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iOS 网络编程:socket

时间:2016-05-08 11:46:37      阅读:216      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1 Socket基础

      在IOS中,根据不同的语言环境可以使用不同的方法来创建socket连接。

1) 在Objective-C语言环境使用NSStream类API

  • 如果知道远程主机的DNS或者是IP地址,那么可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost 或者函数 CFStreamCreatePairWithSocketToCFHost创建core foundation的连接,然后将CFStream对象toll-free bridged转换为NSStream 对象。
  • 也可以传递给CFStreamCreatePairWithSocketToNetService函数一个CFNetServiceRef对象,来创建一个到Bonjour 服务器上的连接。

2) 在C语言环境使用CFStream类API

      可以使用低级别的CFStream API来创建socket连接,这种方式与NSStream API的使用方式一样,也是通过三个函数来创建与远程主机的socket连接:CFStreamCreatePairWithSocketToHostCFStreamCreatePairWithSocketToCFHostCFStreamCreatePairWithSocketToNetService。只是不需要将其转换为NSStream 对象,其使用方式与第1种类似。  

3) 在跨平台环境使用POSIX调用

      也可以使用POSIX类型的socket连接,但是如果在OS X 和iOS系统中,应避免使用这种方式,因为其使用方式非常繁琐。特别是不要在GUI主线程中使用同步方式的POSIX连接,因为这样会影响用户体验。

2 BSD Socket

2.1 简介

      UNIX内核加入TCP/IP协议的时候,便在系统中引入了一种新的IO操作,只不过由于网络连接的不可靠性,所以网络IO比本地设备的IO复杂很多。这一系列的接口叫做BSD Socket API,当初由伯克利大学研发,最终成为网络开发接口的标准。 网络通信从本质上讲也是进程间通信,只是这两个进程一般在网络中不同计算机上。

      由于本文重点是讨论IOS的socket编程,并且Apple官网也不推荐使用BSD socket编程,所以这里只稍微纪录,若需详细研究可以参考《UNIX网络编程卷1:套接字联网API(第3版)》和另一篇笔记《Socket知识整理》。

2.2 基本程序

      socket连接由TCP和UDP两种类型,而TCP的使用频率较高,下面参考《UNIX网络编程卷1:套接字联网API(第3版)》的基本TCP连接图,实现一个简单的例子,其中这个例子是UNIX程序,即在MAC系统中也可正确执行。

技术分享

图 21 基本TCP客户端/服务器socket连接图

2.2.1 Client端程序

 1 #include <stdio.h> 
 2 #include <netinet/in.h> 
 3 #include <sys/socket.h> 
 4 #include <arpa/inet.h> 
 5 #include <string.h> 
 6  
 7 int main (int argc, const char * argv[]) 
 8 { 
 9     struct sockaddr_in server_addr; 
10     server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in); 
11     server_addr.sin_family = AF_INET; 
12     server_addr.sin_port = htons(11332); 
13     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 
14     bzero(&(server_addr.sin_zero),8); 
15      
16     int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
17     if (server_socket == -1) { 
18         perror("socket error"); 
19         return 1
20     } 
21     char recv_msg[1024]; 
22     char reply_msg[1024]; 
23      
24     if (connect(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in))==0)  { 
25         //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。 
26         while (1) { 
27             bzero(recv_msg, 1024); 
28             bzero(reply_msg, 1024); 
29             long byte_num = recv(server_socket,recv_msg,1024,0); 
30             recv_msg[byte_num] = \0
31             printf("server said:%s\n",recv_msg); 
32              
33             printf("reply:"); 
34             scanf("%s",reply_msg); 
35             if (send(server_socket, reply_msg, 10240) == -1) { 
36                 perror("send error"); 
37             } 
38         }    
39     }      
40     return 0
41 }

 

2.2.2 Server端程序

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <netinet/in.h>
 3 #include <sys/socket.h>
 4 #include <arpa/inet.h>
 5 #include <string.h>
 6 
 7 int main (int argc, const char * argv[])
 8 {
 9     struct sockaddr_in server_addr;
10     server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
11     server_addr.sin_family = AF_INET;//Address families AF_INET互联网地址簇
12     server_addr.sin_port = htons(11332);
13     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
14     bzero(&(server_addr.sin_zero),8);
15 
16     //创建socket
17     int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有连接
18     if (server_socket == -1) {
19         perror("socket error");
20         return 1;
21     }
22 
23     //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
24     int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
25     if (bind_result == -1) {
26         perror("bind error");
27         return 1;
28     }
29 
30     //listen侦听 第一个参数是套接字,第二个参数为等待接受的连接的队列的大小,在connect请求过来的时候,完成三次握手后先将连接放到这个队列中,直到被accept处理。如果这个队列满>了,且有新的连接的时候,对方可能会收到出错信息。
31     if (listen(server_socket, 5) == -1) {
32         perror("listen error");
33         return 1;
34     }
35 
36     struct sockaddr_in client_address;
37     socklen_t address_len;
38     int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);
39     //返回的client_socket为一个全相关的socket,其中包含client的地址和端口信息,通过client_socket可以和客户端进行通信。
40     if (client_socket == -1) {
41         perror("accept error");
42         return -1;
43     }
44 
45     char recv_msg[1024];
46     char reply_msg[1024];
47 
48     while (1) {
49         bzero(recv_msg, 1024);
50         bzero(reply_msg, 1024);
51 
52         printf("reply:");
53         scanf("%s",reply_msg);
54         send(client_socket, reply_msg, 10240);
55 
56         long byte_num = recv(client_socket,recv_msg,1024,0);
57         recv_msg[byte_num] = \0;
58         printf("client said:%s\n",recv_msg);
59 
60     }
61 
62     return 0;
63 }

