Socket實現(xiàn)簡易即時通訊

Qinz
Socket就是為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供的一種機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)通信其實就是Socket之間的通信，數(shù)據(jù)在兩個Socket間通過IO傳輸。當(dāng)然，由于Socket是純C語言編寫的，所以可跨平臺。
一、socket客戶端的使用

在iOS端使用socket建立TCP連接主要分為：創(chuàng)建socket并建立連接,發(fā)送消息，接受消息，關(guān)閉連接等。

1. 創(chuàng)建socket,主要傳入三個參數(shù)，下面代碼有詳細(xì)說明:
 /**
 參數(shù)
1. domain：協(xié)議域，又稱協(xié)議族（family）。常用的協(xié)議族有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，Unix域Socket）、AF_ROUTE等。
協(xié)議族決定了socket的地址類型，在通信中必須采用對應(yīng)的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。  

2. type：指定Socket類型。常用的socket類型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。
流式Socket（SOCK_STREAM）是一種面向連接的Socket，針對于面向連接的TCP服務(wù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)報式Socket（SOCK_DGRAM）是一種無連接的Socket，對應(yīng)于無連接的UDP服務(wù)應(yīng)用，常用的是SOCK_STREAM。

3. protocol：指定協(xié)議。常用協(xié)議有IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC等，分別對應(yīng)TCP傳輸協(xié)議、UDP傳輸協(xié)議、STCP傳輸協(xié)議、TIPC傳輸協(xié)議。

注意：1.type和protocol不可以隨意組合，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當(dāng)?shù)谌齻€參數(shù)為0時，會自動選擇第二個參數(shù)類型對應(yīng)的默認(rèn)協(xié)議。

返回值:如果調(diào)用成功就返回新創(chuàng)建的套接字的描述符，如果失敗就返回INVALID_SOCKET（Linux下失敗返回-1）
 */
self.client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
2. 建立連接，通過地址和端口號與服務(wù)器建立連接：
 /**
     __uint8_t    sin_len;          假如沒有這個成員，其所占的一個字節(jié)被并入到sin_family成員中
     sa_family_t    sin_family;     一般來說AF_INET（地址族）PF_INET（協(xié)議族）
     in_port_t    sin_port;         // 端口
     struct    in_addr sin_addr;    // ip
     char        sin_zero[8];       沒有實際意義,只是為了　跟SOCKADDR結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中對齊
     */
    
    struct sockaddr_in socketAddr;
    socketAddr.sin_family   = AF_INET;
    socketAddr.sin_port     = SocketPort;
  
    struct in_addr  socketIn_addr;
    socketIn_addr.s_addr    = SocketIP;
    socketAddr.sin_addr     = socketIn_addr;
    /**
     參數(shù)
     參數(shù)一：套接字描述符
     參數(shù)二：指向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)sockaddr的指針，其中包括目的端口和IP地址
     參數(shù)三：參數(shù)二sockaddr的長度，可以通過sizeof（struct sockaddr）獲得
     返回值
     成功則返回0，失敗返回非0，錯誤碼GetLastError()。
     */
    int result = connect(_clinenId, (const struct sockaddr *)&socketAddr, sizeof(socketAddr));
    if (result != 0) {
        NSLog(@"---連接socket失敗 -----");
        return;
    }
    [sender setTitle:@"已連接" forState:UIControlStateNormal];
    sender.userInteractionEnabled = NO;
    self.restartId = 0;
    NSLog(@"--- 連接成功 ---");
    
   //接受數(shù)據(jù)
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        [self recvMsg];
    });
3. 發(fā)送數(shù)據(jù)，下面以發(fā)送文本為例：
#pragma mark --發(fā)送消息
- (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
    
    
    if (self.textTF.text.length == 0) {
        NSLog(@"消息為空");
        return;
    }
    const char *msg = self.textTF.text.UTF8String;
    
    ssize_t sendlength = send(self.client_socket, msg, strlen(msg), 0);
    NSLog(@"發(fā)送字節(jié)數(shù):%ld",sendlength);
    
    MsgModel*model = [[MsgModel alloc]init];
    model.msg = self.textTF.text;
    model.isSend = YES;
    [self.dataArrM addObject:model];
    
    [self.tableView reloadData];
    
    self.textTF.text = @"";
    
