Socket編程

一、網(wǎng)絡(luò)各個(gè)協(xié)議:TCP/IP、SOCKET、HTTP等

網(wǎng)絡(luò)七層由下往上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。
其中物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層通常被稱作媒體層,是網(wǎng)絡(luò)工程師所研究的對(duì)象;
傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層則被稱作主機(jī)層,是用戶所面向和關(guān)心的內(nèi)容。
http協(xié)議 對(duì)應(yīng)于應(yīng)用層
tcp協(xié)議 對(duì)應(yīng)于傳輸層
ip協(xié)議 對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)層
三者本質(zhì)上沒有可比性。 何況HTTP協(xié)議是基于TCP連接的。
TCP/IP是傳輸層協(xié)議,主要解決數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸;而HTTP是應(yīng)用層協(xié)議,主要解決如何包裝數(shù)據(jù)。
我 們?cè)趥鬏敂?shù)據(jù)時(shí),可以只使用傳輸層(TCP/IP),但是那樣的話,由于沒有應(yīng)用層,便無法識(shí)別數(shù)據(jù)內(nèi)容,如果想要使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有意義,則必須使用應(yīng)用層 協(xié)議,應(yīng)用層協(xié)議很多,有HTTP、FTP、TELNET等等,也可以自己定義應(yīng)用層協(xié)議。WEB使用HTTP作傳輸層協(xié)議,以封裝HTTP文本信息,然 后使用TCP/IP做傳輸層協(xié)議將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。Socket是對(duì)TCP/IP協(xié)議的封裝,Socket本身并不是協(xié)議,而是一個(gè)調(diào)用接口(API),通過Socket,我們才能使用TCP/IP協(xié)議。

二、Http和Socket連接區(qū)別

相信不少初學(xué)手機(jī)聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的朋友都想知道Http與Socket連接究竟有什么區(qū)別,希望通過自己的淺顯理解能對(duì)初學(xué)者有所幫助。

2.1、TCP連接

要想明白Socket連接,先要明白TCP連接。手機(jī)能夠使用聯(lián)網(wǎng)功能是因?yàn)槭謾C(jī)底層實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議,可以使手機(jī)終端通過無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接。TCP協(xié)議可以對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)提供接口,使上層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸建立在“無差別”的網(wǎng)絡(luò)之上。
建立起一個(gè)TCP連接需要經(jīng)過“三次握手”:
第一次握手:客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器,并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài),等待服務(wù)器確認(rèn);
第二次握手:服務(wù)器收到syn包,必須確認(rèn)客戶的SYN(ack=j+1),同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài);
第三次握手:客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包,向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1),此包發(fā)送完畢,客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài),完成三次握手。
握 手過程中傳送的包里不包含數(shù)據(jù),三次握手完畢后,客戶端與服務(wù)器才正式開始傳送數(shù)據(jù)。理想狀態(tài)下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動(dòng)關(guān)閉連 接之前,TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時(shí)服務(wù)器和客戶端均可以主動(dòng)發(fā)起斷開TCP連接的請(qǐng)求,斷開過程需要經(jīng)過“四次握手”(過程就不細(xì)寫了,就是服務(wù)器和客 戶端交互,最終確定斷開)

2.2、HTTP連接

HTTP協(xié)議即超文本傳送協(xié)議(HypertextTransfer Protocol ),是Web聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),也是手機(jī)聯(lián)網(wǎng)常用的協(xié)議之一,HTTP協(xié)議是建立在TCP協(xié)議之上的一種應(yīng)用。
HTTP連接最顯著的特點(diǎn)是客戶端發(fā)送的每次請(qǐng)求都需要服務(wù)器回送響應(yīng),在請(qǐng)求結(jié)束后,會(huì)主動(dòng)釋放連接。從建立連接到關(guān)閉連接的過程稱為“一次連接”。
1)在HTTP 1.0中,客戶端的每次請(qǐng)求都要求建立一次單獨(dú)的連接,在處理完本次請(qǐng)求后,就自動(dòng)釋放連接。
2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個(gè)請(qǐng)求,并且多個(gè)請(qǐng)求可以重疊進(jìn)行,不需要等待一個(gè)請(qǐng)求結(jié)束后再發(fā)送下一個(gè)請(qǐng)求。
由 于HTTP在每次請(qǐng)求結(jié)束后都會(huì)主動(dòng)釋放連接,因此HTTP連接是一種“短連接”,要保持客戶端程序的在線狀態(tài),需要不斷地向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求。通常的 做法是即時(shí)不需要獲得任何數(shù)據(jù),客戶端也保持每隔一段固定的時(shí)間向服務(wù)器發(fā)送一次“保持連接”的請(qǐng)求,服務(wù)器在收到該請(qǐng)求后對(duì)客戶端進(jìn)行回復(fù),表明知道客 戶端“在線”。若服務(wù)器長時(shí)間無法收到客戶端的請(qǐng)求,則認(rèn)為客戶端“下線”,若客戶端長時(shí)間無法收到服務(wù)器的回復(fù),則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷開。

