iOS开发教程Socket的原理和使用.doc

/iOS开发教程Socket的原理和使用1. iOS网络编程层次结构iOS网络编程层次结构分为三层，从上往下依次为：- Cocoa层：NSURL，Bonjour，Game Kit，WebKit- Core Foundation层：基于C 的CFNetwork 和CFNetServices- OS层：基于C 的BSD SocketCocoa层：是最上层的基于Objective-C 的API，比如URL访问，NSStream，Bonjour，GameKit等，这是大多数情况下我们常用的API。Cocoa 层是基于Core Foundation 实现的。Core Foundation层：因为直接使用socket 需要更多的编程工作，所以苹果对OS 层的socket 进行简单的封装以简化编程任务。该层提供了CFNetwork 和CFNetServices，其中CFNetwork 又是基于CFStream 和CFSocket。OS层：最底层的BSD Socket 提供了对网络编程最大程度的控制，但是编程工作也是最多的。因此，苹果建议我们使用Core Foundation 及以上层的API 进行编程。本文将介绍如何在iOS 系统下使用最底层的Socket 进行编程。2. 什么是SocketSocket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。2.1 TCP和UDP的区别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。关于TCP是一种流模式的协议，UDP是一种数据包模式的协议，这里要说明一下，TCP是面向连接的，也就是说，在连接持续的过程中，Socket中收到的数据都是由同一台主机发出的（劫持什么的不考虑），因此，知道保证数据是有序的到达就行了，至于每次读取多少数据自己看着办。而UDP是无连接的协议，也就是说，只要知道接收端的IP和端口，且网络是可达的，任何主机都可以向接收端发送数据。这时候，如果一次能读取超过一个报文的数据，则会乱套。比如，主机A向发送了报文P1，主机B发送了报文P2，如果能够读取超过一个报文的数据，那么就会将P1和P2的数据合并在了一起，这样的数据是没有意义的。2.2 常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。2.2.1 TCP C/S架构程序设计基本框架2.2.2 TCP 三次握手最形象理解：你瞅啥？瞅你咋地？来咱俩唠唠。然后就唠上了。2.2.3 TCP 四次挥手2.2.4基于TCP的套接字代码实现相关头文件。#include #include #include #include #include 服务端实现代码。- (void)socketServer int err; / 1. 创建socket套接字 / 原型：int socket(int domain, int type, int protocol); / domain：协议族type：socket类型protocol：协议 int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP); BOOL success = (fd != -1); if (success) NSLog(Socket 创建成功); / 地址结构体 struct sockaddr_in addr; / 内存清空 memset(&addr, 0, sizeof(addr); / 内存大小 addr.sin_len=sizeof(addr); / 地址族，在socket编程中只能是AF_INET addr.sin_family=AF_INET; / 端口号 addr.sin_port=htons(1024); / 按照网络字节顺序存储IP地址 addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; / 2. 建立地址和套接字的联系（绑定） / 原型：bind(sockid, local addr, addrlen) err=bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr); success=(err=0); / 3. 服务器端侦听客户端的请求 if (success) NSLog(绑定成功); / listen( Sockid ,quenlen) quenlen 并发队列 err=listen(fd, 5);/开始监听 success=(err=0); if (success) NSLog(监听成功); / 4. 一直阻塞等到客户端的连接 while (true) struct sockaddr_in peeraddr; int peerfd; socklen_t addrLen; addrLen = sizeof(peeraddr); NSLog(等待客户端的连接请求); / 5. 服务器端等待从编号为Sockid的Socket上接收客户端连接请求 / 原型：newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen) peerfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &addrLen); success=(peerfd!=-1); / 接收客户端请求成功 if (success) NSLog(接收客户端请求成功，客户端地址：%s, 端口号：%d,inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port); send(peerfd, 欢迎进入Socket聊天室, 1024, 0); / 6. 创建新线程接收客户端发送的消息 NSThread detachNewThreadSelector:selector(reciveMessage:) toTarget:self withObject:(peerfd); - (void)reciveMessage:(id) peerfd int fd = peerfd intValue; char buf1024; ssize_t bufLen; size_t len=sizeof(buf); / 循环阻塞接收客户端发送的消息 do bufLen = recv(fd, buf, len, 0); / 当返回值小于等于零时，表示socket异常或者socket关闭，退出循环阻塞接收消息 if (bufLen = 0) break; / 接收到的信息 NSString* msg = NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding; NSLog(来自客户端，消息内容：%, msg); memset(buf, 0, sizeof(buf); while (true); / 7. 