[深刻浅出Cocoa]iOS网络编程之Socket

时间 2019-11-17

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分类： iOS 开发2013-04-13 20:51 9361人阅读评论(13) 收藏举报

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[深刻浅出Cocoa]iOS网络编程之Socketios

罗朝辉 ( http://blog.csdn.net/kesalin)

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一，iOS网络编程层次模型

在前文《深刻浅出Cocoa之Bonjour网络编程》中我介绍了如何在Mac系统下进行 Bonjour 编程，在那篇文章中也介绍过 Cocoa 中网络编程层次结构分为三层，虽然那篇演示的是 Mac 系统的例子，其实对iOS系统来讲也是同样的。iOS网络编程层次结构也分为三层：git

Cocoa层：NSURL，Bonjour，Game Kit，WebKit
Core Foundation层：基于 C 的 CFNetwork 和 CFNetServices
OS层:基于 C 的 BSD socket

Cocoa层是最上层的基于 Objective-C 的 API，好比 URL访问，NSStream，Bonjour，GameKit等，这是大多数状况下咱们经常使用的 API。Cocoa 层是基于 Core Foundation 实现的。github

Core Foundation层：由于直接使用 socket 须要更多的编程工做，因此苹果对 OS 层的 socket 进行简单的封装以简化编程任务。该层提供了 CFNetwork 和 CFNetServices，其中 CFNetwork 又是基于 CFStream 和 CFSocket。编程

OS层：最底层的 BSD socket 提供了对网络编程最大程度的控制，可是编程工做也是最多的。所以，苹果建议咱们使用 Core Foundation 及以上层的 API 进行编程。服务器

本文将介绍如何在 iOS 系统下使用最底层的 socket 进行编程，这和在 window 系统下使用 C/C++ 进行 socket 编程并没有多大区别。网络

本文源码：https://github.com/kesalin/iOSSnippet/tree/master/KSNetworkDemoapp

运行效果以下：socket

二，BSD socket API 简介

BSD socket API 和 winsock API 接口大致差很少，下面将列出比较经常使用的 API：oop

API接口	讲解
int socket(int addressFamily, int type, int protocol) int close(int socketFileDescriptor)	socket 建立并初始化 socket，返回该 socket 的文件描述符，若是描述符为 -1 表示建立失败。一般参数 addressFamily 是 IPv4(AF_INET) 或 IPv6(AF_INET6)。type 表示 socket 的类型，一般是流stream(SOCK_STREAM) 或数据报文datagram(SOCK_DGRAM)。protocol 参数一般设置为0，以便让系统自动为选择咱们合适的协议，对于 stream socket 来讲会是 TCP 协议(IPPROTO_TCP)，而对于 datagram来讲会是 UDP 协议(IPPROTO_UDP)。 close 关闭 socket。
int bind(int socketFileDescriptor, sockaddr *addressToBind, int addressStructLength)	将 socket 与特定主机地址与端口号绑定，成功绑定返回0，失败返回 -1。成功绑定以后，根据协议(TCP/UDP)的不一样，咱们能够对 socket 进行不一样的操做： UDP：由于 UDP 是无链接的，绑定以后就能够利用 UDP socket 传送数据了。 TCP：而 TCP 是须要创建端到端链接的，为了创建 TCP 链接服务器必须调用 listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize) 来设置服务器的缓冲区队列以接收客户端的链接请求，backlogSize 表示客户端链接请求缓冲区队列的大小。当调用 listen 设置以后，服务器等待客户端请求，而后调用下面的 accept 来接受客户端的链接请求。
int accept(int socketFileDescriptor, sockaddr *clientAddress, int clientAddressStructLength)	接受客户端链接请求并将客户端的网络地址信息保存到 clientAddress 中。当客户端链接请求被服务器接受以后，客户端和服务器之间的链路就创建好了，二者就能够通讯了。
int connect(int socketFileDescriptor, sockaddr *serverAddress, int serverAddressLength)	客户端向特定网络地址的服务器发送链接请求，链接成功返回0，失败返回 -1。当服务器创建好以后，客户端经过调用该接口向服务器发起创建链接请求。对于 UDP 来讲，该接口是可选的，若是调用了该接口，代表设置了该 UDP socket 默认的网络地址。对 TCP socket来讲这就是传说中三次握手创建链接发生的地方。注意：该接口调用会阻塞当前线程，直到服务器返回。
hostent* gethostbyname(char *hostname)	使用 DNS 查找特定主机名字对应的 IP 地址。若是找不到对应的 IP 地址则返回 NULL。
int send(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)	经过 socket 发送数据，发送成功返回成功发送的字节数，不然返回 -1。一旦链接创建好以后，就能够经过 send/receive 接口发送或接收数据了。注意调用 connect 设置了默认网络地址的 UDP socket 也能够调用该接口来接收数据。
int receive(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)	从 socket 中读取数据，读取成功返回成功读取的字节数，不然返回 -1。一旦链接创建好以后，就能够经过 send/receive 接口发送或接收数据了。注意调用 connect 设置了默认网络地址的 UDP socket 也能够调用该接口来发送数据。
int sendto(int socketFileDescriptor, char buffer, int bufferLength, int flags, sockaddr destinationAddress, int destinationAddressLength)	经过UDP socket 发送数据到特定的网络地址，发送成功返回成功发送的字节数，不然返回 -1。因为 UDP 能够向多个网络地址发送数据，因此能够指定特定网络地址，以向其发送数据。
int recvfrom(int socketFileDescriptor, char buffer, int bufferLength, int flags, sockaddr fromAddress, int *fromAddressLength)	从UDP socket 中读取数据，并保存发送者的网络地址信息，读取成功返回成功读取的字节数，不然返回 -1 。因为 UDP 能够接收来自多个网络地址的数据，因此须要提供额外的参数，以保存该数据的发送者身份。