}
4. 接受數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：
#pragma mark --接受消息
-(void)receiveMsg{
    
    while (YES) {
        uint8_t buffer[1024];
        ssize_t receiveLength = recv(self.client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
        
        if (receiveLength == 0) {
            self.restartId ++;
            if (self.restartId > 3) {
                self.restartId = 0;
                return;
            }
            NSLog(@"========= 數(shù)據(jù)為空，請檢查連接 ========");
        }
        
        //將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換
        NSData*recvData = [NSData dataWithBytes:buffer length:receiveLength];
        NSString*recvStr = [[NSString alloc]initWithData:recvData encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"==接收到的數(shù)據(jù)為:%@",recvStr);
        self.restartId = 0;
        
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            
            MsgModel*model = [[MsgModel alloc]init];
            model.msg = recvStr;
            model.isSend = NO;
            [self.dataArrM addObject:model];
            
            [self.tableView reloadData];
            
        });
    }
}
5. 使用系統(tǒng)的nc模塊來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽，終端輸入以下命令:
//9999為端口號
 nc -lk 9999
6. 運(yùn)行工程，連接Socket，發(fā)送消演示如下:
即時通訊
二、socket服務(wù)端的使用
1. 上面是基于客戶端的socket創(chuàng)建，下面來分析下服務(wù)端socket的創(chuàng)建，下圖給出兩端socket的關(guān)系：
Socket通訊
2. 服務(wù)端socket主要有創(chuàng)建socket,綁定socket，監(jiān)聽socket，接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，關(guān)閉socket連接等：
#pragma mark --創(chuàng)建Socket連接
- (IBAction)socketConect:(UIBarButtonItem *)sender {
    
    //1.創(chuàng)建socket
    self.serverId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    if (self.serverId == -1) {
        NSLog(@"---- socket創(chuàng)建失敗 ------");
        return;
    }
    
    struct in_addr socketIn_addr;
    socketIn_addr.s_addr = SocketIP;
    
    struct sockaddr_in socketAddr;
    socketAddr.sin_family = AF_INET;
    socketAddr.sin_port = SocketPort;
    socketAddr.sin_addr = socketIn_addr;
    bzero(&(socketAddr.sin_zero), 8);
   
    // 2: 綁定socket
    int bind_result = bind(self.serverId, (const struct sockaddr *)&socketAddr, sizeof(socketAddr));
    if (bind_result == -1) {
        NSLog(@"====== 綁定socket失敗 ======");
        return;
    }
    
    NSLog(@"====== 綁定socket成功 ======");
    
    // 3: 監(jiān)聽socket
    int listen_result = listen(self.serverId, kMaxConnectCount);
    if (listen_result == -1) {
        NSLog(@"====== 監(jiān)聽失敗 ======");
        return;
    }
    
    NSLog(@"監(jiān)聽成功");
    // 4: 接受客戶端的鏈接
    for (int i = 0; i < kMaxConnectCount; i++) {
        [self acceptClientConnet];
    }
}
3. 接受客戶端連接，可以控制客戶端連接的數(shù)量：

#pragma mark - 接受客戶端的鏈接

- (void)acceptClientConnet{
    
    // 阻塞線程
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        struct sockaddr_in client_address;
        socklen_t address_len;
        // accept函數(shù)
        int client_socket = accept(self.serverId, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);
        self.client_socket = client_socket;
        
        if (client_socket == -1) {
            NSLog(@"接受 %u 客戶端錯誤",address_len);
            
        }else{
            NSString *acceptInfo = [NSString stringWithFormat:@"客戶端 in,socket:%d",client_socket];
            NSLog(@"%@",acceptInfo);
            [self receiveMsgWithClietnSocket:client_socket];
        }
        
    });
    
}

- (void)receiveMsgWithClietnSocket:(int)clientSocket{
    while (1) {
        // 5: 接受客戶端傳來的數(shù)據(jù)
        char buf[1024] = {0};
        long iReturn = recv(clientSocket, buf, 1024, 0);
        if (iReturn>0) {
            // 接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
            NSData *recvData  = [NSData dataWithBytes:buf length:iReturn];
            NSString *recvStr = [[NSString alloc] initWithData:recvData encoding:NSUTF8StringEncoding];
            NSLog(@"======接受到客戶端消息:%@",recvStr);
            
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                
                MsgModel*model = [[MsgModel alloc]init];
                model.msg = recvStr;
                model.isSend = NO;
                [self.dataArrM addObject:model];
                