关闭 close(fd);客户端代码。- (void)createSocketClient int err; / 创建socket套接字 int fd =socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); BOOL success=(fd!=-1); struct sockaddr_in addr; if (success) NSLog(Socket创建成功); memset(&addr, 0, sizeof(addr); addr.sin_len = sizeof(addr); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; / 建立地址和套接字的联系 err = bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr); success = (err=0); if (success) struct sockaddr_in serveraddr; memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr); serveraddr.sin_len=sizeof(serveraddr); serveraddr.sin_family=AF_INET; / 服务器端口 serveraddr.sin_port=htons(1024); / 服务器的地址 serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(); socklen_t addrLen; addrLen =sizeof(serveraddr); NSLog(连接服务器中.); err=connect(fd, (struct sockaddr *)&serveraddr, addrLen); success=(err=0); if (success) / getsockname 是对tcp连接而言。套接字socket必须是已连接套接字描述符。 err =getsockname(fd, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen); success=(err=0); if (success) NSLog(连接服务器成功，本地地址：%s，端口：%d,inet_ntoa(addr.sin_addr),ntohs(addr.sin_port); NSThread detachNewThreadSelector:selector(reciveMessage:) toTarget:self withObject:(fd); else NSLog(connect failed); - (void)reciveMessage:(id) peerfd int fd = peerfd intValue; char buf1024; ssize_t bufLen; size_t len=sizeof(buf); / 循环阻塞接收消息 do bufLen = recv(fd, buf, len, 0); / 当返回值小于等于零时，表示socket异常或者socket关闭，退出循环阻塞接收消息 if (bufLen = 0) break; / 接收到的信息 NSString* msg = NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding; NSLog(来自服务端，消息内容：%, msg); while (true); / 7. 关闭 close(fd);2.2.5 UDP C/S架构程序设计基本框架2.2.6 字节顺序计算机数据表示存在两种字节顺序：NBO与HBO网络字节顺序NBO（Network Byte Order）：按从高到低的顺序存储，在网络上使用统一的网络字节顺序，可以避免兼容性问题。主机字节顺序（HBO，Host Byte Order）：不同的机器HBO不相同，与CPU设计有关，数据的顺序是由cpu决定的，而与操作系统无关。不同的CPU有不同的字节顺序类型，这些字节顺序类型指的是整数在内存中保存的顺序，即主机字节顺序。常见的有两种：英文名中文名描述big-endian大尾数顺序地址的低位存储值的高位little-endian小尾数顺序地址的低位存储值的低位如Intelx86结构下,short型数0x1234表示为34 12, int型数0x12345678表示为78 56 34 12如IBM power PC结构下,short型数0x1234表示为12 34, int型数0x12345678表示为12 34 56 78网络字节顺序与本地字节顺序之间的转换函数： htonl()-Host to Network Long ntohl()-Network to Host Long htons()-Host to Network Short ntohs()-Network to Host Short2.2.7 地址转换方法in_addr_t inet_addr(const char *)将一个点间隔地址转换成一个in_addrchar *inet_ntoa(struct in_addr)将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。int inet_aton(const char *, struct in_addr *)将一个字符串IP地址转换为一个32位的网络序列IP地址。2.2.8 获取地址- 用getsockname获得本地ip和port- 用getpeername获得对端ip和port套接字socket必须是已连接套接字描述符。2.2.9 获取本地IP地址参考stackoverflow链接：2.2.10 UPD套接字实现代码#include - (NSString *)getIPAddress NSString *address = error; struct ifaddrs *interfaces = NULL; struct ifaddrs *temp_addr = NULL; int success = 0; / retrieve the current interfaces - returns 0 on success success = getifaddrs(&interfaces); if (success = 0) / Loop through linked list