iOS socket網(wǎng)絡(luò)編程實例詳解

更新時間：2017年03月19日 13:51:59 作者：jiuchabaikaishui

socket是一個針對TCP和UDP編程的接口，你可以借助它建立TCP連接等。這篇文章主要介紹了iOS socket網(wǎng)絡(luò)編程 ,需要的朋友可以參考下

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相關(guān)概念

socket是一個針對TCP和UDP編程的接口，你可以借助它建立TCP連接等。socket是對TCP/IP協(xié)議的封裝，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個調(diào)用接口（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協(xié)議。Socket的出現(xiàn)只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協(xié)議棧而已，是對TCP/IP協(xié)議的抽象，從而形成了我們知道的一些最基本的函數(shù)接口。

socket連接：socket連接就是所謂的長連接，理論上客戶端和服務(wù)器端一旦建立起連接將不會主動斷掉；但是由于各種環(huán)境因素可能會是連接斷開，比如說：服務(wù)器端或客戶端主機down了，網(wǎng)絡(luò)故障，或者兩者之間長時間沒有數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)防火墻可能會斷開該連接以釋放網(wǎng)絡(luò)資源。所以當一個socket連接中沒有數(shù)據(jù)的傳輸，那么為了維持連接需要發(fā)送心跳消息~~具體心跳消息格式是開發(fā)者自己定義的。

TCP連接的三次握手:

第一次握手：客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認；

第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進入SYN_RECV狀態(tài)；

第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。

握手過程中傳送的包里不包含數(shù)據(jù)，三次握手完畢后，客戶端與服務(wù)器才正式開始傳送數(shù)據(jù)。理想狀態(tài)下，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動關(guān)閉連接之前，TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務(wù)器和客戶端均可以主動發(fā)起斷開TCP連接的請求，斷開過程需要經(jīng)過“四次握手”。

socket建立網(wǎng)絡(luò)連接的步驟

建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行于客戶端，稱為ClientSocket ，另一個運行于服務(wù)器端，稱為ServerSocket 。

套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認。

1。服務(wù)器監(jiān)聽：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶端的連接請求。

2?？蛻舳苏埱螅褐缚蛻舳说奶捉幼痔岢鲞B接請求，要連接的目標是服務(wù)器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請求。

3。連接確認：當服務(wù)器端套接字監(jiān)聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時，就響應(yīng)客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務(wù)器端套接字的描述發(fā)給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連接。而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，繼續(xù)接收其他客戶端套接字的連接請求。

BSD socket

BSD socket:完全由c語言實現(xiàn)，并且可以在Objective-C代碼中使用。

優(yōu)點：不同平臺中易于移植

缺點：

無法訪問操作系統(tǒng)內(nèi)建的網(wǎng)絡(luò)特性（比如系統(tǒng)范圍的VPN）。
更糟糕的是初始化socket連接并不會自動打開設(shè)備的Wi-Fi或是蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)會智能的關(guān)閉以節(jié)省電池電量，任何通信連接都會失敗，除非其他網(wǎng)絡(luò)進程激活了無線網(wǎng)。

CFNetwork對BSD Socket的分裝可以激活設(shè)備的無線網(wǎng)，所以幾乎所有場景都建議使用CFNetwork而不是BSD Socket.

最常用的API:

1.int socket(int, int, int)：創(chuàng)建并初始化新的socket，如果成功放回一個文件描述符，如果失敗返回0。

2.int bind(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：為指定的地址與端口號分配socket。

3.int listen(int, int) __DARWIN_ALIAS(listen)：用于服務(wù)端監(jiān)聽客戶端

4.int accept(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)：接受連接請求，將客戶端地址存儲到clientAddress中。

5.int connect(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：連接到指定的服務(wù)器。