                [self.tableView reloadData];
                
            });
            
            
        }else if (iReturn == -1){
            NSLog(@"====== 讀取消息失敗 =====");
            break;
        }else if (iReturn == 0){
            NSLog(@"====== 客戶端斷開連接了 ======");
            
            close(clientSocket);
            
            break;
        }
    }
}
4. 發(fā)送消息，和客戶端代碼一樣:
#pragma mark --發(fā)送消息
- (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
    
    
    if (self.textTF.text.length == 0) {
        NSLog(@"====== 消息為空 ======");
        return;
    }
    const char *msg = self.textTF.text.UTF8String;
    
    ssize_t sendlength = send(self.client_socket, msg, strlen(msg), 0);
    NSLog(@"====== 發(fā)送字節(jié)數(shù):%ld",sendlength);
    
    MsgModel*model = [[MsgModel alloc]init];
    model.msg = self.textTF.text;
    model.isSend = YES;
    [self.dataArrM addObject:model];
    
    [self.tableView reloadData];
    
    self.textTF.text = @"";
    
}
5. 關(guān)閉socket,關(guān)閉后客戶端將會連接失?。?/h6> 
#pragma mark --斷開連接:關(guān)閉socket連接
- (IBAction)closeConnet:(UIBarButtonItem *)sender {
    
    int close_result = close(self.client_socket);
    
    if (close_result == -1) {
        NSLog(@"====== socket關(guān)閉失敗 ======");
        return;
    }else{
        NSLog(@"====== socket關(guān)閉成功 ======");
    }
    
}
6. 一個簡易的即時聊天就搭建完成，演示如下：
即時通訊

通過Socket創(chuàng)建通訊的過程并不復(fù)雜，關(guān)鍵在于后面對數(shù)據(jù)的處理，如粘包拆包，心跳保活等。這里推薦一個很Nice的庫CocoaAsyncSocket,里面做了很多優(yōu)化，當(dāng)然底層也是封裝了上面的幾個C函數(shù)，實現(xiàn)代碼如下:


#pragma mark - 連接socket
- (IBAction)didClickConnectSocket:(id)sender {
    // 創(chuàng)建socket
    if (self.socket == nil)
        self.socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];
    // 連接socket
    if (!self.socket.isConnected){
        NSError *error;
        [self.socket connectToHost:@"127.0.0.1" onPort:9999 withTimeout:-1 error:&error];
        if (error) NSLog(@"%@",error);
    }
        
}

#pragma mark - 發(fā)送
- (IBAction)didClickSendAction:(id)sender {
    
    NSData *data = [self.contentTF.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    [self.socket writeData:data withTimeout:-1 tag:666];
}

#pragma mark - 重連
- (IBAction)didClickReconnectAction:(id)sender {
    // 創(chuàng)建socket
    if (self.socket == nil)
        self.socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];
    // 連接socket
    if (!self.socket.isConnected){
        NSError *error;
        [self.socket connectToHost:@"127.0.0.1" onPort:9999 withTimeout:-1 error:&error];
        if (error) NSLog(@"%@",error);
    }
}

#pragma mark - 關(guān)閉socket
- (IBAction)didClickCloseAction:(id)sender {
    [self.socket disconnect];
    self.socket = nil;
}

#pragma mark - GCDAsyncSocketDelegate

//已經(jīng)連接到服務(wù)器
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(nonnull NSString *)host port:(uint16_t)port{
    
    NSLog(@"連接成功 : %@---%d",host,port);
    [self.socket readDataWithTimeout:-1 tag:666];

}

// 連接斷開
- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err{
    NSLog(@"斷開 socket連接 原因:%@",err);
}

//已經(jīng)接收服務(wù)器返回來的數(shù)據(jù)
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{
    NSLog(@"接收到tag = %ld : %ld 長度的數(shù)據(jù)",tag,data.length);
    [self.socket readDataWithTimeout:-1 tag:10086];
}

//消息發(fā)送成功 代理函數(shù) 向服務(wù)器 發(fā)送消息
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag{
    NSLog(@"%ld 發(fā)送數(shù)據(jù)成功",tag);
}

最后附上服務(wù)端和客戶端Demo源碼，如果幫助到你請給你一個Star。

我是Qinz,希望我的文章對你有幫助。

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