 줍니다.

1. 컨트롤의 InvokeRequired 속성을 이용하는 경우

if (listBox1.InvokeRequired)
{
    listBox1.BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate
    {
        listBox1.Items.Add(content);
    }));
}
else
    listBox1.Items.Add(content);

}

2. Action 과 Invoke method를 이용하는 경우

Action del = delegate()
            {
                textBox1.AppendText(s + System.Environment.NewLine);
            };
Invoke(del);

3. Invoke method 와 무명메소드를 이용하는 경우

Invoke((MethodInvoker)delegate
{
    textBox1.AppendText(s + System.Environment.NewLine);
});

4. Invoke method와 EventHanlder 를 이용하는 경우

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
     new Thread(delegate()
         {
             this.Invoke(new EventHandler(displaytext));                    
          }).Start();
}

private void displaytext(object sender, EventArgs e)
{
    richTextBox1.Text = "메시지 출력하기";
}

프로그램 설명

서버와 클라이언트를 각각 쓰레드를 이용한 멀티프로그램으로 예제를 만들어 보았습니다.

실행 후

메시지 전송 후

프로그램 작성 순서

1. 소켓/쓰레드과 관련한 네임스페이스를 서버/클라이언트 모두에 포함 시킵니다.

using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;

2. 서버 프로그램

        private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Thread tcpServerRunThread = new Thread(new ThreadStart(TcpServerRun));
            tcpServerRunThread.IsBackground = true;
            tcpServerRunThread.Start();
        }

        private void TcpServerRun()
        {
            TcpListener tcpListener = new TcpListener(IPAddress.Any, 5004);
            tcpListener.Start();
            updateUI("Listening");
            updateUI("===========================================");

            while(true)
            {
                TcpClient client = tcpListener.AcceptTcpClient();
                updateUI("Connected");
                Thread tcpHandlerThread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(tcpHandler));
                tcpHandlerThread.Start(client);
            }
        }

        private void tcpHandler(object client)
        {
            TcpClient mClient = client as TcpClient;
            NetworkStream stream = mClient.GetStream();
            byte[] message = new byte[1024];
            int byteRead = stream.Read(message, 0, message.Length);
            updateUI("New Message = " + Encoding.UTF8.GetString(message, 0, byteRead));
            updateUI("");

            stream.Close();
            mClient.Close();
        }

        private void updateUI(string s)
        {
            Action del = delegate()
            {
                textBox1.AppendText(s + System.Environment.NewLine);
            };
            Invoke(del);
        }

3. 클라이언트 프로그램

        private void btnSend_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Thread mThread = new Thread(new ThreadStart(SendAsClient));
            mThread.Start();
        }

        private void SendAsClient()
        {
            TcpClient client = new TcpClient();
            client.Connect(IPAddress.Parse(textServerIP.Text), Convert.ToInt32(textServerPort.Text));
            updateUI("Connected");

            NetworkStream stream = client.GetStream();

            string sendData = textMessage.Text;
            byte[] msg = new byte[256];
            msg = Encoding.UTF8.GetBytes(sendData);

            stream.Write(msg, 0, msg.Length);
            updateUI(string.Format("send data : {0}", sendData));
            updateUI(string.Format("{0} bytes sent", msg.Length ));

            stream.Close();
            client.Close();
        }

        private void updateUI(string s)
        {
            Func<int> del = delegate()
            {
                textBox1.AppendText(s + System.Environment.NewLine);
                return 0;
            };
            Invoke(del);
        }