iOS Socket编程

Posted 2020-09-26 brucemengbm

一、网络各个协议：TCP/IP、SOCKET、HTTP等
网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
当中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层，是网络project师所研究的对象；
传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容。
http协议 相应于应用层
tcp协议 相应于传输层
ip协议 相应于网络层
三者本质上没有可比性。 何况HTTP协议是基于TCP连接的。

TCP/IP是传输层协议，主要解决数据怎样在网络中传输；而HTTP是应用层协议。主要解决怎样包装数据。
我 们在数据传输时，能够仅仅使用传输层（TCP/IP），可是那样的话，由于没有应用层。便无法识别数据内容，假设想要使传输的数据有意义。则必须使用应用层 协议，应用层协议非常多。有HTTP、FTP、TELNET等等，也能够自定义应用层协议。

WEB使用HTTP作传输层协议，以封装HTTP文本信息，然 后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并非协议，而是一个调用接口（API）。通过Socket，我们才干使用TCP/IP协议。
二、Http和Socket连接差别
相信不少初学手机联网开发的朋友都想知道Http与Socket连接到底有什么差别，希望通过自己的浅显理解能对刚開始学习的人有所帮助。
2.1、TCP连接
要想明确Socket连接。先要明确TCP连接。手机能够使用联网功能是由于手机底层实现了TCP/IP协议。能够使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议能够对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。
建立起一个TCP连接须要经过“三次握手”：
第一次握手：client发送syn包(syn=j)到server。并进入SYN_SEND状态，等待server确认；
第二次握手：server收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同一时候自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包。此时server进入SYN_RECV状态；
第三次握手：client收到server的SYN＋ACK包，向server发送确认包ACK(ack=k+1)。此包发送完毕，client和server进入ESTABLISHED状态，完毕三次握手。
握 手过程中传送的包里不包括数据。三次握手完毕后，client与server才正式開始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信两方中的不论什么一方主动关闭连 接之前。TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时server和client均能够主动发起断开TCP连接的请求，断开过程须要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是server和客 户端交互，终于确定断开）
2.2、HTTP连接
HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网经常使用的协议之中的一个，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。
HTTP连接最显著的特点是client发送的每次请求都须要server回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。

从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。
1）在HTTP 1.0中，client的每次请求都要求建立一次单独的连接。在处理完本次请求后，就自己主动释放连接。

2）在HTTP 1.1中则能够在一次连接中处理多个请求，而且多个请求能够重叠进行，不须要等待一个请求结束后再发送下一个请求。
由 于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接。因此HTTP连接是一种“短连接”。要保持client程序的在线状态，须要不断地向server发起连接请求。通常的 做法是即时不须要获得不论什么数据，client也保持每隔一段固定的时间向server发送一次“保持连接”的请求，server在收到该请求后对client进行回复，表明知道客 户端“在线”。若server长时间无法收到client的请求。则觉得client“下线”。若client长时间无法收到server的回复，则觉得网络已经断开。
三、SOCKET原理
3.1、套接字（socket）概念
套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包括进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议。本地主机的IP地址。本地进程的协议port，远地主机的IP地址，远地进程的协议port。
应 用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同一时候为多个应用程序进程提供并发服务的问题。

多个TCP连接或多个应用程序进程可能须要通过同一个 TCP协议port数据传输。为了差别不同的应用程序进程和连接，很多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。

应 用层能够和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

3.2 、建立socket连接
建立Socket连接至少须要一对套接字，当中一个执行于client，称为ClientSocket。还有一个执行于server端，称为ServerSocket。
套接字之间的连接过程分为三个步骤：server监听。client请求，连接确认。
server监听：server端套接字并不定位详细的client套接字，而是处于等待连接的状态。实时监控网络状态。等待client的连接请求。

client请求：指client的套接字提出连接请求。要连接的目标是server端的套接字。为此，client的套接字必须首先描写叙述它要连接的server的套接字。指出server端套接字的地址和port号，然后就向server端套接字提出连接请求。
连 接确认：当server端套接字监听到或者说接收到client套接字的连接请求时，就响应client套接字的请求，建立一个新的线程。把server端套接字的描写叙述发给客户 端。一旦client确认了此描写叙述，两方就正式建立连接。而server端套接字继续处于监听状态。继续接收其它client套接字的连接请求。
3.3、SOCKET连接与TCP连接
创建Socket连接时，能够指定使用的传输层协议，Socket能够支持不同的传输层协议（TCP或UDP）。当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

3.4、Socket连接与HTTP连接
由 于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信两方就可以開始相互发送数据内容，直到两方连接断开。

但在实际网络应用 中，client到server之间的通信往往须要穿越多个中间节点，比如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此须要通过轮询告诉网络。该连接处于活跃状态。
而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时须要先建立连接。而且须要client向server发出请求后，server端才干回复数据。

非常 多情况下。须要server端主动向client推送数据。保持client与server数据的实时与同步。此时若两方建立的是Socket连接，server就能够直接将数据传送给 client；若两方建立的是HTTP连接，则server须要等到client发送一次请求后才干将数据传回给client，因此，client定时向server端发送连接请求，不仅能够 保持在线，同一时候也是在“询问”server是否有新的数据，假设有就将数据传给client。
这里我们使用Socket实现一个聊天室的功能。关于server这里的就不介绍了。
一：再头文件里第一输入流和输出流和一个消息数组

