在最近負責的項目中，需要實現這樣一個需求：在客戶端程序中，掃描當前機器所在網段中的所有機器上是否有某服務啟動，并把所有已經啟動服務的機器列出來，供用戶選擇，連接哪個服務。注意：這里所說的服務事實上就是在一個固定的端口監聽基于 TCP 協議的請求的程序或者服務（如 WCF 服務）。

要實現這樣的功能，核心的一點就是在得到當前機器同網段的所有機器的 IP 后，對每一 IP 發生 TCP 連接請求，如果請求超時或者出現其它異常，則認為沒有服務，反之，如果能夠正常連接，則認為服務正常。

經過基本功能的實現以及后續的重構之后，就有了本文以下的代碼：一個接口和具體實現的類。需要說明的是：在下面的代碼中，先提到接口，再提到具體類；而在開發過程中，則是首先創建了類，然后才提取了接口。之所以要提取接口，原因有二：一是可以支持 IoC控制反轉；二是將來如果其它的同類需求，可以其于此接口實現新功能。

一、接口定義

先看來一下接口：

/// <summary> /// 掃描服務 /// </summary> public interface IServerScanner { /// <summary> /// 掃描完成 /// </summary> event EventHandler<List<ConnectionResult>> OnScanComplete; /// <summary> /// 報告掃描進度 /// </summary> event EventHandler<ScanProgressEventArgs> OnScanProgressChanged; /// <summary> /// 掃描端口 /// </summary> int ScanPort { get; set; } /// <summary> /// 單次連接超時時長 /// </summary> TimeSpan Timeout { get; set; } /// <summary> /// 返回指定的IP與端口是否能夠連接上 /// </summary> /// <param name="ipAddress"></param> /// <param name="port"></param> /// <returns></returns> bool IsConnected(IPAddress ipAddress, int port); /// <summary> /// 返回指定的IP與端口是否能夠連接上 /// </summary> /// <param name="ip"></param> /// <param name="port"></param> /// <returns></returns> bool IsConnected(string ip, int port); /// <summary> /// 開始掃描 /// </summary> void StartScan(); }