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協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點(diǎn)的抽象表示,包含進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信必須的五種信息:連接使用的協(xié)議,本地主機(jī)的IP地址,本地進(jìn)程的協(xié)議端口,遠(yuǎn)地主機(jī)的IP地址,遠(yuǎn)地進(jìn)程的協(xié)議端口。
應(yīng) 用層通過傳輸層進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí),TCP會(huì)遇到同時(shí)為多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程提供并發(fā)服務(wù)的問題。多個(gè)TCP連接或多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程可能需要通過同一個(gè) TCP協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應(yīng)用程序進(jìn)程和連接,許多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP/IP協(xié)議交互提供了套接字(Socket)接口。應(yīng) 用層可以和傳輸層通過Socket接口,區(qū)分來自不同應(yīng)用程序進(jìn)程或網(wǎng)絡(luò)連接的通信,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務(wù)。

3.2 、建立socket連接

建立Socket連接至少需要一對(duì)套接字,其中一個(gè)運(yùn)行于客戶端,稱為ClientSocket,另一個(gè)運(yùn)行于服務(wù)器端,稱為ServerSocket。
套接字之間的連接過程分為三個(gè)步驟:服務(wù)器監(jiān)聽,客戶端請(qǐng)求,連接確認(rèn)。
服務(wù)器監(jiān)聽:服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字,而是處于等待連接的狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),等待客戶端的連接請(qǐng)求。
客戶端請(qǐng)求:指客戶端的套接字提出連接請(qǐng)求,要連接的目標(biāo)是服務(wù)器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字,指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號(hào),然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請(qǐng)求。
連 接確認(rèn):當(dāng)服務(wù)器端套接字監(jiān)聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請(qǐng)求時(shí),就響應(yīng)客戶端套接字的請(qǐng)求,建立一個(gè)新的線程,把服務(wù)器端套接字的描述發(fā)給客戶 端,一旦客戶端確認(rèn)了此描述,雙方就正式建立連接。而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài),繼續(xù)接收其他客戶端套接字的連接請(qǐng)求。

3.3、SOCKET連接與TCP連接

創(chuàng)建Socket連接時(shí),可以指定使用的傳輸層協(xié)議,Socket可以支持不同的傳輸層協(xié)議(TCP或UDP),當(dāng)使用TCP協(xié)議進(jìn)行連接時(shí),該Socket連接就是一個(gè)TCP連接。

