iOS Socket編程

iOS Socket編程

一、網路各個協議：TCP/IP、SOCKET、HTTP等
網路七層由下往上分別為物理層、資料連結層、網路層、傳輸層、會話層、展示層和應用程式層。
其中物理層、資料連結層和網路層通常被稱作媒體層，是網路工程師所研究的對象；
傳輸層、會話層、展示層和應用程式層則被稱作主機層，是使用者所面向和關心的內容。
http協議 對應於應用程式層
tcp協議 對應於傳輸層
ip協議 對應於網路層
三者本質上沒有可比性。 何況HTTP協議是基於TCP串連的。
TCP/IP是傳輸層協議，主要解決資料如何在網路中傳輸；而HTTP是應用程式層協議，主要解決如何封裝資料。
我 們在傳輸資料時，可以只使用傳輸層（TCP/IP），但是那樣的話，由於沒有應用程式層，便無法識別資料內容，如果想要使傳輸的資料有意義，則必須使用應用程式層 協議，應用程式層協議很多，有HTTP、FTP、TELNET等等，也可以自己定義應用程式層協議。WEB使用HTTP作傳輸層協議，以封裝HTTP文本資訊，然 後使用TCP/IP做傳輸層協議將它發送到網路上。Socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket本身並不是協議，而是一個調用介面（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協議。
二、Http和Socket串連區別
相信不少初學手機連網開發的朋友都想知道Http與Socket串連究竟有什麼區別，希望通過自己的淺顯理解能對初學者有所協助。
2.1、TCP串連
要想明白Socket串連，先要明白TCP串連。手機能夠使用連網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議，可以使手機終端通過無線網路建立TCP串連。TCP協議可以對上層網路提供介面，使上層網路資料的傳輸建立在“無差別”的網路之上。
建立起一個TCP串連需要經過“三向交握”：
第一次握手：用戶端發送syn包(syn=j)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；
第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態；
第三向交握：用戶端收到伺服器的SYN＋ACK包，向伺服器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，用戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三向交握。
握 手過程中傳送的包裡不包含資料，三向交握完畢後，用戶端與伺服器才正式開始傳送資料。理想狀態下，TCP串連一旦建立，在通訊雙方中的任何一方主動關閉連 接之前，TCP 串連都將被一直保持下去。中斷連線時伺服器和用戶端均可以主動發起斷開TCP串連的請求，斷開過程需要經過“四次握手”（過程就不細寫了，就是伺服器和客 戶端互動，最終確定斷開）
2.2、HTTP串連
HTTP協議即超文本傳送協議(HypertextTransfer Protocol )，是Web連網的基礎，也是手機連網常用的協議之一，HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。
HTTP串連最顯著的特點是用戶端發送的每次請求都需要伺服器回送響應，在請求結束後，會主動釋放串連。從建立串連到關閉串連的過程稱為“一次串連”。
1）在HTTP 1.0中，用戶端的每次請求都要求建立一次單獨的串連，在處理完本次請求後，就自動釋放串連。
2）在HTTP 1.1中則可以在一次串連中處理多個請求，並且多個請求可以重疊進行，不需要等待一個請求結束後再發送下一個請求。
由 於HTTP在每次請求結束後都會主動釋放串連，因此HTTP串連是一種“短串連”，要保持用戶端程式的線上狀態，需要不斷地向伺服器發起串連請求。通常的 做法是即時不需要獲得任何資料，用戶端也保持每隔一段固定的時間向伺服器發送一次“保持串連”的請求，伺服器在收到該請求後對用戶端進行回複，表明知道客 戶端“線上”。若伺服器長時間無法收到用戶端的請求，則認為用戶端“下線”，若用戶端長時間無法收到伺服器的回複，則認為網路已經斷開。
三、SOCKET原理
3.1、通訊端（socket）概念
通訊端（socket）是通訊的基石，是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示，包含進行網路通訊必須的五種資訊：串連使用的協議，本地主機的IP地址，本地進程的協議連接埠，遠地主機的IP地址，遠地進程的協議連接埠。
應 用層通過傳輸層進行資料通訊時，TCP會遇到同時為多個應用程式進程提供並發服務的問題。多個TCP串連或多個應用程式進程可能需要通過同一個 TCP協議連接埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式進程和串連，許多電腦作業系統為應用程式與TCP／IP協議互動提供了通訊端(Socket)介面。應 用層可以和傳輸層通過Socket介面，區分來自不同應用程式進程或網路連接的通訊，實現資料轉送的並發服務。
3.2 、建立socket串連
建立Socket串連至少需要一對通訊端，其中一個運行於用戶端，稱為ClientSocket，另一個運行於伺服器端，稱為ServerSocket。
通訊端之間的串連過程分為三個步驟：伺服器監聽，用戶端請求，串連確認。
伺服器監聽：伺服器端通訊端並不定位具體的用戶端通訊端，而是處於等待串連的狀態，即時監控網路狀態，等待用戶端的串連請求。
用戶端請求：指用戶端的通訊端提出串連請求，要串連的目標是伺服器端的通訊端。為此，用戶端的通訊端必須首先描述它要已連線的服務器的通訊端，指出伺服器端通訊端的地址和連接埠號碼，然後就向伺服器端通訊端提出串連請求。
連 接確認：當伺服器端通訊端監聽到或者說接收到用戶端通訊端的串連請求時，就響應用戶端通訊端的請求，建立一個新的線程，把伺服器端通訊端的描述發給客戶 端，一旦用戶端確認了此描述，雙方就正式建立串連。而伺服器端通訊端繼續處於監聽狀態，繼續接收其他用戶端通訊端的串連請求。
3.3、SOCKET串連與TCP串連
建立Socket串連時，可以指定使用的傳輸層協議，Socket可以支援不同的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行串連時，該Socket串連就是一個TCP串連。
3.4、Socket串連與HTTP串連
由 於通常情況下Socket串連就是TCP串連，因此Socket串連一旦建立，通訊雙方即可開始相互發送資料內容，直到雙方串連斷開。但在實際網路應用 中，用戶端到伺服器之間的通訊往往需要穿越多個中間節點，例如路由器、網關、防火牆等，大部分防火牆預設會關閉長時間處於非活躍狀態的串連而導致 Socket 串連斷連，因此需要通過輪詢告訴網路，該串連處於活躍狀態。
而HTTP串連使用的是“請求—響應”的方式，不僅在請求時需要先建立串連，而且需要用戶端向伺服器發出請求後，伺服器端才能回複資料。
很 多情況下，需要伺服器端主動向用戶端推送資料，保持用戶端與伺服器資料的即時與同步。此時若雙方建立的是Socket串連，伺服器就可以直接將資料傳送給 用戶端；若雙方建立的是HTTP串連，則伺服器需要等到用戶端發送一次請求後才能將資料傳回給用戶端，因此，用戶端定時向伺服器端發送串連請求，不僅可以 保持線上，同時也是在“詢問”伺服器是否有新的資料，如果有就將資料傳給用戶端。
這裡我們使用Socket實現一個聊天室的功能，關於伺服器這裡的就不介紹了。
一：再標頭檔中第一輸入資料流和輸出資料流和一個訊息數組

