前言

开发的很多项目都用到了Socket长链接，使用场景是即时性和主动性的请求需求。

本文的学习过程

1.Socket的位置和理解

2.Socket通讯过程 && Stream流的学习

3.iOS的Socket开发

1.Socket的位置和理解

Socket的理解

socket的位置

网络七层架构

Socket的位置

socket（套接字）是抽象出来的接口，是一个通信链的句柄，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。

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，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。

2.Socket的两种协议

TCP：面向连接、传输可靠(保证数据正确性,保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢，建立连接需要开销较多(时间，系统资源)。

UDP：面向非连接、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快。（类似广播）

Socket通讯过程图解

Socket运行中的C函数

1.创建套接字

Socket(af,type,protocol)//建立地址和套接字的联系

bind(sockid, local addr, addrlen)//服务器端侦听客户端的请求

listen( Sockid ,quenlen)//建立服务器/客户端的连接 (面向连接TCP）

2.客户端请求连接

Connect(sockid, destaddr, addrlen)//服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户连接请求

newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)//发送/接收数据

3.面向连接：

send(sockid, buff, bufflen)

recv()

4.面向无连接：             5.释放套接字    close(socked)

endto(sockid,buff,…,addrlen)

recvfrom()

3.iOS的Socket开发

1.CFNetwork理解（OC底层的流）

CFNetWork是苹果提供的位于 Core Foundation 中的一个基于C的底层框架，是对更底层OS层BSD socket的封装

CFNetWork主要依赖俩个API，CFSocket 和 CFStream，CFSocket主要用于网络底层的通信，而CFStream包括CFReadStream 和 CFWriteStream，分别用于对Socket的读取和写入。

CFStream，流，是一个在搭建的通讯通道里连续传送的字节序列。steam是单向的，所以有必要建立input（read） stream和output（write） stream。

PS：

AFNetworking 使用NSStream

WebSocket 使用NSStream（H5一种协议，SocketRocket）

 

NSStream是一个基类，在Cocoa中它有两个子类NSInputStream和INOutputStream。分别对应输入和输出流。流提供了一种简单的方式在不同和介质中交换数据，这种交换方式是与设备无关的。你可以创建一个流通过NSData,File,SocketData，在处理大数据的时候，使用流就可以边读边处理。Cocoa中的流对象与Core Foundation中的流对象是对应的。我们可以通过toll-free桥接方法来进行相互转换。NSStream、NSInputStream和NSOutputStream分别对应CFStream、CFReadStream和CFWriteStream。

NSStream比CFStream有更高的扩展性，例如创建一个获得它读到的数据的长度，或者你能够做一个子类，它的实例化对象能够从它们的流里寻找，发回已读字节。NSStream有它自己一套的必需重写方法，如NSInputStream和NSOutputStream。

 

NSStream的使用过程

1.Input流（读，从流中读出数据）

1.从数据源创建和初始化一个NSInputStream实例

2.将输入流对象配置到一个run loop，open the stream

3. 通过流对象的delegate函数处理事件

4. 当所有数据读完，关闭流

一，使用流对象的准备工作

在使用NSInputStream对象之前你必须有流的数据源，数据源的类型可以是文件，NSData对象，或者一个网络套接字。(前3步)如下

 data = [NSMutableData data];

    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"test1" ofType:@"txt"];

    NSInputStream *inputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:filePath];

    inputStream.delegate = self;

    [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

   [inputStream open];

在你open stream之前，将该对象配置到一个run loop接收stream events。这样，当流中没有数据可读时可以避免delegate阻塞。如果流是发生在另一个线程，你需要确认该流对象是配置在哪个线程的run loop中，不应该在别的线程来处理流！最后Open，开始流！！！

二，处理Stream Events（协议方法）

open 流对象后，流对象会一直向其delegate发送stream:handleEvent: 消息直到到达了流对象的末尾。这些消息的参数中包含一个指示流事件类型的NSStreamEvent常量。对NSInputStream对象而言，最常用的事件类型是NSStreamEventOpenCompleted，NSStreamEventHasBytesAvailable，NSStreamEventEndEncountered。我们尤其感兴趣的应该是NSStreamEventHasBytesAvailable事件。下面的例子就是一个处理NSStreamEventHasBytesAvailable事件的好的方法：

以下例子包括了输入流和输出流的处理方法(便于同学们直接拷贝使用&整体了解)。

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

    switch (eventCode){

        case NSStreamEventHasBytesAvailable:{

            uint8_t buf[2048];

            NSInteger len = 0;

            len = [(NSInputStream *)aStream read:buf maxLength:2048];  // 读取数据

            if (len) {

                [data appendBytes:buf length:len];

            } else {

                NSLog(@"没有buffer");

            }

        }

        break;

        case NSStreamEventEndEncountered:{

            [aStream close];

        }

        break;

        case NSStreamEventHasSpaceAvailable:{

            NSInteger bufSize = 2048;

            uint8_t buf[bufSize];

            [data getBytes:buf length:bufSize];

            NSOutputStream *writeStream = (NSOutputStream *)aStream;

            NSInteger len = [writeStream write:buf maxLength:sizeof(buf)];

            [data setLength:0];

            self.location += len;

            if (self.location>self.fileSize) {

                NSLog(@"NSStreamEventEndEncountered");

