iOS socket网络编程实例详解
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相关概念
socket是一个针对tcp和udp编程的接口,你可以借助它建立tcp连接等。socket是对tcp/ip协议的封装,socket本身并不是协议,而是一个调用接口(api),通过socket,我们才能使用tcp/ip协议。socket的出现只是使得程序员更方便地使用tcp/ip协议栈而已,是对tcp/ip协议的抽象,从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口。
socket连接:socket连接就是所谓的长连接,理论上客户端和服务器端一旦建立起连接将不会主动断掉;但是由于各种环境因素可能会是连接断开,比如说:服务器端或客户端主机down了,网络故障,或者两者之间长时间没有数据传输,网络防火墙可能会断开该连接以释放网络资源。所以当一个socket连接中没有数据的传输,那么为了维持连接需要发送心跳消息~~具体心跳消息格式是开发者自己定义的。
tcp连接的三次握手:
第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入syn_send状态,等待服务器确认;
第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的syn(ack=j+1),同时自己也发送一个syn包(syn=k),即syn+ack包,此时服务器进入syn_recv状态;
第三次握手:客户端收到服务器的syn+ack包,向服务器发送确认包ack(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入established状态,完成三次握手。
握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,tcp连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,tcp 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开tcp连接的请求,断开过程需要经过“四次握手”。
socket建立网络连接的步骤
建立socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为clientsocket ,另一个运行于服务器端,称为serversocket 。
套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。
1。服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
2。客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
3。连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。
bsd socket
bsd socket:完全由c语言实现,并且可以在objective-c代码中使用。
优点:不同平台中易于移植
缺点:
无法访问操作系统内建的网络特性(比如系统范围的vpn)。
更糟糕的是初始化socket连接并不会自动打开设备的wi-fi或是蜂窝网络,无线网络会智能的关闭以节省电池电量,任何通信连接都会失败,除非其他网络进程激活了无线网。
cfnetwork对bsd socket的分装可以激活设备的无线网,所以几乎所有场景都建议使用cfnetwork而不是bsd socket.
最常用的api:
1.int socket(int, int, int):创建并初始化新的socket,如果成功放回一个文件描述符,如果失败返回0。
2.int bind(int, const struct sockaddr *, socklen_t):为指定的地址与端口号分配socket。
3.int listen(int, int) __darwin_alias(listen):用于服务端监听客户端
4.int accept(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict):接受连接请求,将客户端地址存储到clientaddress中。
5.int connect(int, const struct sockaddr *, socklen_t):连接到指定的服务器。
6.ssize_t send(int, const void *, size_t, int):在socket上最多发送xx数据。
7.ssize_t recv(int, void *, size_t, int):在socket上最多读取xx数据。
……
服务端逻辑:如果接收到客户端发送过来”1”,那么回复”你猜!”;客户端发送过来”2”,那么回复”谢谢!”;客户端发送过来”3”,那么回复”对不起!”;客户端发送过来”4”,那么回复”好的!”;客户端发送过来其他的内容,那么一半概率原样回复,一半概率回复”不知道你在说什么!”。
创建服务端:
1.创建socket
struct sockaddr_in server_addr; server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in); server_addr.sin_family = af_inet;//af_inet互联网地址簇 server_addr.sin_port = htons(port); server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(address); bzero(&server_addr.sin_zero, 8); //创建socket int server_socket = socket(af_inet, sock_stream, 0);//sock_stream 有链接 if (server_socket == -1) { perror("socket error!"); return 1; }
2.绑定socket:将创建的socket绑定到本地的ip地址和端口,此socket是半相关的,只是负责侦听客户端的连接请求,并不能用于和客户端通信
int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)); if (bind_result == -1) { perror("bind error!"); return 1; }
3.listen侦听
if (listen(server_socket, 5)) { perror("listen error!"); return 1; }
4.接受客户端连接
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.使用多线程 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(dispatch_queue_priority_default, 0), ^{ //这个函数进行数据操作 str_echo(client_socket); }); }
5.接收和发送数据
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 = "谢谢!"; } else if ([str isequaltostring:@"3"]) { result = "对不起!"; } else if ([str isequaltostring:@"4"]) { result = "好的!"; } else { if (arc4random()%2 == 0) { result = "不知道你在说什么!"; } else { result = buf; } } send(socket, result, 1024, 0); }
创建客户端:
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,其实系统将你创建的socket绑定到一个系统分配的端口上,且其为全相关,包含服务器端的信息,可以用来和服务器端进行通信。 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 读写文件
cocoa streams包含三个相关的类: nsstream、nsinputstream 和nsoutputstream。
nsstream:是个抽象类,定义了一些基本属性和方法;
nsinputstream:是nsstream的子类,可通过它从nsdata、file和socket中读取数据流;
nsoutputstream:也是nsstream的子类,可通过它将数据流写入nsdata、file和socket。
还可以给stream对象设置delegate(nsstreamdelegate),如果没有精确了给stream指定delegate,那么默认将delegate设置为其自己。
nsstreamdelegate只有一个方法
(void)stream:(nsstream *)astream handleevent:(nsstreamevent)eventcode
nsstreameventnone :改默认值不代表任何事件
nsstreameventopencompleted :socket被成功打开
nsstreameventhasbytesavailable :有可以读取的字节
nsstreameventhasspaceavailable :缓存中可以写入字节
nsstreameventerroroccurred :操作出现错误cfreadstreamcopyerror()和cfwritestreamcopyerror()会提供更多错误细节
nsstreameventendencountered :socket达到字节流的末尾
通过nsstream对象读数据,可以分为如下步骤完成:
a) 从数据源创建和初始化一个nsstream对象;
b) 配置run loop,并打开stream对象;
c) 响应nsinputstream事件(nsstreamdelegate);
d) 关闭nsinputstream对象。
- (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(@"文件创建失败!"); } } } #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:'张三', 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类不支持在ios平台上创建socket连接,而cfstream支持在ios平台的socket行为。所以若知道远程主机的dns或者是ip地址,可以使用cfstreamcreatepairwithsockettohost函数来创建socket连接,通过该函数创建了cfstream类型为全双工的socket连接,接着可以利用toll-free bridge,将cfstream对象转换为nsstream对象。
通过nsstream对象进行socket通信,与通过nsstream进行io操作的步骤基本一样:
a) 创建nsstream对象,通过cfstreamcreatepairwithsockettohost函数创建cfreadstreamref 和cfwritestreamref 对象;继而将两者转换为nsinputstream 和nsoutputstream 对象;
b) 配置run loop,并打开nsinputstream 和nsoutputstream对象;
c) 响应事件,在delegate中响应不同的信号;
d) 关闭nsstream对象。
服务端:服务端依然使用上面例子的服务端
客户端的实现:点击1~5这五个按钮,分别从服务端返回不同的数据,进而展示出来。
由于实现相对简单,就不加阐述说明了,实现代码如下:
- (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; }
以上所述是小编给大家介绍的ios socket网络编程,希望对大家有所帮助
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