@interface ViewController (){NSInputStream *_inputStream;//對應輸入資料流NSOutputStream *_outputStream;//對應輸出資料流}@property (weak, nonatomic) IBOutlet NSLayoutConstraint *inputViewConstraint;@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITableView *tableView;@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *chatMsgs;//聊天訊息數組@end

懶載入這個訊息數組

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

二：實現輸入輸出資料流的監聽

-(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode{ NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);//    NSStreamEventOpenCompleted = 1UL << 0,//輸入輸出資料流開啟完成//    NSStreamEventHasBytesAvailable = 1UL << 1,//有位元組可讀//    NSStreamEventHasSpaceAvailable = 1UL << 2,//可以發放位元組//    NSStreamEventErrorOccurred = 1UL << 3,// 串連出現錯誤//    NSStreamEventEndEncountered = 1UL << 4// 串連結束    switch (eventCode) {      case NSStreamEventOpenCompleted:           NSLog(@"輸入輸出資料流開啟完成");          break;      case NSStreamEventHasBytesAvailable:            NSLog(@"有位元組可讀");          [self readData];          break;      case NSStreamEventHasSpaceAvailable:         NSLog(@"可以發送位元組");           break;      case NSStreamEventErrorOccurred:                       NSLog(@" 串連出現錯誤");          break;      case NSStreamEventEndEncountered:          NSLog(@"串連結束");          // 關閉輸入輸出資料流          [_inputStream close];          [_outputStream close];          // 從主運行迴圈移除            [_inputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];          [_outputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];           break;        default:           break;   }}