6.ssize_t send(int, const void *, size_t, int)：在socket上最多發(fā)送XX數(shù)據(jù)。

7.ssize_t recv(int, void *, size_t, int)：在socket上最多讀取XX數(shù)據(jù)。

……

服務(wù)端邏輯：如果接收到客戶端發(fā)送過來”1”，那么回復(fù)”你猜！”；客戶端發(fā)送過來”2”，那么回復(fù)”謝謝！”；客戶端發(fā)送過來”3”，那么回復(fù)”對不起！”；客戶端發(fā)送過來”4”，那么回復(fù)”好的！”；客戶端發(fā)送過來其他的內(nèi)容，那么一半概率原樣回復(fù)，一半概率回復(fù)”不知道你在說什么！”。

屏幕快照 2017-03-16 下午2.16.02.png

創(chuàng)建服務(wù)端：

1.創(chuàng)建socket

struct sockaddr_in server_addr;
 server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 server_addr.sin_family = AF_INET;//AF_INET互聯(lián)網(wǎng)地址簇
 server_addr.sin_port = htons(port);
 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(address);
 bzero(&server_addr.sin_zero, 8);
 //創(chuàng)建socket
 int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有鏈接
 if (server_socket == -1) {
  perror("socket error!");
  return 1;
 }

2.綁定socket：將創(chuàng)建的socket綁定到本地的IP地址和端口，此socket是半相關(guān)的，只是負責(zé)偵聽客戶端的連接請求，并不能用于和客戶端通信

 int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
 if (bind_result == -1) {
  perror("bind error!");

  return 1;
 }

3.listen偵聽

 if (listen(server_socket, 5)) {
  perror("listen error!");
  return 1;
 }

4.接受客戶端連接

int client_socket;
 socklen_t address_len;
 struct sockaddr_in client_address;
 for (; ; ) {
  address_len = sizeof(client_address);
  client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_address, &address_len);
  //1.使用多線程
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
   //這個函數(shù)進行數(shù)據(jù)操作
   str_echo(client_socket);
  });
 }

5.接收和發(fā)送數(shù)據(jù)

 char buf[1024];
 while (1) {
  bzero(buf, 1024);
  long byte_num = recv(socket, buf, 1024, 0);
  if (byte_num < 0) {
   return;
  }
  buf[byte_num] = '\0';
  printf("client said:%s\n", buf);
  char *result;
  NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
  if ([str isEqualToString:@"1"]) {
   result = "你猜！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"2"])
  {
   result = "謝謝！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"3"])
  {
   result = "對不起！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"4"])
  {
   result = "好的！";
  }
  else
  {
   if (arc4random()%2 == 0) {
    result = "不知道你在說什么！";
   }
   else
   {
    result = buf;
   }
  }
  send(socket, result, 1024, 0);
 }

創(chuàng)建客戶端：

struct sockaddr_in server_addr;
 server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 server_addr.sin_family = AF_INET;
 server_addr.sin_port = htons(11332);
 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);
 int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 if (server_socket == -1) {
  perror("socket error");
  return 1;
 }
 char receive_msg[1024];
 char reply_msg[1024];
 if (connect(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == 0) {
  //connect 成功之后，其實系統(tǒng)將你創(chuàng)建的socket綁定到一個系統(tǒng)分配的端口上，且其為全相關(guān)，包含服務(wù)器端的信息，可以用來和服務(wù)器端進行通信。
  while (1) {
   bzero(reply_msg, 1024);
   printf("replay:");
   scanf("%s", reply_msg);
   if (send(server_socket, reply_msg, 1024, 0) == -1) {
    perror("send error!");
    return 1;
   }
   bzero(receive_msg, 1024);
   long byte_num = recv(server_socket, receive_msg, 1024, 0);
   receive_msg[byte_num] = '\0';
   printf("server said:%s\n", receive_msg);
  }
 }
 return 0;