三，服务器工做流程

有了上面的 socket API 讲解，下面来总结一下服务器的工做流程。

服务器调用 socket(...) 建立socket；
服务器调用 listen(...) 设置缓冲区；
服务器经过 accept(...)接受客户端请求创建链接；
服务器与客户端创建链接以后，就能够经过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；
服务器调用 close 关闭 socket；

因为 iOS 设备一般是做为客户端，所以在本文中不会用代码来演示如何创建一个iOS服务器，但能够参考前文：《深刻浅出Cocoa之Bonjour网络编程》看看如何在 Mac 系统下创建桌面服务器。

四，客户端工做流程

因为 iOS 设备一般是做为客户端，下文将演示如何编写客户端代码。先来总结一下客户端工做流程。

客户端调用 socket(...) 建立socket；
客户端调用 connect(...) 向服务器发起链接请求以创建链接；
客户端与服务器创建链接以后，就能够经过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；
客户端调用 close 关闭 socket；

五，客户端代码示例

下面的代码就实现了上面客户端的工做流程：

- (void)loadDataFromServerWithURL:(NSURL *)url
{
    NSString * host = [url host];
    NSNumber * port = [url port];
    
    // Create socket
    //
    int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == socketFileDescriptor) {
        NSLog(@"Failed to create socket.");
        return;
    }
    
    // Get IP address from host
    //
    struct hostent * remoteHostEnt = gethostbyname([host UTF8String]);
    if (NULL == remoteHostEnt) {
        close(socketFileDescriptor);
        
        [self networkFailedWithErrorMessage:@"Unable to resolve the hostname of the warehouse server."];
        return;
    }
    
    struct in_addr * remoteInAddr = (struct in_addr *)remoteHostEnt->h_addr_list[0];
    
    // Set the socket parameters
    //
    struct sockaddr_in socketParameters;
    socketParameters.sin_family = AF_INET;
    socketParameters.sin_addr = *remoteInAddr;
    socketParameters.sin_port = htons([port intValue]);
    
    // Connect the socket
    //
    int ret = connect(socketFileDescriptor, (struct sockaddr *) &socketParameters, sizeof(socketParameters));
    if (-1 == ret) {
        close(socketFileDescriptor);
        
        NSString * errorInfo = [NSString stringWithFormat:@" >> Failed to connect to %@:%@", host, port];
        [self networkFailedWithErrorMessage:errorInfo];
        return;
    }
    
    NSLog(@" >> Successfully connected to %@:%@", host, port);

    NSMutableData * data = [[NSMutableData alloc] init];
    BOOL waitingForData = YES;
    
    // Continually receive data until we reach the end of the data
    //
    int maxCount = 5;   // just for test.
    int i = 0;
    while (waitingForData && i < maxCount) {
        const char * buffer[1024];
        int length = sizeof(buffer);
        
        // Read a buffer's amount of data from the socket; the number of bytes read is returned
        //
        int result = recv(socketFileDescriptor, &buffer, length, 0);
        if (result > 0) {
            [data appendBytes:buffer length:result];
        }
        else {
            // if we didn't get any data, stop the receive loop
            //
            waitingForData = NO;
        }
        
        ++i;
    }
    
    // Close the socket
    //
    close(socketFileDescriptor);
    
    [self networkSucceedWithData:data];
}

前面说过，connect/recv/send 等接口都是阻塞式的，所以咱们须要将这些操做放在非 UI 线程中进行。以下所示：

    NSThread * backgroundThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                                                          selector:@selector(loadDataFromServerWithURL:)
                                                            object:url];
    [backgroundThread start];

一样，在获取到数据或者网络异常致使任务失败，咱们须要更新 UI，这也要回到 UI 线程中去作这个事情。以下所示：

- (void)networkFailedWithErrorMessage:(NSString *)message
{
    // Update UI
    //
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@", message);

        self.receiveTextView.text = message;
        self.connectButton.enabled = YES;
        [self.networkActivityView stopAnimating];
    }];
}

- (void)networkSucceedWithData:(NSData *)data
{
    // Update UI
    //
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        NSString * resultsString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@" >> Received string: '%@'", resultsString);
        
        self.receiveTextView.text = resultsString;
        self.connectButton.enabled = YES;
        [self.networkActivityView stopAnimating];
    }];
}