[深刻淺出Cocoa]iOS網絡編程之Socket

時間 2019-11-17

標籤深刻 cocoa ios 網絡編程 socket 欄目 iOS 简体版

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分類： iOS 開發2013-04-13 20:51 9361人閱讀評論(13) 收藏舉報

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[深刻淺出Cocoa]iOS網絡編程之Socketios

羅朝輝 ( http://blog.csdn.net/kesalin)

CC 許可，轉載請註明出處

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一，iOS網絡編程層次模型

在前文《深刻淺出Cocoa之Bonjour網絡編程》中我介紹瞭如何在Mac系統下進行 Bonjour 編程，在那篇文章中也介紹過 Cocoa 中網絡編程層次結構分爲三層，雖然那篇演示的是 Mac 系統的例子，其實對iOS系統來講也是同樣的。iOS網絡編程層次結構也分爲三層：git

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

Cocoa層是最上層的基於 Objective-C 的 API，好比 URL訪問，NSStream，Bonjour，GameKit等，這是大多數狀況下咱們經常使用的 API。Cocoa 層是基於 Core Foundation 實現的。github

Core Foundation層：由於直接使用 socket 須要更多的編程工做，因此蘋果對 OS 層的 socket 進行簡單的封裝以簡化編程任務。該層提供了 CFNetwork 和 CFNetServices，其中 CFNetwork 又是基於 CFStream 和 CFSocket。編程

OS層：最底層的 BSD socket 提供了對網絡編程最大程度的控制，可是編程工做也是最多的。所以，蘋果建議咱們使用 Core Foundation 及以上層的 API 進行編程。服務器

本文將介紹如何在 iOS 系統下使用最底層的 socket 進行編程，這和在 window 系統下使用 C/C++ 進行 socket 編程並沒有多大區別。網絡

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

運行效果以下：socket

二，BSD socket API 簡介

BSD socket API 和 winsock API 接口大致差很少，下面將列出比較經常使用的 API：oop

API接口	講解
int socket(int addressFamily, int type, int protocol) int close(int socketFileDescriptor)	socket 建立並初始化 socket，返回該 socket 的文件描述符，若是描述符爲 -1 表示建立失敗。一般參數 addressFamily 是 IPv4(AF_INET) 或 IPv6(AF_INET6)。type 表示 socket 的類型，一般是流stream(SOCK_STREAM) 或數據報文datagram(SOCK_DGRAM)。protocol 參數一般設置爲0，以便讓系統自動爲選擇咱們合適的協議，對於 stream socket 來講會是 TCP 協議(IPPROTO_TCP)，而對於 datagram來講會是 UDP 協議(IPPROTO_UDP)。 close 關閉 socket。
int bind(int socketFileDescriptor, sockaddr *addressToBind, int addressStructLength)	將 socket 與特定主機地址與端口號綁定，成功綁定返回0，失敗返回 -1。成功綁定以後，根據協議(TCP/UDP)的不一樣，咱們能夠對 socket 進行不一樣的操做： UDP：由於 UDP 是無鏈接的，綁定以後就能夠利用 UDP socket 傳送數據了。 TCP：而 TCP 是須要創建端到端鏈接的，爲了創建 TCP 鏈接服務器必須調用 listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize) 來設置服務器的緩衝區隊列以接收客戶端的鏈接請求，backlogSize 表示客戶端鏈接請求緩衝區隊列的大小。當調用 listen 設置以後，服務器等待客戶端請求，而後調用下面的 accept 來接受客戶端的鏈接請求。
int accept(int socketFileDescriptor, sockaddr *clientAddress, int clientAddressStructLength)	接受客戶端鏈接請求並將客戶端的網絡地址信息保存到 clientAddress 中。當客戶端鏈接請求被服務器接受以後，客戶端和服務器之間的鏈路就創建好了，二者就能夠通訊了。
int connect(int socketFileDescriptor, sockaddr *serverAddress, int serverAddressLength)	客戶端向特定網絡地址的服務器發送鏈接請求，鏈接成功返回0，失敗返回 -1。當服務器創建好以後，客戶端經過調用該接口向服務器發起創建鏈接請求。對於 UDP 來講，該接口是可選的，若是調用了該接口，代表設置了該 UDP socket 默認的網絡地址。對 TCP socket來講這就是傳說中三次握手創建鏈接發生的地方。注意：該接口調用會阻塞當前線程，直到服務器返回。
hostent* gethostbyname(char *hostname)	使用 DNS 查找特定主機名字對應的 IP 地址。若是找不到對應的 IP 地址則返回 NULL。
int send(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)	經過 socket 發送數據，發送成功返回成功發送的字節數，不然返回 -1。一旦鏈接創建好以後，就能夠經過 send/receive 接口發送或接收數據了。注意調用 connect 設置了默認網絡地址的 UDP socket 也能夠調用該接口來接收數據。
int receive(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)	從 socket 中讀取數據，讀取成功返回成功讀取的字節數，不然返回 -1。一旦鏈接創建好以後，就能夠經過 send/receive 接口發送或接收數據了。注意調用 connect 設置了默認網絡地址的 UDP socket 也能夠調用該接口來發送數據。
int sendto(int socketFileDescriptor, char buffer, int bufferLength, int flags, sockaddr destinationAddress, int destinationAddressLength)	經過UDP socket 發送數據到特定的網絡地址，發送成功返回成功發送的字節數，不然返回 -1。因爲 UDP 能夠向多個網絡地址發送數據，因此能夠指定特定網絡地址，以向其發送數據。
int recvfrom(int socketFileDescriptor, char buffer, int bufferLength, int flags, sockaddr fromAddress, int *fromAddressLength)	從UDP socket 中讀取數據，並保存發送者的網絡地址信息，讀取成功返回成功讀取的字節數，不然返回 -1 。因爲 UDP 能夠接收來自多個網絡地址的數據，因此須要提供額外的參數，以保存該數據的發送者身份。

三，服務器工做流程

有了上面的 socket API 講解，下面來總結一下服務器的工做流程。

服務器調用 socket(...) 建立socket；
服務器調用 listen(...) 設置緩衝區；
服務器經過 accept(...)接受客戶端請求創建鏈接；
服務器與客戶端創建鏈接以後，就能夠經過 send(...)/receive(...)向客戶端發送或從客戶端接收數據；
服務器調用 close 關閉 socket；

因爲 iOS 設備一般是做爲客戶端，所以在本文中不會用代碼來演示如何創建一個iOS服務器，但能夠參考前文：《深刻淺出Cocoa之Bonjour網絡編程》看看如何在 Mac 系統下創建桌面服務器。

四，客戶端工做流程

因爲 iOS 設備一般是做爲客戶端，下文將演示如何編寫客戶端代碼。先來總結一下客戶端工做流程。

客戶端調用 socket(...) 建立socket；
客戶端調用 connect(...) 向服務器發起鏈接請求以創建鏈接；
客戶端與服務器創建鏈接以後，就能夠經過 send(...)/receive(...)向客戶端發送或從客戶端接收數據；
客戶端調用 close 關閉 socket；

五，客戶端代碼示例

下面的代碼就實現了上面客戶端的工做流程：

- (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];
}

前面說過，connect/recv/send 等接口都是阻塞式的，所以咱們須要將這些操做放在非 UI 線程中進行。以下所示：

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

一樣，在獲取到數據或者網絡異常致使任務失敗，咱們須要更新 UI，這也要回到 UI 線程中去作這個事情。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];
    }];
}