MQTT 鏈接

TCP屬于長連接,會一直占用服務器資源。http即用即斷,占用資源短
TCP“三次握手”:
第一次握手:客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務器,并進入SYN_SEND狀態(tài),等待服務器確認;
第二次握手:服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發(fā)送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài);
第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1),此包發(fā)送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài),完成三次握手。
我的理解大概是:
1: C端發(fā)送一個包給S端,告訴S端我要連接你
2: S端收到C端的連接請求,判斷下自身資源等情況,然后返回一個包個C端,允許你連接
3: C端收到包,知道S端已就緒,返回一個確認包給S,雙方準備就緒

四次揮手理解:
1: C端發(fā)送一個包給S端,告訴S端我要斷開連接了
2:S端收到包,返回一個確認包給C端,表示我知道了
3:S端準備就緒后,發(fā)送一個包給C端,告訴C我準備斷開連接了
4 C發(fā)送一個確認包給S,表示我知道你斷開了。
為什么有4次揮手?2、3步不可以合并的原因是,2步發(fā)生時S端可能正在往C端發(fā)送數(shù)據(jù),所以只能等數(shù)據(jù)發(fā)送完畢再執(zhí)行3.

TCP的底層機制能保證發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)一致。
發(fā)送數(shù)據(jù)時,即使只發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù),也會包裝上ip,端口等信息而導致數(shù)據(jù)變大,為了效率,數(shù)據(jù)很可能會先存儲在一個緩存池中,等待一小會一起發(fā)送。數(shù)據(jù)量大時因為網(wǎng)絡問題,如網(wǎng)絡擁堵等,包的大小也有各種限制,會導致一段數(shù)據(jù)拆分成若干小包發(fā)送,數(shù)據(jù)粘包現(xiàn)象由此產(chǎn)生。 接收數(shù)據(jù)時需要按照一定的格式進行拆包處理,還原成發(fā)送時的樣子?,F(xiàn)在普遍是采用header標示,按照約定好的格式統(tǒng)一發(fā)送和接受處理。

以MQTT框架為例。
發(fā)送數(shù)據(jù)組裝如下

- (NSData *)wireFormat {
    NSMutableData *buffer = [[NSMutableData alloc] init];
    UInt8 header; // header共一個字節(jié),即8位
    header = (self.type & 0x0f) << 4; //  左邊4位存儲type,
    if (self.dupFlag) { // 第5位存儲dupFlag
        header |= 0x08;
    }
    header |= (self.qos & 0x03) << 1; // 第6、7位存儲qos,因為qos有三種狀態(tài),需要2位才能存儲的下
    if (self.retainFlag) {// 第8位存儲retainFlag
        header |= 0x01;
    }
    [buffer appendBytes:&header length:1];
    [buffer appendVariableLength:self.data.length];
    if (self.data != nil) {
        [buffer appendData:self.data];
    }
    return buffer;
}

一個完整的包由header(1個字節(jié)),包長(一個或多個字節(jié)),包內(nèi)容組成, 例:心跳包為\xc0,占據(jù)兩個字節(jié),二進制為1100 0000 0000 0000,前面8位一個字節(jié)為header,后面八位為包長. 其中header左邊4位為c,對應為心跳包MQTTPingreq類型。 包長一個字節(jié),內(nèi)容為0,表示這個包沒有內(nèi)容

數(shù)據(jù)解析如下

- (void)decodeMessage:(NSData *)data {
   NSInputStream *stream = [NSInputStream inputStreamWithData:data];
   CFReadStreamRef readStream = (__bridge CFReadStreamRef)stream;
   CFReadStreamSetDispatchQueue(readStream, self.queue);
   [self openStream:stream];
}

- (void)openStream:(NSInputStream *)stream {
   [self.streams addObject:stream];
   stream.delegate = self;
   // 解析流的時候先用數(shù)組將流裝起來,防止上一個流還沒解析完成。只有一個流時才開始解析
   // 若數(shù)組中有多個流,則當?shù)谝粋€流解析完成,再解析第二個,類似串形隊列
   if (self.streams.count == 1) {
       [stream open];
   }
}