 

3 NSStream Socket

3.1 Cocoa Streams

3.1.1 NSStream相关类

         Cocoa Streams包含三个相关的类: NSStream、NSInputStream 和NSOutputStream。

  • NSStream:是个抽象类,定义了一些基本属性和方法;
  • NSInputStream:是NSStream的子类,可通过它从NSData、File和socket中读取数据流
  • NSOutputStream:也是NSStream的子类,可通过它将数据流写入NSData、File和socket。

 

技术分享

图 31 NSInputStream和NSOutputStream数据转换图

3.1.2 NSStreamDelegate

      还可以给stream对象设置Delegate(NSStreamDelegate),如果没有精确了给stream指定Delegate,那么默认将Delegate设置为其自己。

NSStreamDelegate只有一个方法:

- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode;

         NSStreamEvent有多种类型,主要的是NSStreamEventHasBytesAvailable,表示已经可以从输入stream对象中读取数据了,或是写入的数据已经被接收了。

3.1.3 与CFStream比较

     NSStream是基于CFStream创建的,所以可以将NSInputStream 和NSOutputStream转换为CFWriteStream 和CFReadStream。虽然NSStream和CFStream非常相似,但是它们仍有所不同,NSStream是Cocoa API,它是通过设置delegate类实现异步行为CFStream是Core Foundation API,它是通过设置回调函数来实现异步的行为

3.2 通过NSInputStream 读数据

      在Cocoa中,通过NSInputStream对象读数据,可以分为如下步骤完成:

       a) 从数据源创建初始化一个NSInputStream对象;

       b) 配置run loop打开stream对象;

       c) 响应NSInputStream事件NSStreamDelegate

       d) 关闭NSInputStream对象。

如下例子是打开一个Document目录下的文件"theFile.txt",该文件预先创建好的。

 1 - (void)viewDidLoad {
 2 [super viewDidLoad];
 3     NSArray *document = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, true);
 4     NSString *myDocPath = [document objectAtIndex:0];
 5     NSString* fileName = [myDocPath stringByAppendingPathComponent:@"theFile.txt"];
 6     
 7     [self setUpStreamForFile:fileName];
 8 }
 9 
10 - (void)setUpStreamForFile:(NSString *)path { //自定义方法,初始化input Stream,并启动读文件
11     NSInputStream *iStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:path];
12     [iStream setDelegate:self];
13     [iStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
14     [iStream open];
15 }
16 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode { //实现协议方法,响应事件。
17     NSMutableData *_data;
18     switch(eventCode) {
19         case NSStreamEventHasBytesAvailable:
20         {
21             uint8_t buf[1024];
22             unsigned int len = 0;
23 len = [(NSInputStream *)stream read:buf maxLength:1024];    //当有可读数据时,才开始读。
24 printf("%s\n",buf);
25              break;
26         }
27         case NSStreamEventEndEncountered:
28         {
29             [stream close];
30             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
31             stream = nil; 
32             break;
33         }
34     }
35 }

3.3 通过NSOutputStream写数据

      在Cocoa中,通过NSOutputStream对象写数据,可以分为如下步骤完成:

       a) 从数据源创建初始化一个NSOutputStream对象;

       b) 配置run loop打开stream对象

       c) 响应NSOutputStream事件NSStreamDelegate

       d) 关闭NSOutputStream对象。

 

如下例子是打开一个Document目录下的文件"theFile.txt",并将数据写入该文件中。

 1 - (void)viewDidLoad {
 2     [super viewDidLoad];
 3     NSArray *document = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, true);
 4     NSString *myDocPath = [document objectAtIndex:0];
 5     NSString* fileName = [myDocPath stringByAppendingPathComponent:@"theFile.txt"];
 6     
 7     [self createOutputStream:fileName]; 
 8 }
 9 
10 - (void)createOutputStream:(NSString *)path
11 {
12     NSOutputStream* oStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:path append:true];
13     [oStream setDelegate:self];
14     [oStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
15     [oStream open];
16 }
17 
18 - (void)setUpStreamForFile:(NSString *)path {
19     NSInputStream *iStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:path];
20     [iStream setDelegate:self];
21     [iStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
22     [iStream open];
23 }
24 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
25 {
26     NSOutputStream *oStream = stream;
27     switch(eventCode) {
28         case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
29         {
30             uint8_t buf[]="hello my lover";
31             unsigned int len = strlen(buf)+1;
32             [oStream write:(const uint8_t *)buf maxLength:len];
33             [oStream close];
34             break;
35         }
36         case NSStreamEventEndEncountered:
37         {
38             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
39             oStream = nil; 
40             break;
41         }
42     }
43 }

