Socket
iOS網(wǎng)絡(luò)編程層次結(jié)構(gòu)
iOS網(wǎng)絡(luò)編程層次結(jié)構(gòu)分為三層，從上往下依次為：
- 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(wèn)，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(jiǎn)單的封裝以簡(jiǎn)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。
Socket
Socket是應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。
TCP和UDP的區(qū)別
TCP：面向連接、傳輸可靠(保證數(shù)據(jù)正確性,保證數(shù)據(jù)順序)、用于傳輸大量數(shù)據(jù)(流模式)、速度慢，建立連接需要開(kāi)銷較多(時(shí)間，系統(tǒng)資源)。
UDP：面向非連接、傳輸不可靠、用于傳輸少量數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包模式)、速度快。
關(guān)于TCP是一種流模式的協(xié)議，UDP是一種數(shù)據(jù)包模式的協(xié)議，這里要說(shuō)明一下，TCP是面向連接的，也就是說(shuō)，在連接持續(xù)的過(guò)程中，Socket中收到的數(shù)據(jù)都是由同一臺(tái)主機(jī)發(fā)出的（劫持什么的不考慮），因此，知道保證數(shù)據(jù)是有序的到達(dá)就行了，至于每次讀取多少數(shù)據(jù)自己看著辦。
而UDP是無(wú)連接的協(xié)議，也就是說(shuō)，只要知道接收端的IP和端口，且網(wǎng)絡(luò)是可達(dá)的，任何主機(jī)都可以向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)。這時(shí)候，如果一次能讀取超過(guò)一個(gè)報(bào)文的數(shù)據(jù)，則會(huì)亂套。比如，主機(jī)A向發(fā)送了報(bào)文P1，主機(jī)B發(fā)送了報(bào)文P2，如果能夠讀取超過(guò)一個(gè)報(bào)文的數(shù)據(jù)，那么就會(huì)將P1和P2的數(shù)據(jù)合并在了一起，這樣的數(shù)據(jù)是沒(méi)有意義的。
常用的Socket類型
有兩種：流式Socket（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報(bào)式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一種面向連接的Socket，針對(duì)于面向連接的TCP服務(wù)應(yīng)用；數(shù)據(jù)報(bào)式Socket是一種無(wú)連接的Socket，對(duì)應(yīng)于無(wú)連接的UDP服務(wù)應(yīng)用。
TCP C/S架構(gòu)程序設(shè)計(jì)基本框架
TCP 三次握手
最形象理解：
「你瞅啥？」
「瞅你咋地？」
「來(lái)咱倆嘮嘮?！?/p>
然后就嘮上了。
TCP 四次揮手
代碼實(shí)現(xiàn)
頭文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <ifaddrs.h>
服務(wù)端實(shí)現(xiàn)代碼
- (void)socketServer
{
int err;
// 1. 創(chuàng)建socket套接字
// 原型：int socket(int domain, int type, int protocol);
// domain：協(xié)議族 type：socket類型 protocol：協(xié)議
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP);
BOOL success = (fd != -1);
if (success) {
NSLog(@"Socket 創(chuàng)建成功");
// 地址結(jié)構(gòu)體
struct sockaddr_in addr;
// 內(nèi)存清空
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
// 內(nèi)存大小
addr.sin_len=sizeof(addr);
// 地址族，在socket編程中只能是AF_INET
addr.sin_family=AF_INET;
// 端口號(hào)
addr.sin_port=htons(1024);
// 按照網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序存儲(chǔ)IP地址
addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
// 2. 建立地址和套接字的聯(lián)系（綁定）
// 原型：bind(sockid, local addr, addrlen)
err=bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
success=(err==0);
}
// 3. 服務(wù)器端偵聽(tīng)客戶端的請(qǐng)求
if (success) {
NSLog(@"綁定成功");
// listen( Sockid ,quenlen) quenlen 并發(fā)隊(duì)列
err=listen(fd, 5);//開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)
success=(err==0);
}
if (success) {
NSLog(@"監(jiān)聽(tīng)成功");
// 4. 一直阻塞等到客戶端的連接
while (true) {
struct sockaddr_in peeraddr;
int peerfd;
socklen_t addrLen;
addrLen = sizeof(peeraddr);
NSLog(@"等待客戶端的連接請(qǐng)求");
// 5. 服務(wù)器端等待從編號(hào)為Sockid的Socket上接收客戶端連接請(qǐng)求
// 原型：newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)
peerfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &addrLen);
success=(peerfd!=-1);
// 接收客戶端請(qǐng)求成功
if (success) {
NSLog(@"接收客戶端請(qǐng)求成功，客戶端地址：%s, 端口號(hào)：%d",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
send(peerfd, "歡迎進(jìn)入Socket聊天室", 1024, 0);
// 6. 創(chuàng)建新線程接收客戶端發(fā)送的消息
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(reciveMessage:) toTarget:self withObject:@(peerfd)];
}
}
}
}
- (void)reciveMessage:(id) peerfd
{
int fd = [peerfd intValue];
char buf[1024];
ssize_t bufLen;
size_t len=sizeof(buf);
// 循環(huán)阻塞接收客戶端發(fā)送的消息
do {
bufLen = recv(fd, buf, len, 0);
// 當(dāng)返回值小于等于零時(shí)，表示socket異?；蛘遱ocket關(guān)閉，退出循環(huán)阻塞接收消息
if (bufLen <= 0) {
break;
}
// 接收到的信息
NSString* msg = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"來(lái)自客戶端，消息內(nèi)容：%@", msg);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
} while (true);
// 7. 關(guān)閉
close(fd);
}
客戶端代碼
- (void)createSocketClient
{
int err;
// 創(chuàng)建socket套接字
int fd =socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
BOOL success=(fd!=-1);
struct sockaddr_in addr;
if (success) {
NSLog(@"Socket創(chuàng)建成功");
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_len = sizeof(addr);