其中 Timeout 屬性是控制每次連接請求超時的時長。

二、具體實現

再來看一下具體實現類：

/// <summary> /// 掃描結果 /// </summary> public class ConnectionResult { /// <summary> /// IPAddress 地址 /// </summary> public IPAddress Address { get; set; } /// <summary> /// 是否可連接上 /// </summary> public bool CanConnected { get; set; } } /// <summary> /// 掃描完成事件參數 /// </summary> public class ScanCompleteEventArgs { /// <summary> /// 結果集合 /// </summary> public List<ConnectionResult> Reslut { get; set; } } /// <summary> /// 掃描進度事件參數 /// </summary> public class ScanProgressEventArgs { /// <summary> /// 進度百分比 /// </summary> public int Percent { get; set; } } /// <summary> /// 掃描局域網中的服務 /// </summary> public class ServerScanner : IServerScanner { /// <summary> /// 同一網段內 IP 地址的數量 /// </summary> private const int SegmentIpMaxCount = 255; private DateTimeOffset _endTime; private object _locker = new object(); private SynchronizationContext _originalContext = SynchronizationContext.Current; private List<ConnectionResult> _resultList = new List<ConnectionResult>(); private DateTimeOffset _startTime; /// <summary> /// 記錄調用/完成委托的數量 /// </summary> private int _totalCount = 0; public ServerScanner() {  Timeout = TimeSpan.FromSeconds(2); } /// <summary> /// 當掃描完成時，觸發此事件 /// </summary> public event EventHandler<List<ConnectionResult>> OnScanComplete; /// <summary> /// 當掃描進度發生更改時，觸發此事件 /// </summary> public event EventHandler<ScanProgressEventArgs> OnScanProgressChanged; /// <summary> /// 掃描端口 /// </summary> public int ScanPort { get; set; } /// <summary> /// 單次請求的超時時長，默認為2秒 /// </summary> public TimeSpan Timeout { get; set; } /// <summary> /// 使用 TcpClient 測試是否可以連上指定的 IP 與 Port /// </summary> /// <param name="ipAddress"></param> /// <param name="port"></param> /// <returns></returns> public bool IsConnected(IPAddress ipAddress, int port) {  var result = TestConnection(ipAddress, port);  return result.CanConnected; } /// <summary> /// 使用 TcpClient 測試是否可以連上指定的 IP 與 Port /// </summary> /// <param name="ip"></param> /// <param name="port"></param> /// <returns></returns> public bool IsConnected(string ip, int port) {  IPAddress ipAddress;  if (IPAddress.TryParse(ip, out ipAddress))  {  return IsConnected(ipAddress, port);  }  else  {  throw new ArgumentException("IP 地址格式不正確");  } } /// <summary> /// 開始掃描當前網段 /// </summary> public void StartScan() {  if (ScanPort == 0)  {  throw new InvalidOperationException("必須指定掃描的端口 ScanPort");  }  // 清除可能存在的數據  _resultList.Clear();  _totalCount = 0;  _startTime = DateTimeOffset.Now;  // 得到本網段的 IP  var ipList = GetAllRemoteIPList();  // 生成委托列表  List<Func<IPAddress, int, ConnectionResult>> funcs = new List<Func<IPAddress, int, ConnectionResult>>();  for (int i = 0; i < SegmentIpMaxCount; i++)  {  var tmpF = new Func<IPAddress, int, ConnectionResult>(TestConnection);  funcs.Add(tmpF);  }  // 異步調用每個委托  for (int i = 0; i < SegmentIpMaxCount; i++)  {  funcs[i].BeginInvoke(ipList[i], ScanPort, OnComplete, funcs[i]);  _totalCount += 1;  } } /// <summary> /// 得到本網段的所有 IP /// </summary> /// <returns></returns> private List<IPAddress> GetAllRemoteIPList() {  var localName = Dns.GetHostName();  var localIPEntry = Dns.GetHostEntry(localName);  List<IPAddress> ipList = new List<IPAddress>();  IPAddress localInterIP = localIPEntry.AddressList.FirstOrDefault(m => m.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork);  if (localInterIP == null)  {  throw new InvalidOperationException("當前計算機不存在內網 IP");  }  var localInterIPBytes = localInterIP.GetAddressBytes();  for (int i = 1; i <= SegmentIpMaxCount; i++)  {  // 對末位進行替換  localInterIPBytes[3] = (byte)i;  ipList.Add(new IPAddress(localInterIPBytes));  }  return ipList; } private void OnComplete(IAsyncResult ar) {  var state = ar.AsyncState as Func<IPAddress, int, ConnectionResult>;  var result = state.EndInvoke(ar);  lock (_locker)  {  // 添加到結果中  _resultList.Add(result);  // 報告進度  _totalCount -= 1;  var percent = (SegmentIpMaxCount - _totalCount) * 100 / SegmentIpMaxCount;  if (SynchronizationContext.Current == _originalContext)  {   OnScanProgressChanged?.Invoke(this, new ScanProgressEventArgs { Percent = percent });  }  else  {   _originalContext.Post(conState =>   {   OnScanProgressChanged?.Invoke(this, new ScanProgressEventArgs { Percent = percent });   }, null);  }  if (_totalCount == 0)  {   // 通過事件拋出結果   if (SynchronizationContext.Current == _originalContext)   {   OnScanComplete?.Invoke(this, _resultList);   }   else   {   _originalContext.Post(conState =>   {    OnScanComplete?.Invoke(this, _resultList);   }, null);   }   // 計算耗時   Debug.WriteLine("Compete");   _endTime = DateTimeOffset.Now;   Debug.WriteLine($"Duration: {_endTime - _startTime}");  }  } } /// <summary> /// 測試是否可以連接到 /// </summary> /// <param name="address"></param> /// <param name="port"></param> /// <returns></returns> private ConnectionResult TestConnection(IPAddress address, int port) {  TcpClient c = new TcpClient();  ConnectionResult result = new ConnectionResult();  result.Address = address;  using (TcpClient tcp = new TcpClient())  {  IAsyncResult ar = tcp.BeginConnect(address, port, null, null);  WaitHandle wh = ar.AsyncWaitHandle;  try  {   if (!ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(Timeout, false))   {   tcp.Close();   }   else   {   tcp.EndConnect(ar);   result.CanConnected = true;   }  }  catch  {  }  finally  {   wh.Close();  }  }  return result; } }ServerScanner