[深入淺出Cocoa]iOS網(wǎng)絡(luò)編程之Socket

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一，iOS網(wǎng)絡(luò)編程層次模型

在前文《深入淺出Cocoa之Bonjour網(wǎng)絡(luò)編程》中我介紹了如何在Mac系統(tǒng)下進(jìn)行 Bonjour 編程，在那篇文章中也介紹過 Cocoa 中網(wǎng)絡(luò)編程層次結(jié)構(gòu)分為三層，雖然那篇演示的是 Mac 系統(tǒng)的例子，其實(shí)對(duì)iOS系統(tǒng)來說也是一樣的。iOS網(wǎng)絡(luò)編程層次結(jié)構(gòu)也分為三層：

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

Cocoa層是最上層的基于 Objective-C 的 API，比如 URL訪問，NSStream，Bonjour，GameKit等，這是大多數(shù)情況下我們常用的 API。Cocoa 層是基于 Core Foundation 實(shí)現(xiàn)的。

Core Foundation層：因?yàn)橹苯邮褂?socket 需要更多的編程工作，所以蘋果對(duì) OS 層的 socket 進(jìn)行簡單的封裝以簡化編程任務(wù)。該層提供了 CFNetwork 和 CFNetServices，其中 CFNetwork 又是基于 CFStream 和 CFSocket。

OS層：最底層的 BSD socket 提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)編程最大程度的控制，但是編程工作也是最多的。因此，蘋果建議我們使用 Core Foundation 及以上層的 API 進(jìn)行編程。

本文將介紹如何在 iOS 系統(tǒng)下使用最底層的 socket 進(jìn)行編程，這和在 window 系統(tǒng)下使用 C/C++ 進(jìn)行 socket 編程并無多大區(qū)別。

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

運(yùn)行效果如下：

二，BSD socket API 簡介

BSD socket API 和 winsock API 接口大體差不多，下面將列出比較常用的 API：

API接口	講解
int socket(int addressFamily, int type, int protocol) int close(int socketFileDescriptor)	socket?創(chuàng)建并初始化 socket，返回該 socket 的文件描述符，如果描述符為 -1 表示創(chuàng)建失敗。 通常參數(shù) addressFamily 是 IPv4(AF_INET) 或 IPv6(AF_INET6)。type 表示 socket 的類型，通常是流stream(SOCK_STREAM) 或數(shù)據(jù)報(bào)文datagram(SOCK_DGRAM)。protocol 參數(shù)通常設(shè)置為0，以便讓系統(tǒng)自動(dòng)為選擇我們合適的協(xié)議，對(duì)于 stream socket 來說會(huì)是 TCP 協(xié)議(IPPROTO_TCP)，而對(duì)于 datagram來說會(huì)是 UDP 協(xié)議(IPPROTO_UDP)。 close?關(guān)閉 socket。
int bind(int socketFileDescriptor,sockaddr *addressToBind,int addressStructLength)	將 socket 與特定主機(jī)地址與端口號(hào)綁定，成功綁定返回0，失敗返回 -1。 成功綁定之后，根據(jù)協(xié)議(TCP/UDP)的不同，我們可以對(duì) socket 進(jìn)行不同的操作： UDP：因?yàn)?UDP 是無連接的，綁定之后就可以利用 UDP socket 傳送數(shù)據(jù)了。 TCP：而 TCP 是需要建立端到端連接的，為了建立 TCP 連接服務(wù)器必須調(diào)用 listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize) 來設(shè)置服務(wù)器的緩沖區(qū)隊(duì)列以接收客戶端的連接請(qǐng)求，backlogSize 表示客戶端連接請(qǐng)求緩沖區(qū)隊(duì)列的大小。當(dāng)調(diào)用 listen 設(shè)置之后，服務(wù)器等待客戶端請(qǐng)求，然后調(diào)用下面的 accept 來接受客戶端的連接請(qǐng)求。
int accept(int socketFileDescriptor,sockaddr *clientAddress, intclientAddressStructLength)	接受客戶端連接請(qǐng)求并將客戶端的網(wǎng)絡(luò)地址信息保存到 clientAddress 中。 當(dāng)客戶端連接請(qǐng)求被服務(wù)器接受之后，客戶端和服務(wù)器之間的鏈路就建立好了，兩者就可以通信了。
int connect(int socketFileDescriptor,sockaddr *serverAddress, intserverAddressLength)	客戶端向特定網(wǎng)絡(luò)地址的服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求，連接成功返回0，失敗返回 -1。 當(dāng)服務(wù)器建立好之后，客戶端通過調(diào)用該接口向服務(wù)器發(fā)起建立連接請(qǐng)求。對(duì)于 UDP 來說，該接口是可選的，如果調(diào)用了該接口，表明設(shè)置了該 UDP socket 默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)地址。對(duì)?TCP socket來說這就是傳說中三次握手建立連接發(fā)生的地方。 注意：該接口調(diào)用會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到服務(wù)器返回。
hostent* gethostbyname(char *hostname)	使用 DNS 查找特定主機(jī)名字對(duì)應(yīng)的 IP 地址。如果找不到對(duì)應(yīng)的 IP 地址則返回 NULL。
int send(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)	通過 socket 發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送成功返回成功發(fā)送的字節(jié)數(shù)，否則返回 -1。 一旦連接建立好之后，就可以通過 send/receive 接口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)了。注意調(diào)用 connect 設(shè)置了默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址的 UDP socket 也可以調(diào)用該接口來接收數(shù)據(jù)。
int receive(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, int flags)	從 socket 中讀取數(shù)據(jù)，讀取成功返回成功讀取的字節(jié)數(shù)，否則返回 -1。 一旦連接建立好之后，就可以通過 send/receive 接口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)了。注意調(diào)用 connect 設(shè)置了默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址的 UDP socket 也可以調(diào)用該接口來發(fā)送數(shù)據(jù)。
int sendto(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *destinationAddress, intdestinationAddressLength)	通過UDP socket 發(fā)送數(shù)據(jù)到特定的網(wǎng)絡(luò)地址，發(fā)送成功返回成功發(fā)送的字節(jié)數(shù)，否則返回 -1。 由于 UDP 可以向多個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送數(shù)據(jù)，所以可以指定特定網(wǎng)絡(luò)地址，以向其發(fā)送數(shù)據(jù)。
int recvfrom(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *fromAddress, int*fromAddressLength)	從UDP socket 中讀取數(shù)據(jù)，并保存發(fā)送者的網(wǎng)絡(luò)地址信息，讀取成功返回成功讀取的字節(jié)數(shù)，否則返回 -1?。 由于 UDP 可以接收來自多個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的數(shù)據(jù)，所以需要提供額外的參數(shù)，以保存該數(shù)據(jù)的發(fā)送者身份。

