C#单线程和多线程的端口扫描器应用比较详解

目录

• 一、准备工作
• 二、端口扫描器（单线程）
• 三、端口扫描器（多线程）
• 四、总结

本文章使用C#编程，制作一个端口扫描器，能够扫描本机有哪些端口开放了，并显示出来，分别使用单线程和多线程进行了比较。

编译软件：Visual Studio 2019
编译环境：Windows 10
使用语言：C#

一、准备工作

第一步：新建工程

创建新项目。

选择 Windows 窗体应用。

输入项目名称（Port_Scanning），选择代码存储路径，然后点击创建。

第二步：控件摆放

使用控件按下图摆放。

table × 4个
textbox × 4个
progressBar × 1 个
button × 1个
注：图中红色的文字为控件的ID

修改属性：点击一下 textbox4 控件，将 ReadOnly 属性设置为 True ，这样这个文本框就只读了而不能修改，用于显示结果的。

其它的字体、大小等属性可以在 Font 处编辑。

二、端口扫描器（单线程）

第一步：编写代码

• 摆放完毕后，在窗口设计界面内，双击 button 按钮，可以转到代码编辑区。
• 以下是我的代码，也有部分注释。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;

namespace Port_Scanning
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
        

        //主机地址
        private string hostAddress;
        //起始端口
        private int start;
        //终止端口
        private int end;
        //端口号
        private int port;
        //定义线程对象
        private Thread scanThread;
        

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //初始化
                textBox4.Clear();
                label5.Text = "0%";
                //获取ip地址和始末端口号
                hostAddress = textBox1.Text;
                start = Int32.Parse(textBox2.Text);
                end = Int32.Parse(textBox3.Text);
                if (decideAddress())
                {
                    //让输入的textbox只读，无法改变
                    textBox1.ReadOnly = true;
                    textBox2.ReadOnly = true;
                    textBox3.ReadOnly = true;
                    //设置进度条的范围
                    progressBar1.Minimum = start;
                    progressBar1.Maximum = end;
                    //显示框显示
                    textBox4.AppendText("端口扫描器 v1.0.0" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
                    //调用端口扫描函数
                    PortScan();
                }
                else
                {
                    //若端口号不合理，弹窗报错
                    MessageBox.Show("输入错误，端口范围为[0-65536]!");
                }
            }
            catch
            {
                //若输入的端口号为非整型，则弹窗报错
                MessageBox.Show("输入错误，端口范围为[0-65536]!");
            }
        }

        private bool decideAddress()
        {
            //判断端口号是否合理
            if ((start >= 0 && start <= 65536) && (end >= 0 && end <= 65536) && (start <= end))
                return true;
            else
                return false;
        }

        private void PortScan()
        {
            double x;
            string xian;
            //显示扫描状态
            textBox4.AppendText("开始扫描...（可能需要请您等待几分钟）" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
            //循环抛出线程扫描端口
            for (int i = start; i <= end; i++)
            {
                x = (double)(i - start + 1) / (end - start + 1);
                xian = x.ToString("0%");
                port = i;
                //调用端口i的扫描操作
                Scan();
                //进度条值改变
                label5.Text = xian;
                label5.Refresh();
                progressBar1.Value = i;
            }
            textBox4.AppendText(Environment.NewLine + "扫描结束！" + Environment.NewLine);
            //输入框textbox只读属性取消
            textBox1.ReadOnly = false;
            textBox2.ReadOnly = false;
            textBox3.ReadOnly = false;
        }

        private void Scan()
        {
            int portnow = port;
            //创建TcpClient对象，TcpClient用于为TCP网络服务提供客户端连接
            TcpClient objTCP = null;
            try
            {
                //用于TcpClient对象扫描端口
                objTCP = new TcpClient(hostAddress, portnow);
                //扫描到则显示到显示框
                textBox4.AppendText("端口 " + port + " 开放！" + Environment.NewLine);
            }
            catch
            {
                //未扫描到，则会抛出错误
            }
        }
    }
}

下图为单线程程序的执行过程，整个流程都是依次进行的。

编译执行以下，看看结果。

第二步：执行结果

这里说明一下：127.0.0.1这个 IP 地址代指自己的主机，不能用自己主机真实的 IP 地址。

可以看到扫描的速度是比较慢的。

三、端口扫描器（多线程）

第一步：编写代码

将单线程的代码稍微修改一下，加入多线程。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;

namespace Port_Scanning
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            //不进行跨线程检查
            CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }

