Socket--模拟聊天

Posted 2020-07-27 农民农民农民

1、网络中进程之间如何通信？

本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：

• 消息传递（管道、FIFO、消息队列）
• 同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
• 共享内存（匿名的和具名的）
• 远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

但这些都不是本文的主题！我们要讨论的是网络中进程之间如何通信？首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX  BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰），来实现网络进程之间的通信。就目前而言，几乎所有的应用程序都是采用socket，而现在又是网络时代，网络中进程通信是无处 不在，这就是我为什么说“一切皆socket”。

2、什么是Socket？

上面我们已经知道网络中的进程是通过socket来通信的，那什么是socket呢？socket起源于 Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作 （读/写IO、打开、关闭），这些函数我们在后面进行介绍。

socket一词的起源

在组网领域的首次使用是在1970年2月12日发布的文献IETF RFC33中 发现的，撰写者为Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根据美国计算机历史博物馆的记载，Croker写道：“命名空间的元素都可称为套接字接口。一个套接字接口构成一个连接的一端，而一个连接可完 全由一对套接字接口规定。”计算机历史博物馆补充道：“这比BSD的套接字接口定义早了大约12年。”

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现，那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。下面以TCP为例，介绍几个基本的socket接口函数。

3.1、socket()函数

int socket(int domain, int type, int protocol);

socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。

正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：

• domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
• type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。
• protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独开篇讨论！）。

注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。

当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

 

上面都已经介绍了.那我们开始小练习吧.

首先,我们在storyboard中拖入如下控件:

 

将连接服务器封装成一个方法

//1 连接服务器
- (BOOL)connect:(NSString *)ip port:(int)port
{
    //创建Socket
    //第一个参数domain 协议簇  指的是ip的类型 IPv4  AF_INET
    //第二个参数 type socket的类型  流socket SOCK_STREAM,
    //第三个参数 protocol 协议   IPPROTO_TCP
    int clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    self.clientSocket = clientSocket;
    
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.UTF8String);
    addr.sin_port = htons(port);
    
    int result = connect(clientSocket, (const struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr));
    if (result == 0) {
        return YES;
    }else{
        return NO;
    }
}

将发送和接收数据封装成一个方法

- (NSString *)sendAndRecv:(NSString *)sendMsg {
    //3 向服务器发送数据
    //成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回－1
    const char *msg = sendMsg.UTF8String;
    ssize_t sendCount = send(self.clientSocket, msg, strlen(msg), 0);
    NSLog(@"发送的字节数 %zd",sendCount);
    
    //4 接收服务器返回的数据
    //返回的是实际接收的字节个数
    uint8_t buffer[1024];
    ssize_t recvCount = recv(self.clientSocket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    NSLog(@"接收的字节数 %zd",recvCount);
    
    //把字节数组转换成字符串
    NSData *data = [NSData dataWithBytes:buffer length:recvCount];
    NSString *recvMsg = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    return recvMsg;
}

最后在点击这3个按钮的时候分别调用封装好的方法

#import "ViewController.h"
#import <sys/socket.h>
#import <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>

@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextField *ipView;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextField *portView;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextField *sendMsgView;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *recvMsgView;

@property (nonatomic, assign) int clientSocket;
@end

@implementation ViewController
//点击连接按钮
- (IBAction)connectClick:(id)sender {
    //连接服务器
    [self connect:self.ipView.text port:[self.portView.text intValue]];
}
//点击发送按钮
- (IBAction)sendClick:(id)sender {
    self.recvMsgView.text = [self sendAndRecv:self.sendMsgView.text];
}
//点击关闭按钮
- (IBAction)closeClick:(id)sender {
    //关闭连接
    close(self.clientSocket);
    NSLog(@"关闭连接");
}

 运行结果: