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iOS开发网络篇–Socket编程


一、网络各个协议:TCP/IP、SOCKET、HTTP等

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层,是网络工程师所研究的对象;

传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层,是用户所面向和关心的内容。

http协议对应于应用层

tcp协议对应于传输层

ip协议对应于网络层

三者本质上没有可比性。  何况HTTP协议是基于TCP连接的。

TCP/IP是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输;而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。

我们在传输数据时,可以只使用传输层(TCP/IP),但是那样的话,由于没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用应用层 协议,应用层协议很多,有HTTP、FTP、TELNET等等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。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。

二、Http和Socket连接区别

相信不少初学手机联网开发的朋友都想知道Http与Socket连接究竟有什么区别,希望通过自己的浅显理解能对初学者有所帮助。

2.1、TCP连接

要想明白Socket连接,先要明白TCP连接。手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“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”(过程就不细写

了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开)

2.2、HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransferProtocol )是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

1)在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。

2)在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTTP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断地向服务器发起连接请求。通常的

做法是即时不需要获得任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端“下线”,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

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协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。

应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

3.2 、建立socket连接

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。

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。

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。

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。

3.3、SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

3.4、Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接,因此Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。但在实际网络应用

中,客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点,例如路由器、网关、防火墙等,大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致

Socket 连接断连,因此需要通过轮询告诉网络,该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式,不仅在请求时需要先建立连接,而且需要客户端向服务器发出请求后,服务器端才能回复数据。

很多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给

客户端;若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端,因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以

保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。

这里我们使用Socket实现一个聊天室的功能,关于服务器这里的就不介绍了

一:在头文件中第一输入流和输出流和一个消息数组

@interfaceViewController (){

    NSInputStream *_inputStream;//对应输入流

    NSOutputStream *_outputStream;//对应输出流

}

@property (weaknonatomicIBOutlet NSLayoutConstraint *inputViewConstraint;

@property (weaknonatomicIBOutlet UITableView *tableView;

@property (nonatomicstrongNSMutableArray *chatMsgs;//聊天消息数组

@end

懒加载这个消息数组

-(NSMutableArray *)chatMsgs{

if(!_chatMsgs) {

    _chatMsgs =[NSMutableArray array];

}

return_chatMsgs;
}

二:实现输入输出流的监听

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

NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);

//NSStreamEventOpenCompleted = 1UL << 0,//输入输出流打开完成//NSStreamEventHasBytesAvailable = 1UL << 1,//有字节可读//NSStreamEventHasSpaceAvailable = 1UL << 2,//可以发放字节//NSStreamEventErrorOccurred = 1UL << 3,//连接出现错误//NSStreamEventEndEncountered = 1UL << 4//连接结束

switch(eventCode) {

    caseNSStreamEventOpenCompleted:

    NSLog(@"输入输出流打开完成");

    break;

    caseNSStreamEventHasBytesAvailable:

    NSLog(@"有字节可读");

    [self readData];

    break;

    caseNSStreamEventHasSpaceAvailable:

    NSLog(@"可以发送字节");

    break;

    caseNSStreamEventErrorOccurred:

    NSLog(@"连接出现错误");

    break;

    caseNSStreamEventEndEncountered:

    NSLog(@"连接结束");

    //关闭输入输出流

    [_inputStream close];

    [_outputStream close];

    //从主运行循环移除

    [_inputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    [_outputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    break;

    default:

    break;

}

}

三:链接服务器

- (IBAction)connectToHost:(id)sender {

    //1.建立连接

    NSString *host =@"127.0.0.1";

    intport =12345;

    //定义C语言输入输出流

    CFReadStreamRef readStream;

    CFWriteStreamRef writeStream;

    CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);

    //把C语言的输入输出流转化成OC对象

    _inputStream = (__bridge NSInputStream *)(readStream);

    _outputStream = (__bridge NSOutputStream *)(writeStream);

    //设置代理

    _inputStream.delegate=self;

    _outputStream.delegate=self;

    //把输入输入流添加到主运行循环

    //不添加主运行循环 代理有可能不工作

    [_inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    [_outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    //打开输入输出流

    [_inputStream open];

    [_outputStream open];

}

四:登陆

- (IBAction)loginBtnClick:(id)sender {

    //登录

    //发送用户名和密码

    //在这里做的时候,只发用户名,密码就不用发送

    //如果要登录,发送的数据格式为 "iam:zhangsan";

    //如果要发送聊天消息,数据格式为 "msg:did you have dinner";

    //登录的指令11NSString *loginStr =@"iam:zhangsan";

    //把Str转成NSData

    NSData *data =[loginStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];

}

五:读取服务器数据

#pragmamark 读了服务器返回的数据

    -(void)readData{

    //建立一个缓冲区 可以放1024个字节

    uint8_t buf[1024];

    //返回实际装的字节数

    NSInteger len = [_inputStream read:buf maxLength:sizeof(buf)];

    //把字节数组转化成字符串

    NSData *data =[NSData dataWithBytes:buf length:len];

    //从服务器接收到的数据

    NSString *recStr =[[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSLog(@"%@",recStr);

    [self reloadDataWithText:recStr];

}

六:发送数据

-(BOOL)textFieldShouldReturn:(UITextField *)textField{

    NSString *text =textField.text;

    NSLog(@"%@",text);

    //聊天信息

    NSString *msgStr = [NSString stringWithFormat:@"msg:%@",text];

    //把Str转成NSData10NSData *data =[msgStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    //刷新表格

    [self reloadDataWithText:msgStr];

    //发送数据

    [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];

    //发送完数据,清空textField

    textField.text =nil;

    returnYES;

}

七:实现数据的显示,并且每发送一次消息都会滚动到对应的位置

-(void)reloadDataWithText:(NSString *)text{

    [self.chatMsgs addObject:text];

    [self.tableView reloadData];

    //数据多,应该往上滚动

    NSIndexPath *lastPath = [NSIndexPath indexPathForRow:self.chatMsgs.count -1inSection:0];

    [self.tableView scrollToRowAtIndexPath:lastPath atScrollPosition:UITableViewScrollPositionBottom animated:YES];

}

#pragmamark 表格的数据源

-(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{

    returnself.chatMsgs.count;

}

- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath

{

    staticNSString *ID =@"Cell";

    UITableViewCell *cell =[tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:ID];

cell.textLabel.text =self.chatMsgs[indexPath.row];

    returncell;

}

-(void)scrollViewWillBeginDragging:(UIScrollView *)scrollView{

    [self.view endEditing:YES];

}

八:监听键盘的改变

//监听键盘

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(kbFrmWillChange:) name:UIKeyboardWillChangeFrameNotificationobject:nil];

}

-(void)kbFrmWillChange:(NSNotification *)noti{

    NSLog(@"%@",noti.userInfo);

    //获取窗口的高度

    CGFloat windowH =[UIScreen mainScreen].bounds.size.height;

//键盘结束的Frm

    CGRect kbEndFrm =[noti.userInfo[UIKeyboardFrameEndUserInfoKey]     
CGRectValue];

    //获取键盘结束的y值

    CGFloat kbEndY =kbEndFrm.origin.y;

    self.inputViewConstraint.constant = windowH -kbEndY;

}
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