三，服務(wù)器工作流程

有了上面的 socket API 講解，下面來總結(jié)一下服務(wù)器的工作流程。

服務(wù)器調(diào)用 socket(...) 創(chuàng)建socket；

服務(wù)器調(diào)用 listen(...) 設(shè)置緩沖區(qū)；

服務(wù)器通過 accept(...)接受客戶端請(qǐng)求建立連接；

服務(wù)器與客戶端建立連接之后，就可以通過 send(...)/receive(...)向客戶端發(fā)送或從客戶端接收數(shù)據(jù)；

服務(wù)器調(diào)用 close 關(guān)閉 socket；

由于 iOS 設(shè)備通常是作為客戶端，因此在本文中不會(huì)用代碼來演示如何建立一個(gè)iOS服務(wù)器，但可以參考前文：《深入淺出Cocoa之Bonjour網(wǎng)絡(luò)編程》看看如何在 Mac 系統(tǒng)下建立桌面服務(wù)器。

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四，客戶端工作流程

由于 iOS 設(shè)備通常是作為客戶端，下文將演示如何編寫客戶端代碼。先來總結(jié)一下客戶端工作流程。

客戶端調(diào)用 socket(...)?創(chuàng)建socket；

客戶端調(diào)用 connect(...) 向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求以建立連接；

客戶端與服務(wù)器建立連接之后，就可以通過 send(...)/receive(...)向客戶端發(fā)送或從客戶端接收數(shù)據(jù)；

客戶端調(diào)用 close 關(guān)閉 socket；

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五，客戶端代碼示例

下面的代碼就實(shí)現(xiàn)了上面客戶端的工作流程：

- (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，因此我們需要將這些操作放在非 UI 線程中進(jìn)行。如下所示：

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

同樣，在獲取到數(shù)據(jù)或者網(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致任務(wù)失敗，我們需要更新 UI，這也要回到 UI 線程中去做這個(gè)事情。如下所示：

- (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];}]; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的iOS网络编程之Socket的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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