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 建立地址和套接字的聯(lián)系
err = bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
success = (err==0);
}
if (success) {
struct sockaddr_in serveraddr;
memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_len=sizeof(serveraddr);
serveraddr.sin_family=AF_INET;
// 服務(wù)器端口
serveraddr.sin_port=htons(1024);
// 服務(wù)器的地址
serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.2.5");
socklen_t addrLen;
addrLen =sizeof(serveraddr);
NSLog(@"連接服務(wù)器中...");
err=connect(fd, (struct sockaddr *)&serveraddr, addrLen);
success=(err==0);
if (success) {
// getsockname 是對(duì)tcp連接而言。套接字socket必須是已連接套接字描述符。
err =getsockname(fd, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen);
success=(err==0);
if (success) {
NSLog(@"連接服務(wù)器成功，本地地址：%s，端口：%d",inet_ntoa(addr.sin_addr),ntohs(addr.sin_port));
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(reciveMessage:) toTarget:self withObject:@(fd)];
}
}
else{
NSLog(@"connect failed");
}
}
}
- (void)reciveMessage:(id) peerfd
{
int fd = [peerfd intValue];
char buf[1024];
ssize_t bufLen;
size_t len=sizeof(buf);
// 循環(huán)阻塞接收消息
do {
bufLen = recv(fd, buf, len, 0);
// 當(dāng)返回值小于等于零時(shí)，表示socket異?；蛘遱ocket關(guān)閉，退出循環(huán)阻塞接收消息
if (bufLen <= 0) {
break;
}
// 接收到的信息
NSString* msg = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"來(lái)自服務(wù)端，消息內(nèi)容：%@", msg);
} while (true);
// 7. 關(guān)閉
close(fd);
}
UDP C/S架構(gòu)程序設(shè)計(jì)基本框架
字節(jié)順序
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示存在兩種字節(jié)順序：NBO與HBO
網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序NBO（Network Byte Order）：
按從高到低的順序存儲(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)上使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，可以避免兼容性問(wèn)題。
主機(jī)字節(jié)順序（HBO，Host Byte Order）：
不同的機(jī)器HBO不相同，與CPU設(shè)計(jì)有關(guān)，數(shù)據(jù)的順序是由cpu決定的，而與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)。
不同的CPU有不同的字節(jié)順序類型，這些字節(jié)順序類型指的是整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序，即主機(jī)字節(jié)順序。常見(jiàn)的有兩種：
序號(hào) 英文名 中文名 描述 1 big-endian 大尾順序 地址的低位存儲(chǔ)值的高位 2 little-endian 小尾順序 地址的低位存儲(chǔ)值的低位 如 Intelx86結(jié)構(gòu)下,short型數(shù)0x1234表示為34 12, int型數(shù)0x12345678表示為78 56 34 12如IBM power PC結(jié)構(gòu)下,short型數(shù)0x1234表示為12 34, int型數(shù)0x12345678表示為12 34 56 78
網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序與本地字節(jié)順序之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)：
htonl()--"Host to Network Long"
ntohl()--"Network to Host Long"
htons()--"Host to Network Short"
ntohs()--"Network to Host Short"
地址轉(zhuǎn)換方法
in_addr_t inet_addr(const char *)
將一個(gè)點(diǎn)間隔地址轉(zhuǎn)換成一個(gè)in_addr
char *inet_ntoa(struct in_addr)
將網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換成“.”點(diǎn)隔的字符串格式。
int inet_aton(const char *, struct in_addr *)
將一個(gè)字符串IP地址轉(zhuǎn)換為一個(gè)32位的網(wǎng)絡(luò)序列IP地址。
獲取地址
用getsockname獲得本地ip和port
用getpeername獲得對(duì)端ip和port
套接字socket必須是已連接套接字描述符。
獲取本地IP地址
參考stackoverflow鏈接：http://stackoverflow.com/questions/7072989/iphone-ipad-osx-how-to-get-my-ip-address-programmatically
// 導(dǎo)入頭文件
#include <ifaddrs.h>
// 實(shí)現(xiàn)代碼
- (NSString *)getIPAddress {
NSString *address = @"error";
struct ifaddrs *interfaces = NULL;
struct ifaddrs *temp_addr = NULL;
int success = 0;
// retrieve the current interfaces - returns 0 on success
success = getifaddrs(&interfaces);
if (success == 0) {
// Loop through linked list of interfaces
temp_addr = interfaces;
while(temp_addr != NULL) {
if(temp_addr->ifa_addr->sa_family == AF_INET) {
// Check if interface is en0 which is the wifi connection on the iPhone
if([[NSString stringWithUTF8String:temp_addr->ifa_name] isEqualToString:@"en0"]) {
// Get NSString from C String
address = [NSString stringWithUTF8String:inet_ntoa(((struct sockaddr_in *)temp_addr->ifa_addr)->sin_addr)];
}
}
temp_addr = temp_addr->ifa_next;
}
}
// Free memory
freeifaddrs(interfaces);
return address;
}
第三方庫(kù)
CocoaAsyncSocket：https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket
CocoaAsyncSocket provides easy-to-use and powerful asynchronous socket libraries for Mac and iOS. The classes are described below.