NSStream 讀寫文件

Cocoa Streams包含三個相關(guān)的類： NSStream、NSInputStream 和NSOutputStream。

NSStream：是個抽象類，定義了一些基本屬性和方法；

NSInputStream：是NSStream的子類，可通過它從NSData、File和socket中讀取數(shù)據(jù)流；

NSOutputStream：也是NSStream的子類，可通過它將數(shù)據(jù)流寫入NSData、File和socket。

還可以給stream對象設(shè)置Delegate（NSStreamDelegate），如果沒有精確了給stream指定Delegate，那么默認將Delegate設(shè)置為其自己。

NSStreamDelegate只有一個方法
(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode

NSStreamEventNone :改默認值不代表任何事件

NSStreamEventOpenCompleted :socket被成功打開

NSStreamEventHasBytesAvailable :有可以讀取的字節(jié)

NSStreamEventHasSpaceAvailable :緩存中可以寫入字節(jié)

NSStreamEventErrorOccurred :操作出現(xiàn)錯誤CFReadStreamCopyError()和CFWriteStreamCopyError()會提供更多錯誤細節(jié)

NSStreamEventEndEncountered :socket達到字節(jié)流的末尾

通過NSStream對象讀數(shù)據(jù)，可以分為如下步驟完成：

a) 從數(shù)據(jù)源創(chuàng)建和初始化一個NSStream對象；

b) 配置run loop，并打開stream對象；

c) 響應(yīng)NSInputStream事件（NSStreamDelegate）；

d) 關(guān)閉NSInputStream對象。

- (void)viewDidLoad {
 [super viewDidLoad];
 NSString *documentStr = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) firstObject];
 NSString *dataPath = [documentStr stringByAppendingPathComponent:@"data.txt"];
 NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager];
 if ([manager fileExistsAtPath:dataPath]) {
  self.read = YES;
  NSLog(@"string:%@", [NSString stringWithContentsOfFile:dataPath encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil]);
  NSInputStream *inStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:dataPath];
  [inStream setDelegate:self];
  [inStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  [inStream open];
 }
 else
 {
  if ([manager createFileAtPath:dataPath contents:nil attributes:nil]) {
   self.read = NO;
   NSOutputStream *outStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:dataPath append:YES];
   [outStream setDelegate:self];
   [outStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
   [outStream open];
  }
  else
  {
   NSLog(@"文件創(chuàng)建失?。?);
  }
 }
}
#pragma mark - <NSStreamDelegate>代理方法
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
{
 if (self.read) {
  NSInputStream *inStream = (NSInputStream *)aStream;
  switch (eventCode) {
   case NSStreamEventHasBytesAvailable:
   {
    uint8_t data[1024];
    [inStream read:data maxLength:1024];
    printf("%s", data);
    [inStream close];
    [inStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    inStream = nil;
   }
    break;
   case NSStreamEventEndEncountered:
   {
    [inStream close];
    [inStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    inStream = nil;
   }
    break;
   default:
    break;
  }
 }
 else{
  NSOutputStream *outStream = (NSOutputStream *)aStream;
  switch (eventCode) {
   case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
   {
    uint8_t data[] = "{name:'張三', age:10}";
    [outStream write:data maxLength:strlen((char *)data)];
    [outStream close];
    [outStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    outStream = nil;
   }
    break;
   case NSStreamEventEndEncountered:
   {
    [outStream close];
    [outStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    outStream = nil;
   }
    break;
   default:
    break;
  }
 }
}

NSStream Socket

NSStream類不支持在IOS平臺上創(chuàng)建socket連接，而CFStream支持在IOS平臺的socket行為。所以若知道遠程主機的DNS或者是IP地址，可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函數(shù)來創(chuàng)建socket連接，通過該函數(shù)創(chuàng)建了CFStream類型為全雙工的socket連接，接著可以利用toll-free bridge，將CFStream對象轉(zhuǎn)換為NSStream對象。

