iOS socket网络编程实例详解

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相关概念

socket是一个针对TCP和UDP编程的接口，你可以借助它建立TCP连接等。socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口。

socket连接：socket连接就是所谓的长连接，理论上客户端和服务器端一旦建立起连接将不会主动断掉；但是由于各种环境因素可能会是连接断开，比如说：服务器端或客户端主机down了，网络故障，或者两者之间长时间没有数据传输，网络防火墙可能会断开该连接以释放网络资源。所以当一个socket连接中没有数据的传输，那么为了维持连接需要发送心跳消息~~具体心跳消息格式是开发者自己定义的。

TCP连接的三次握手:

第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”。

socket建立网络连接的步骤

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

1。服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

2。客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

3。连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

BSD socket

BSD socket:完全由c语言实现，并且可以在Objective-C代码中使用。

优点：不同平台中易于移植

缺点：

无法访问操作系统内建的网络特性（比如系统范围的VPN）。
更糟糕的是初始化socket连接并不会自动打开设备的Wi-Fi或是蜂窝网络，无线网络会智能的关闭以节省电池电量，任何通信连接都会失败，除非其他网络进程激活了无线网。

CFNetwork对BSD Socket的分装可以激活设备的无线网，所以几乎所有场景都建议使用CFNetwork而不是BSD Socket.

最常用的API:

1.int socket(int, int, int)：创建并初始化新的socket，如果成功放回一个文件描述符，如果失败返回0。

2.int bind(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：为指定的地址与端口号分配socket。

3.int listen(int, int) __DARWIN_ALIAS(listen)：用于服务端监听客户端

4.int accept(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)：接受连接请求，将客户端地址存储到clientAddress中。

5.int connect(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：连接到指定的服务器。

6.ssize_t send(int, const void *, size_t, int)：在socket上最多发送XX数据。

7.ssize_t recv(int, void *, size_t, int)：在socket上最多读取XX数据。

……

服务端逻辑：如果接收到客户端发送过来”1”，那么回复”你猜！”；客户端发送过来”2”，那么回复”谢谢！”；客户端发送过来”3”，那么回复”对不起！”；客户端发送过来”4”，那么回复”好的！”；客户端发送过来其他的内容，那么一半概率原样回复，一半概率回复”不知道你在说什么！”。

创建服务端：

1.创建socket

struct sockaddr_in server_addr;
 server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 server_addr.sin_family = AF_INET;//AF_INET互联网地址簇
 server_addr.sin_port = htons(port);
 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(address);
 bzero(&server_addr.sin_zero, 8);
 //创建socket
 int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有链接
 if (server_socket == -1) {
  perror("socket error!");
  return 1;
 }

2.绑定socket：将创建的socket绑定到本地的IP地址和端口，此socket是半相关的，只是负责侦听客户端的连接请求，并不能用于和客户端通信

 int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
 if (bind_result == -1) {
  perror("bind error!");

  return 1;
 }

3.listen侦听

 if (listen(server_socket, 5)) {
  perror("listen error!");
  return 1;
 }

4.接受客户端连接

int client_socket;
 socklen_t address_len;
 struct sockaddr_in client_address;
 for (; ; ) {
  address_len = sizeof(client_address);
  client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_address, &address_len);
  //1.使用多线程
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
   //这个函数进行数据操作
   str_echo(client_socket);
  });
 }

5.接收和发送数据

 char buf[1024];
 while (1) {
  bzero(buf, 1024);
  long byte_num = recv(socket, buf, 1024, 0);
  if (byte_num < 0) {
   return;
  }
  buf[byte_num] = '\0';
  printf("client said:%s\n", buf);
  char *result;
  NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
  if ([str isEqualToString:@"1"]) {
   result = "你猜！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"2"])
  {
   result = "谢谢！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"3"])
  {
   result = "对不起！";
  }
  else if ([str isEqualToString:@"4"])
  {
   result = "好的！";
  }
  else
  {
   if (arc4random()%2 == 0) {
    result = "不知道你在说什么！";
   }
   else
   {
    result = buf;
   }
  }
  send(socket, result, 1024, 0);
 }

创建客户端：

struct sockaddr_in server_addr;
 server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
 server_addr.sin_family = AF_INET;
 server_addr.sin_port = htons(11332);
 server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);
 int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 if (server_socket == -1) {
  perror("socket error");
  return 1;
 }
 char receive_msg[1024];
 char reply_msg[1024];
 if (connect(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == 0) {
  //connect 成功之后，其实系统将你创建的socket绑定到一个系统分配的端口上，且其为全相关，包含服务器端的信息，可以用来和服务器端进行通信。
  while (1) {
   bzero(reply_msg, 1024);
   printf("replay:");
   scanf("%s", reply_msg);
   if (send(server_socket, reply_msg, 1024, 0) == -1) {
    perror("send error!");
    return 1;
   }
   bzero(receive_msg, 1024);
   long byte_num = recv(server_socket, receive_msg, 1024, 0);
   receive_msg[byte_num] = '\0';
   printf("server said:%s\n", receive_msg);
  }
 }
 return 0;

NSStream 读写文件

Cocoa