@interface ViewController ()<NSStreamDelegate,UITextFieldDelegate,UITableViewDataSource,UITableViewDelegate>{
NSInputStream *_inputStream;//相应输入流
NSOutputStream *_outputStream;//相应输出流
}
@property (weak, nonatomic) IBOutlet NSLayoutConstraint *inputViewConstraint;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITableView *tableView;

@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *chatMsgs;//聊天消息数组

@end

懒载入这个消息数组

-(NSMutableArray *)chatMsgs{
if (!_chatMsgs) {
   _chatMsgs = [NSMutableArray array];
 }

 return _chatMsgs;
}

二：实现输入输出流的监听

-(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode{
 NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);

//    NSStreamEventOpenCompleted = 1UL << 0,//输入输出流打开完毕
//    NSStreamEventHasBytesAvailable = 1UL << 1,//有字节可读
//    NSStreamEventHasSpaceAvailable = 1UL << 2,//能够发放字节
//    NSStreamEventErrorOccurred = 1UL << 3,// 连接出现错误
//    NSStreamEventEndEncountered = 1UL << 4// 连接结束
    switch (eventCode) {
      case NSStreamEventOpenCompleted:
           NSLog(@"输入输出流打开完毕");
          break;
      case NSStreamEventHasBytesAvailable:
            NSLog(@"有字节可读");
          [self readData];
          break;
      case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
         NSLog(@"能够发送字节");
           break;
      case NSStreamEventErrorOccurred:
                       NSLog(@" 连接出现错误");
          break;
      case NSStreamEventEndEncountered:
          NSLog(@"连接结束");

          // 关闭输入输出流
          [_inputStream close];
          [_outputStream close];

          // 从主执行循环移除
            [_inputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
          [_outputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
           break;
        default:
           break;
   }

}

三：链接server

- (IBAction)connectToHost:(id)sender {
    // 1.建立连接
  NSString *host = @"127.0.0.1";
    int port = 12345;

   // 定义C语言输入输出流
   CFReadStreamRef readStream;
   CFWriteStreamRef writeStream;
   CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);

    // 把C语言的输入输出流转化成OC对象
    _inputStream = (__bridge NSInputStream *)(readStream);
     _outputStream = (__bridge NSOutputStream *)(writeStream);


     // 设置代理
     _inputStream.delegate = self;
    _outputStream.delegate = self;


    // 把输入输入流加入到主执行循环
     // 不加入主执行循环 代理有可能不工作
     [_inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [_outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

  // 打开输入输出流
     [_inputStream open];
   [_outputStream open];
 }

四：登陆

- (IBAction)loginBtnClick:(id)sender {
    // 登录
    // 发送username和password
    // 在这里做的时候，仅仅发username，password就不用发送

    // 假设要登录，发送的数据格式为 "iam:zhangsan";
    // 假设要发送聊天消息。数据格式为 "msg:did you have dinner";

    //登录的指令
    NSString *loginStr = @"iam:zhangsan";

    //把Str转成NSData
    NSData *data = [loginStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];


    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];
 }

五：读取server数据

#pragma mark 读了server返回的数据
 -(void)readData{

    //建立一个缓冲区 能够放1024个字节
    uint8_t buf[1024];

    // 返回实际装的字节数
     NSInteger len = [_inputStream read:buf maxLength:sizeof(buf)];

    // 把字节数组转化成字符串
     NSData *data = [NSData dataWithBytes:buf length:len];

     // 从server接收到的数据
     NSString *recStr =  [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSLog(@"%@",recStr);

     [self reloadDataWithText:recStr];

 }

六：发送数据

 -(BOOL)textFieldShouldReturn:(UITextField *)textField{

    NSString *text = textField.text;

   NSLog(@"%@",text);
    // 聊天信息
    NSString *msgStr = [NSString stringWithFormat:@"msg:%@",text];

    //把Str转成NSData
    NSData *data = [msgStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

     // 刷新表格
    [self reloadDataWithText:msgStr];

    // 发送数据
    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];

     // 发送完数据，清空textField
    textField.text = nil;

    return YES;
}

七：实现数据的显示，而且每发送一次消息都会滚动到相应的位置

 -(void)reloadDataWithText:(NSString *)text{
    [self.chatMsgs addObject:text];

    [self.tableView reloadData];

    // 数据多，应该往上滚动
    NSIndexPath *lastPath = [NSIndexPath indexPathForRow:self.chatMsgs.count - 1 inSection:0];
    [self.tableView scrollToRowAtIndexPath:lastPath atScrollPosition:UITableViewScrollPositionBottom animated:YES];
 }

 #pragma mark 表格的数据源

 -(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{
     return self.chatMsgs.count;
 }


 - (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
 {
     static NSString *ID = @"Cell";
     UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:ID];

     cell.textLabel.text = self.chatMsgs[indexPath.row];

     return cell;
 }

 -(void)scrollViewWillBeginDragging:(UIScrollView *)scrollView{
    [self.view endEditing:YES];
 }

八：监听键盘的改变

  // 监听键盘
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(kbFrmWillChange:) name:UIKeyboardWillChangeFrameNotification object:nil];
 }


-(void)kbFrmWillChange:(NSNotification *)noti{
    NSLog(@"%@",noti.userInfo);

   // 获取窗体的高度

    CGFloat windowH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;

    // 键盘结束的Frm
    CGRect kbEndFrm = [noti.userInfo[UIKeyboardFrameEndUserInfoKey] CGRectValue];
      // 获取键盘结束的y值
    CGFloat kbEndY = kbEndFrm.origin.y;


    self.inputViewConstraint.constant = windowH - kbEndY;
 }