三：連結的伺服器

- (IBAction)connectToHost:(id)sender {    // 1.建立串連  NSString *host = @"127.0.0.1";    int port = 12345;   // 定義C語言輸入輸出資料流   CFReadStreamRef readStream;   CFWriteStreamRef writeStream;   CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);    // 把C語言的輸入輸出資料流轉化成OC對象    _inputStream = (__bridge NSInputStream *)(readStream);     _outputStream = (__bridge NSOutputStream *)(writeStream);     // 設定代理     _inputStream.delegate = self;    _outputStream.delegate = self;    // 把輸入輸入資料流添加到主運行迴圈     // 不添加主運行迴圈 代理有可能不工作     [_inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];    [_outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];  // 開啟輸入輸出資料流     [_inputStream open];   [_outputStream open]; }

四：登陸

- (IBAction)loginBtnClick:(id)sender {    // 登入    // 發送使用者名稱和密碼    // 在這裡做的時候，只發使用者名稱，密碼就不用發送    // 如果要登入，發送的資料格式為 "iam:zhangsan";    // 如果要發送聊天訊息，資料格式為 "msg:did you have dinner";    //登入的指令    NSString *loginStr = @"iam:zhangsan";    //把Str轉成NSData    NSData *data = [loginStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length]; }

五：讀取伺服器資料

#pragma mark 讀了伺服器返回的資料 -(void)readData{    //建立一個緩衝區 可以放1024個位元組    uint8_t buf[1024];    // 返回實際裝的位元組數     NSInteger len = [_inputStream read:buf maxLength:sizeof(buf)];    // 把位元組數組轉化成字串     NSData *data = [NSData dataWithBytes:buf length:len];     // 從伺服器接收到的資料     NSString *recStr =  [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];    NSLog(@"%@",recStr);     [self reloadDataWithText:recStr]; }

六：發送資料

 -(BOOL)textFieldShouldReturn:(UITextField *)textField{    NSString *text = textField.text;   NSLog(@"%@",text);    // 聊天資訊    NSString *msgStr = [NSString stringWithFormat:@"msg:%@",text];    //把Str轉成NSData    NSData *data = [msgStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];     // 重新整理表格    [self reloadDataWithText:msgStr];    // 發送資料    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];     // 發送完資料，清空textField    textField.text = nil;    return YES;}

七：實現資料的顯示，並且每發送一次訊息都會滾動到對應的位置

 -(void)reloadDataWithText:(NSString *)text{    [self.chatMsgs addObject:text];    [self.tableView reloadData];    // 資料多，應該往上滾動    NSIndexPath *lastPath = [NSIndexPath indexPathForRow:self.chatMsgs.count - 1 inSection:0];    [self.tableView scrollToRowAtIndexPath:lastPath atScrollPosition:UITableViewScrollPositionBottom animated:YES]; } #pragma mark 表格的資料來源 -(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：監聽鍵盤的改變

  // 監聽鍵盤    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(kbFrmWillChange:) name:UIKeyboardWillChangeFrameNotification object:nil]; }-(void)kbFrmWillChange:(NSNotification *)noti{    NSLog(@"%@",noti.userInfo);   // 擷取視窗的高度    CGFloat windowH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;    // 鍵盤結束的Frm    CGRect kbEndFrm = [noti.userInfo[UIKeyboardFrameEndUserInfoKey] CGRectValue];      // 擷取鍵盤結束的y值    CGFloat kbEndY = kbEndFrm.origin.y;    self.inputViewConstraint.constant = windowH - kbEndY; }