        //主机地址
        private string hostAddress;
        //起始端口
        private int start;
        //终止端口
        private int end;
        //端口号
        private int port;
        //定义线程对象
        private Thread scanThread;
        //定义端口状态数据（开放则为true，否则为false）
        private bool[] done = new bool[65526];
        private bool OK;

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                //初始化
                textBox4.Clear();
                label5.Text = "0%";
                //获取ip地址和始末端口号
                hostAddress = textBox1.Text;
                start = Int32.Parse(textBox2.Text);
                end = Int32.Parse(textBox3.Text);
                if (decideAddress())
                {
                    textBox1.ReadOnly = true;
                    textBox2.ReadOnly = true;
                    textBox3.ReadOnly = true;
                    //创建线程，并创建ThreadStart委托对象
                    Thread process = new Thread(new ThreadStart(PortScan));
                    process.Start();
                    //设置进度条的范围
                    progressBar1.Minimum = start;
                    progressBar1.Maximum = end;
                    //显示框显示
                    textBox4.AppendText("端口扫描器 v1.0.0" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
                }
                else
                {
                    //若端口号不合理，弹窗报错
                    MessageBox.Show("输入错误，端口范围为[0-65536]!");
                }
            }
            catch
            {
                //若输入的端口号为非整型，则弹窗报错
                MessageBox.Show("输入错误，端口范围为[0-65536]!");
            }
        }

        private bool decideAddress()
        {
            //判断端口号是否合理
            if ((start >= 0 && start <= 65536) && (end >= 0 && end <= 65536) && (start <= end))
                return true;
            else
                return false;
        }

        private void PortScan()
        {
            double x;
            string xian;
            //显示扫描状态
            textBox4.AppendText("开始扫描...（可能需要请您等待几分钟）" + Environment.NewLine + Environment.NewLine);
            //循环抛出线程扫描端口
            for (int i = start; i <= end; i++)
            {
                x = (double)(i - start + 1) / (end - start + 1);
                xian = x.ToString("0%");
                port = i;
                //使用该端口的扫描线程
                scanThread = new Thread(new ThreadStart(Scan));
                scanThread.Start();
                //使线程睡眠
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
                //进度条值改变
                label5.Text = xian;
                progressBar1.Value = i;
            }
            while (!OK)
            {
                OK = true;
                for (int i = start; i <= end; i++)
                {
                    if (!done[i])
                    {
                        OK = false;
                        break;
                    }
                }
                System.Threading.Thread.Sleep(1000);
            }
            textBox4.AppendText(Environment.NewLine + "扫描结束！" + Environment.NewLine);
            textBox1.ReadOnly = false;
            textBox2.ReadOnly = false;
            textBox3.ReadOnly = false;
        }

        private void Scan()
        {
            int portnow = port;
            //创建线程变量
            Thread Threadnow = scanThread;
            //扫描端口，成功则写入信息
            done[portnow] = true; 
            //创建TcpClient对象，TcpClient用于为TCP网络服务提供客户端连接
            TcpClient objTCP = null;
            try
            {
                //用于TcpClient对象扫描端口
                objTCP = new TcpClient(hostAddress, portnow);
                //扫描到则显示到显示框
                textBox4.AppendText("端口 " + port + " 开放！" + Environment.NewLine);
            }
            catch
            {
                //未扫描到，则会抛出错误
            }
        }
    }
}

这是代码的执行流程，可以更加直观的看到程序如何执行的，利于理解多线程的含义。

这里提一句，代码中的构造函数中：CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;，这一句是直接跳过跨线程检查，如果程序不当，会造成死循环，建议使用委托 delegate ，网上有很多关于委托的讲解，我不太熟悉，经过几次试验后，程序执行的时候，输出显示的结果的先后顺序会有点不同，这一点需要改进。

第二步：执行结果

可以看到多线程的端口扫描器的速度要比单线程的快很多。

四、总结

多线程就好比是把单线程的总量分成了多条线路同时进行，自然是要快很多，目前绝大多数的应用程序都是采用的多线程，掌握多线程编程是一个实战程序员应会的技能，但跨线程控制控件，会遇到问题，子线程控制主线程的控件，会容易造成死循环，在C#当中是采用委托来解决这一问题。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。