- (void)stream:(NSStream *)sender handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode {
   MQTTDecoder *strongDecoder = self;
   (void)strongDecoder;
   NSInputStream *stream = (NSInputStream *)sender;
   if (eventCode & NSStreamEventHasBytesAvailable) {// 流中還有字節(jié)時會來到這里
       // self.state 默認值是MQTTDecoderStateDecodingHeader,先解析header
       if (self.state == MQTTDecoderStateDecodingHeader) {
           UInt8 buffer;
           NSInteger n = [stream read:&buffer maxLength:1];
           if (n == -1) {
               self.state = MQTTDecoderStateConnectionError;
               [self.delegate decoder:self handleEvent:MQTTDecoderEventConnectionError error:stream.streamError];
           } else if (n == 1) {
               // header是一個字節(jié),解析完會進入這里,設置self.state為MQTTDecoderStateDecodingLength,解析包長
               self.length = 0;
               self.lengthMultiplier = 1;
               self.state = MQTTDecoderStateDecodingLength;
               self.dataBuffer = [[NSMutableData alloc] init];
               [self.dataBuffer appendBytes:&buffer length:1];
               self.offset = 1;
           }
       }
       while (self.state == MQTTDecoderStateDecodingLength) {// 解析包長
           UInt8 digit;
           NSInteger n = [stream read:&digit maxLength:1];
           if (n == -1) {
               self.state = MQTTDecoderStateConnectionError;
               [self.delegate decoder:self handleEvent:MQTTDecoderEventConnectionError error:stream.streamError];
               break;
           } else if (n == 0) {
               break;
           }
           [self.dataBuffer appendBytes:&digit length:1];
           self.offset++;
           self.length += ((digit & 0x7f) * self.lengthMultiplier);
           if ((digit & 0x80) == 0x00) {
               // 0x80為1000 0000,代碼來到這里表示digit的第一位為0,包長解析完成,設置self.state為MQTTDecoderStateDecodingData,退出循環(huán)
               self.state = MQTTDecoderStateDecodingData;
           } else {
               self.lengthMultiplier *= 128;
           }
       }
       if (self.state == MQTTDecoderStateDecodingData) {// 解析包實際數(shù)據(jù)
           if (self.length > 0) {
               NSInteger n, toRead;
               UInt8 buffer[768];
               toRead = self.length + self.offset - self.dataBuffer.length;
               if (toRead > sizeof buffer) {
                   toRead = sizeof buffer;
               }
               n = [stream read:buffer maxLength:toRead];
               if (n == -1) {
                   self.state = MQTTDecoderStateConnectionError;
                   [self.delegate decoder:self handleEvent:MQTTDecoderEventConnectionError error:stream.streamError];
               } else {
                   [self.dataBuffer appendBytes:buffer length:n];
               }
           }
           if (self.dataBuffer.length == self.length + self.offset) {
               // 因為tcp保證發(fā)送方和接收方會完全一致,所以肯定會來到這里,代表一條發(fā)送方的完整數(shù)據(jù)解析完成
               // 重新設置self.state為MQTTDecoderStateDecodingHeader,則會重新解析header
               // 因為粘包問題,這里有可能這個流還沒有解析完成,因為流中還有數(shù)據(jù),這個代理方法還會再次被調(diào)用,重走流程
               [self.delegate decoder:self didReceiveMessage:self.dataBuffer];
               self.dataBuffer = nil;
               self.state = MQTTDecoderStateDecodingHeader;
           }
       }
   }
   if (eventCode & NSStreamEventEndEncountered) {// 一個流解析完成,關(guān)閉流。若數(shù)組中還有流則取出第一個流開始解析
       if (self.streams) {
           [stream setDelegate:nil];
           [stream close];
           [self.streams removeObject:stream];
           if (self.streams.count) {
               NSInputStream *stream = (self.streams)[0];
               [stream open];
           }
       }
   }
}
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