                [aStream close];

            }

        }

        break;

        default:

        break;

    }

}

 

这里声明了一个大小为2048的buf，（PS：然后将它缓存在一个可变的data里（viewdidload的时候实例化了），这个data为演示使用！！！）调用read:maxLength:函数从stream中读取指定大小的数据到buf中，如果读取成功，delegate将会将读取到的数据添加到NSMutableData对象_data中。

三，处理stream object

当NSInputStream对象到达steam的末尾的时候，它会向stream:handleEvent:函数发送一个NSStreamEventEndEncountered事件类型常量，这里应该需要关闭流！！

  case NSStreamEventEndEncountered:{

            [aStream close];

        }

2.output流（写，将数据写入流）

1，创建和初始化一个NSOutputSteam实例，设置写的路径，并且设置它的delegate。

2，将这个流对象布置在一个runloop上并且open the stream。

3，处理流对象向其delegate发送的事件消息。

4，如果流对象向内存中写入了数据，那么可以通过使用NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey属性获取数据。

5，当没有数据可供写入时，清理流对象。

使用NSOutputStream对象之前你必须指定数据写入的流的目标位置，输出流对象的目标位置可以是file，C buffer， application memory，network socket

 NSString *doc = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory,NSUserDomainMask, YES) lastObject];

    NSString *outputPath = [doc stringByAppendingPathComponent:@"local.txt"];

    NSLog(@"----path--->%@",doc);

    NSOutputStream *writeStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:outputPath append:YES];

    [writeStream setDelegate:self];

    [writeStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

    [writeStream open];

本例可以获取文件数据的长度

NSDictionary *fileAttributes = [[NSFileManager defaultManager]attributesOfItemAtPath:filePath error:nil];

    unsigned long long length = [fileAttributes fileSize];

    self.fileSize = length;

当流对象有 有空间可供数据写入 之类的与流有关的事件消息发送时，delegate会收到从NSOutputStream对象发送来的消息。

将流放在一个runloop上，当流对象不能接收更多数据的时候，可以使delegate避免阻塞。如果流是发生在另一个线程，你需要确认该流对象是配置在哪个线程的run loop中，不应该在别的线程来处理流！最后Open，开始流！！！开始数据项NSOutputStream对象传送。

二，处理 Stream Events

开启NSOutputStream后，只要delegate持续向流对象写入数据，流对象就是一直向其delegate发送stream:handleEvent:消息，直到到达了流的末尾。

全部代码已在上面演示

case NSStreamEventHasSpaceAvailable:{
…}

//判断长度，已经没有
if (self.location>self.fileSize) {
…
}

当在向stream中写数据时NSOutputStream对象发生错误，它会停止streaming并且使用NSStreamEventErrorOccurred消息通知其delegate。

通过向NSOutputStream对象发送propertyForKey:消息获取从流向内存中写入的数据，设定key的值为NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey，该stream object将数据返回到一个NSData对象中。

仿Socket通讯，NSStreamSocket（Stream实现Socket的传输功能）

CFReadStreamRef readStream;

    CFWriteStreamRef writeStream;

    CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (CFStringRef)@"172.16.4.26", PORT, &readStream, &writeStream);    _inputStream = (__bridge_transfer NSInputStream *)readStream;

    _outputSream = (__bridge_transfer NSOutputStream *)writeStream;

    [_inputStream setDelegate:self];

    [_outputSream setDelegate:self];

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

    [_outputSream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    [_inputStream open];

    [_outputSream open];

在iOS开发中，一般使用第三方的Socket框架实现Socket通讯功能。

CocoaAsyncSocket

CocoaAsyncSocket支持tcp和udp。其中：

AsyncSocket类是支持TCP的

AsyncUdpSocket是支持UDP的

AsyncSocket是封装了CFSocket和CFSteam的TCP/IP socket网络库

支持基于IPV4和IPV6的TCP流

AsyncUdpSocket是UDP/IP socket网络库，包装自CFSocket

使用过程

链接成功回调协议方法

- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port{

    NSLog(@"did connect to host");

}

协议中的回调方法获取数据。。。。

- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{

    NSLog(@"did read data");

}

发送数据

AsyncSocket *socket=[[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];

    [socket connectToHost:@"www.baidu.com" onPort:80 error:nil];

    [socket readDataWithTimeout:3 tag:1];

    [socket writeData:[@"GET / HTTP/1.1\n\n" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:3 tag:1];

网络数据传输

Wireshark捉包

仔细观察，我们能找到源IP，源端口，目标IP，目标端口 和数据 等信息

那么在实际的应用过程中，前端需要做什么？

1.编译数据／序列化，反编译数据／逆序列化

2.数据缓冲，防止丢包，粘包导致数据错误

3.异常断开重连机制（包括网络错误，网络环境变化）

4.发送心跳包，保证长链接

5.过滤心跳包响应数据

6.申请链接&&主动断开链接

普通的数据包格式（参考）

总结

本文从Socket认识开始，进入了流Stream的学习，再返回实际使用中，常用的第三方框架CocoaSocket的学习！增加了对网络Socket通讯过程的认识！

实际使用过程，还是用CocoaSocket框架！！！！