3.4、Socket連接與HTTP連接

由 于通常情況下Socket連接就是TCP連接,因此Socket連接一旦建立,通信雙方即可開始相互發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容,直到雙方連接斷開。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 中,客戶端到服務(wù)器之間的通信往往需要穿越多個(gè)中間節(jié)點(diǎn),例如路由器、網(wǎng)關(guān)、防火墻等,大部分防火墻默認(rèn)會(huì)關(guān)閉長時(shí)間處于非活躍狀態(tài)的連接而導(dǎo)致 Socket 連接斷連,因此需要通過輪詢告訴網(wǎng)絡(luò),該連接處于活躍狀態(tài)。
而HTTP連接使用的是“請(qǐng)求—響應(yīng)”的方式,不僅在請(qǐng)求時(shí)需要先建立連接,而且需要客戶端向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求后,服務(wù)器端才能回復(fù)數(shù)據(jù)。
很 多情況下,需要服務(wù)器端主動(dòng)向客戶端推送數(shù)據(jù),保持客戶端與服務(wù)器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與同步。此時(shí)若雙方建立的是Socket連接,服務(wù)器就可以直接將數(shù)據(jù)傳送給 客戶端;若雙方建立的是HTTP連接,則服務(wù)器需要等到客戶端發(fā)送一次請(qǐng)求后才能將數(shù)據(jù)傳回給客戶端,因此,客戶端定時(shí)向服務(wù)器端發(fā)送連接請(qǐng)求,不僅可以 保持在線,同時(shí)也是在“詢問”服務(wù)器是否有新的數(shù)據(jù),如果有就將數(shù)據(jù)傳給客戶端。
這里我們使用Socket實(shí)現(xiàn)一個(gè)聊天室的功能,關(guān)于服務(wù)器這里的就不介紹了
一:再頭文件中第一輸入流和輸出流和一個(gè)消息數(shù)組

1 @interface ViewController ()<NSStreamDelegate,UITextFieldDelegate,UITableViewDataSource,UITableViewDelegate>{
2 NSInputStream *_inputStream;//對(duì)應(yīng)輸入流
3 NSOutputStream *_outputStream;//對(duì)應(yīng)輸出流
4 }
5 @property (weak, nonatomic) IBOutlet NSLayoutConstraint *inputViewConstraint;
6 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UITableView *tableView;
7
8 @property (nonatomic, strong) NSMutableArray *chatMsgs;//聊天消息數(shù)組
9
10 @end

懶加載這個(gè)消息數(shù)組

1 -(NSMutableArray *)chatMsgs{
2 if (!_chatMsgs) {
3 _chatMsgs = [NSMutableArray array];
4 }
5
6 return _chatMsgs;
7 }
二:實(shí)現(xiàn)輸入輸出流的監(jiān)聽

1 -(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode{
2 NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
3
4 // NSStreamEventOpenCompleted = 1UL << 0,//輸入輸出流打開完成
5 // NSStreamEventHasBytesAvailable = 1UL << 1,//有字節(jié)可讀
6 // NSStreamEventHasSpaceAvailable = 1UL << 2,//可以發(fā)放字節(jié)
7 // NSStreamEventErrorOccurred = 1UL << 3,// 連接出現(xiàn)錯(cuò)誤
8 // NSStreamEventEndEncountered = 1UL << 4// 連接結(jié)束
9 switch (eventCode) {
10 case NSStreamEventOpenCompleted:
11 NSLog(@"輸入輸出流打開完成");
12 break;
13 case NSStreamEventHasBytesAvailable:
14 NSLog(@"有字節(jié)可讀");
15 [self readData];
16 break;
17 case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
18 NSLog(@"可以發(fā)送字節(jié)");
19 break;
20 case NSStreamEventErrorOccurred:
21 NSLog(@" 連接出現(xiàn)錯(cuò)誤");
22 break;
23 case NSStreamEventEndEncountered:
24 NSLog(@"連接結(jié)束");
25
26 // 關(guān)閉輸入輸出流
27 [_inputStream close];
28 [_outputStream close];
29
30 // 從主運(yùn)行循環(huán)移除
31 [_inputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
32 [_outputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
33 break;
34 default:
35 break;
36 }
37
38 }
三:鏈接服務(wù)器

1 - (IBAction)connectToHost:(id)sender {
2 // 1.建立連接
3 NSString *host = @"127.0.0.1";
4 int port = 12345;
5
6 // 定義C語言輸入輸出流
7 CFReadStreamRef readStream;
8 CFWriteStreamRef writeStream;
9 CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);
10
11 // 把C語言的輸入輸出流轉(zhuǎn)化成OC對(duì)象
12 _inputStream = (__bridge NSInputStream *)(readStream);
13 _outputStream = (__bridge NSOutputStream *)(writeStream);
14
15
16 // 設(shè)置代理
17 _inputStream.delegate = self;
18 _outputStream.delegate = self;
19
20
21 // 把輸入輸入流添加到主運(yùn)行循環(huán)
22 // 不添加主運(yùn)行循環(huán) 代理有可能不工作
23 [_inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
24 [_outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
25
26 // 打開輸入輸出流
27 [_inputStream open];
28 [_outputStream open];
29 }
四:登陸