通過NSStream對象進行Socket通信，與通過NSStream進行IO操作的步驟基本一樣：

a) 創(chuàng)建NSStream對象，通過CFStreamCreatePairWithSocketToHost函數(shù)創(chuàng)建CFReadStreamRef 和CFWriteStreamRef 對象；繼而將兩者轉(zhuǎn)換為NSInputStream 和NSOutputStream 對象；

b) 配置run loop，并打開NSInputStream 和NSOutputStream對象；

c) 響應(yīng)事件，在Delegate中響應(yīng)不同的信號；

d) 關(guān)閉NSStream對象。

服務(wù)端：服務(wù)端依然使用上面例子的服務(wù)端

客戶端的實現(xiàn)：點擊1~5這五個按鈕，分別從服務(wù)端返回不同的數(shù)據(jù)，進而展示出來。

屏幕快照 2017-03-16 下午3.55.49.png

由于實現(xiàn)相對簡單，就不加闡述說明了，實現(xiàn)代碼如下：

- (void)viewDidLoad {
 [super viewDidLoad];
 [self startSocket:@"127.0.0.1" andPort:11332];
}
- (void)startSocket:(NSString *)address andPort:(int)port
{
 CFReadStreamRef readRef;
 CFWriteStreamRef writeRef;
 CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)address, port, &readRef, &writeRef);
 NSInputStream *inputStream = (__bridge NSInputStream *)readRef;
 NSOutputStream *outputStream = (__bridge NSOutputStream *)writeRef;
 inputStream.delegate = self;
 outputStream.delegate = self;
 [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
 [outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
 [inputStream open];
 [outputStream open];
 self.outputStream = outputStream;
}
- (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
 if (sender.currentTitle > 0) {
  const char *output = sender.currentTitle.UTF8String;
  [self.outputStream write:(const uint8_t *)output maxLength:strlen(output)];
 }
}
- (void)showMessage:(NSString *)msg
{
 if (!self.msgLabel) {
  UIFont *font = [UIFont systemFontOfSize:14];
  UIColor *color = [UIColor blackColor];
  UIColor *backColor = [UIColor colorWithRed:0 green:0 blue:0 alpha:0.2];
  UILabel *label = [[UILabel alloc] init];
  label.textColor = color;
  label.font = font;
  label.textAlignment = NSTextAlignmentCenter;
  label.backgroundColor = backColor;
  self.msgLabel = label;
 }
 CGFloat screenW = [UIScreen mainScreen].bounds.size.width;
 CGFloat screenH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;
 CGFloat W = screenW - 16;
 CGSize size = [msg boundingRectWithSize:CGSizeMake(W, CGFLOAT_MAX) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:@{NSFontAttributeName:self.msgLabel.font} context:nil].size;
 W = size.width;
 CGFloat H = size.height;
 CGFloat X = (screenW - W)/2;
 CGFloat Y = (screenH - H)/2;
 self.msgLabel.frame = CGRectMake(X, Y, W, H);
 self.msgLabel.text = msg;
 [self.view addSubview:self.msgLabel];
 dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  [self.msgLabel removeFromSuperview];
 });
}
#pragma mark - <NSStreamDelegate>代理方法
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
{
 switch (eventCode) {
  case NSStreamEventNone:
   break;
  case NSStreamEventOpenCompleted:
   break;
  case NSStreamEventHasBytesAvailable:
  {
   uint8_t buf[1024];
   NSInteger len = 0;
   NSInputStream *inputStream = (NSInputStream *)aStream;
   len = [inputStream read:buf maxLength:1024];
   if (len) {
    [self showMessage:[NSString stringWithCString:(const char *)buf encoding:NSUTF8StringEncoding]];
   }
   break;
  }
  case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
   break;
  case NSStreamEventErrorOccurred:
  {
   [aStream close];
   break;
  }
  case NSStreamEventEndEncountered:
  {
   [aStream close];
   [aStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
   aStream = nil;
   break;
  }
  default:
   break;
 }

以上所述是小編給大家介紹的iOS socket網(wǎng)絡(luò)編程，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問歡迎給我留言，小編會及時回復(fù)大的！

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