 

3.4 建立socket stream

3.4.1 实现原理

      由于NSStream类不支持在IOS平台上创建socket连接,而CFStream支持在IOS平台的socket行为。所以若知道远程主机的DNS或者是IP地址,可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数来创建socket连接,通过该函数创建了CFStream类型为全双工的socket连接,接着可以利用toll-free bridge,将CFStream对象转换为NSStream对象

      CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数是基于TCP协议创建的socket连接,其函数原型是:

void CFStreamCreatePairWithSocketToHost(CFAllocatorRef alloc, CFStringRef host, UInt32 port, CFReadStreamRef *readStream, CFWriteStreamRef *writeStream);

 

      通过NSStream对象进行Socket通信,与通过NSStream进行IO操作的步骤基本一样:

       a) 创建NSStream对象,通过CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数创建CFReadStreamRef 和CFWriteStreamRef 对象;继而将两者转换为NSInputStreamNSOutputStream 对象;

       b) 配置run loop打开NSInputStream NSOutputStream对象

       c) 响应事件,在Delegate中响应不同的信号;

       d) 关闭NSStream对象。

3.4.2 示例

      如下是由NSStream实现的socket client,其中socket server可以使用2章节的例子配合测试。实现的功能是进行client和server消息的收发。

1 - (void)viewDidLoad { //该方法是IOS的入口方法。
2     [super viewDidLoad];
3     NSString *urlStr = [NSString stringWithFormat:@"127.0.0.1"];
4     [self searchForSite:urlStr]; 
5 }

 

 1 - (IBAction)searchForSite:(NSString *)urlStr //该方法实现的功能是创建socket连接,并启动对socket描述符进行监听。
 2 {
 3         CFReadStreamRef readStream;
 4         CFWriteStreamRef writeStream;
 5         //该方法就是通过CFStream创建的socket连接
 6         CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)urlStr, 11332, &readStream, &writeStream);
 7         
 8         NSInputStream *inputStream = (__bridge_transfer NSInputStream *)readStream;     //实现转换
 9         NSOutputStream *outputStream = (__bridge_transfer NSOutputStream *)writeStream;//实现转换
10        
11         [inputStream setDelegate:self];  //设置代理
12         [outputStream setDelegate:self];
13 
14         [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
15         [outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
16 
17         [inputStream open];
18         [outputStream open];
19         
20         /* Store a reference to the input and output streams so that they don‘t go away.... */
21     }
22 }

 

 1 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode //该方法是NSStreamDelegate协议方法,对事件的响应方法
 2 
 3     switch(eventCode) {
 4         case NSStreamEventHasSpaceAvailable:   //可写的事件响应处理
 5         {
 6             NSOutputStream *oStream = stream;//因NSStream不能调用write方法,故需强制转换为NSOutputStream。
 7             uint8_t buf[]="hello socket";
 8             unsigned int len = strlen(buf)+1;
 9             [oStream write:(const uint8_t *)buf maxLength:len];
10             break;
11         }
12         case NSStreamEventEndEncountered:  //结束事件
13         {
14             [stream close];
15             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
16             stream = nil; // stream is ivar, so reinit it
17             break
18         }
19         case NSStreamEventNone:
20         {
21             break;
22         }
23         case NSStreamEventOpenCompleted:  //打开完成事件
24         {
25             NSLog(@"NSStreamEventOpenCompleted");
26             break;
27         }
28         case NSStreamEventErrorOccurred:  //错误发生事件
29         {
30             NSError *theError = [stream streamError];
31             NSLog(@"Error %i: %@", [theError code], [theError localizedDescription]);
32             [stream close];
33             break;
34         }
35         case NSStreamEventHasBytesAvailable:  //可读的事件响应处理
36         {
37             NSMutableData *_data;
38             uint8_t buf[1024];
39             unsigned int len = 0;
40             len = [(NSInputStream *)stream read:buf maxLength:1024]; 
41             if(len) {
42                 [_data appendBytes:(const void *)buf length:len];
43                 printf("%s\n",buf);
44             } else {
45                 NSLog(@"no buffer!");
46             }
47             break;
48         }     
49     }
50 }

 

4 参考文献

      [1] Stream Programming Guide.

      [2] Networking Programming Topics

 

iOS 网络编程:socket

标签:

原文地址:http://www.cnblogs.com/hlwfirst/p/5470079.html

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