1 - (IBAction)loginBtnClick:(id)sender {
2
3 // 登錄
4 // 發(fā)送用戶名和密碼
5 // 在這里做的時(shí)候,只發(fā)用戶名,密碼就不用發(fā)送
6
7 // 如果要登錄,發(fā)送的數(shù)據(jù)格式為 "iam:zhangsan";
8 // 如果要發(fā)送聊天消息,數(shù)據(jù)格式為 "msg:did you have dinner";
9
10 //登錄的指令
11 NSString *loginStr = @"iam:zhangsan";
12
13 //把Str轉(zhuǎn)成NSData
14 NSData *data = [loginStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
15
16
17 [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];
18 }
五:讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)

1 #pragma mark 讀了服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)
2 -(void)readData{
3
4 //建立一個(gè)緩沖區(qū) 可以放1024個(gè)字節(jié)
5 uint8_t buf[1024];
6
7 // 返回實(shí)際裝的字節(jié)數(shù)
8 NSInteger len = [_inputStream read:buf maxLength:sizeof(buf)];
9
10 // 把字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)化成字符串
11 NSData *data = [NSData dataWithBytes:buf length:len];
12
13 // 從服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)
14 NSString *recStr = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
15
16 NSLog(@"%@",recStr);
17
18 [self reloadDataWithText:recStr];
19
20 }
六:發(fā)送數(shù)據(jù)

1 -(BOOL)textFieldShouldReturn:(UITextField *)textField{
2
3 NSString *text = textField.text;
4
5 NSLog(@"%@",text);
6 // 聊天信息
7 NSString *msgStr = [NSString stringWithFormat:@"msg:%@",text];
8
9 //把Str轉(zhuǎn)成NSData
10 NSData *data = [msgStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
11
12 // 刷新表格
13 [self reloadDataWithText:msgStr];
14
15 // 發(fā)送數(shù)據(jù)
16 [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];
17
18 // 發(fā)送完數(shù)據(jù),清空textField
19 textField.text = nil;
20
21 return YES;
22 }
七:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示,并且每發(fā)送一次消息都會(huì)滾動(dòng)到對(duì)應(yīng)的位置

1 -(void)reloadDataWithText:(NSString *)text{
2 [self.chatMsgs addObject:text];
3
4 [self.tableView reloadData];
5
6 // 數(shù)據(jù)多,應(yīng)該往上滾動(dòng)
7 NSIndexPath *lastPath = [NSIndexPath indexPathForRow:self.chatMsgs.count - 1 inSection:0];
8 [self.tableView scrollToRowAtIndexPath:lastPath atScrollPosition:UITableViewScrollPositionBottom animated:YES];
9 }
10
11 #pragma mark 表格的數(shù)據(jù)源
12
13 -(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{
14 return self.chatMsgs.count;
15 }
16
17
18 - (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
19 {
20 static NSString *ID = @"Cell";
21 UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:ID];
22
23 cell.textLabel.text = self.chatMsgs[indexPath.row];
24
25 return cell;
26 }
27
28 -(void)scrollViewWillBeginDragging:(UIScrollView *)scrollView{
29 [self.view endEditing:YES];
30 }
八:監(jiān)聽鍵盤的改變

1 // 監(jiān)聽鍵盤
2 [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(kbFrmWillChange:) name:UIKeyboardWillChangeFrameNotification object:nil];
3 }
4
5
6 -(void)kbFrmWillChange:(NSNotification *)noti{
7 NSLog(@"%@",noti.userInfo);
8
9 // 獲取窗口的高度
10
11 CGFloat windowH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;
12
13
14
15 // 鍵盤結(jié)束的Frm
16 CGRect kbEndFrm = [noti.userInfo[UIKeyboardFrameEndUserInfoKey] CGRectValue];
17 // 獲取鍵盤結(jié)束的y值
18 CGFloat kbEndY = kbEndFrm.origin.y;
19
20
21 self.inputViewConstraint.constant = windowH - kbEndY;
22 }

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