<iOS開發(fā)>之CocoaAsyncSocket使用

本文介紹了CocoaAsyncSocket庫中GCDAsyncSocket類的使用、粘包處理以及時(shí)間延遲測試.

一.CocoaAsyncSocket介紹

CocoaAsyncSocket中主要包含兩個(gè)類:

1.GCDAsyncSocket.

用GCD搭建的基于TCP/IP協(xié)議的socket網(wǎng)絡(luò)庫
GCDAsyncSocket is a TCP/IP socket networking library built atop Grand Central Dispatch. -- 引自CocoaAsyncSocket.

2.GCDAsyncUdpSocket.

用GCD搭建的基于UDP/IP協(xié)議的socket網(wǎng)絡(luò)庫.
GCDAsyncUdpSocket is a UDP/IP socket networking library built atop Grand Central Dispatch..-- 引自CocoaAsyncSocket.

二.下載CocoaAsyncSocket

  • 首先,需要到這里下載CocoaAsyncSocket.
  • 下載后可以看到文件所在位置.
文件路徑
  • 這里只要拷貝以下兩個(gè)文件到項(xiàng)目中.
TCP開發(fā)使用的文件

三.客戶端

因?yàn)?大部分項(xiàng)目已經(jīng)有服務(wù)端socket,所以,先講解客戶端創(chuàng)建過程.

步驟:

1.繼承GCDAsyncSocketDelegate協(xié)議.

2.聲明屬性

// 客戶端socket
@property (strong, nonatomic) GCDAsyncSocket *clientSocket;

3.創(chuàng)建socket并指定代理對(duì)象為self,代理隊(duì)列必須為主隊(duì)列.

self.clientSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];

4.連接指定主機(jī)的對(duì)應(yīng)端口.

NSError *error = nil;
self.connected = [self.clientSocket connectToHost:self.addressTF.text onPort:[self.portTF.text integerValue] viaInterface:nil withTimeout:-1 error:&error];

5.成功連接主機(jī)對(duì)應(yīng)端口號(hào).

- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port 
{
//    NSLog(@"連接主機(jī)對(duì)應(yīng)端口%@", sock);
    [self showMessageWithStr:@"鏈接成功"];
    [self showMessageWithStr:[NSString stringWithFormat:@"服務(wù)器IP: %@-------端口: %d", host,port]];
    
    // 連接成功開啟定時(shí)器
    [self addTimer];
    // 連接后,可讀取服務(wù)端的數(shù)據(jù)
    [self.clientSocket readDataWithTimeout:- 1 tag:0];
    self.connected = YES;
}

注意:
*The host parameter will be an IP address, not a DNS name. -- *引自GCDAsyncSocket
連接的主機(jī)為IP地址,并非DNS名稱.

6.發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)端

// 發(fā)送數(shù)據(jù)
- (IBAction)sendMessageAction:(id)sender
{
    NSData *data = [self.messageTextF.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // withTimeout -1 : 無窮大,一直等
    // tag : 消息標(biāo)記
    [self.clientSocket writeData:data withTimeout:- 1 tag:0];
}

注意:
發(fā)送數(shù)據(jù)主要通過- (void)writeData:(NSData *)data withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag寫入數(shù)據(jù)的.

7.讀取服務(wù)端數(shù)據(jù)

/**
 讀取數(shù)據(jù)

 @param sock 客戶端socket
 @param data 讀取到的數(shù)據(jù)
 @param tag 本次讀取的標(biāo)記
 */
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag 
{
    NSString *text = [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    [self showMessageWithStr:text];
    // 讀取到服務(wù)端數(shù)據(jù)值后,能再次讀取
    [self.clientSocket readDataWithTimeout:- 1 tag:0];
}

注意:
有的人寫好代碼,而且第一次能夠讀取到數(shù)據(jù),之后,再也接收不到數(shù)據(jù).那是因?yàn)?在讀取到數(shù)據(jù)的代理方法中,需要再次調(diào)用[self.clientSocket readDataWithTimeout:- 1 tag:0];方法,框架本身就是這么設(shè)計(jì)的.

8.客戶端socket斷開連接.

/**
 客戶端socket斷開

 @param sock 客戶端socket
 @param err 錯(cuò)誤描述
 */
- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err
{
    [self showMessageWithStr:@"斷開連接"];
    self.clientSocket.delegate = nil;
    self.clientSocket = nil;
    self.connected = NO;
    [self.connectTimer invalidate];
}

注意:
sokect斷開連接時(shí),需要清空代理和客戶端本身的socket.

self.clientSocket.delegate = nil;
self.clientSocket = nil;

9.建立心跳連接.

 // 計(jì)時(shí)器
@property (nonatomic, strong) NSTimer *connectTimer;

// 添加定時(shí)器
- (void)addTimer
{
     // 長連接定時(shí)器
    self.connectTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0 target:self selector:@selector(longConnectToSocket) userInfo:nil repeats:YES];
     // 把定時(shí)器添加到當(dāng)前運(yùn)行循環(huán),并且調(diào)為通用模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.connectTimer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

// 心跳連接
- (void)longConnectToSocket
{
    // 發(fā)送固定格式的數(shù)據(jù),指令@"longConnect"
    float version = [[UIDevice currentDevice] systemVersion].floatValue;
    NSString *longConnect = [NSString stringWithFormat:@"123%f",version];
    
    NSData  *data = [longConnect dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    [self.clientSocket writeData:data withTimeout:- 1 tag:0];
}

注意:
心跳連接中發(fā)送給服務(wù)端的數(shù)據(jù)只是作為測試代碼,根據(jù)你們公司需求,或者和后臺(tái)商定好心跳包的數(shù)據(jù)以及發(fā)送心跳的時(shí)間間隔.因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目的服務(wù)端socket也是我寫的,所以,我自定義心跳包協(xié)議.客戶端發(fā)送心跳包,服務(wù)端也需要有對(duì)應(yīng)的心跳檢測,以此檢測客戶端是否在線.

四.服務(wù)端

步驟:

1.繼承GCDAsyncSocketDelegate協(xié)議.

2.聲明屬性

// 服務(wù)端socket(開放端口,監(jiān)聽客戶端socket的連接)
@property (strong, nonatomic) GCDAsyncSocket *serverSocket;

3.創(chuàng)建socket并指定代理對(duì)象為self,代理隊(duì)列必須為主隊(duì)列.

// 初始化服務(wù)端socket
self.serverSocket = [[GCDAsyncSocket alloc]initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];

4.開放服務(wù)端的指定端口.

BOOL result = [self.serverSocket acceptOnPort:[self.portF.text integerValue] error:&error];

5.連接上新的客戶端socket

// 連接上新的客戶端socket
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(nonnull GCDAsyncSocket *)newSocket
{
    // 保存客戶端的socket
    [self.clientSockets addObject: newSocket];
    // 添加定時(shí)器
    [self addTimer];
    
    [self showMessageWithStr:@"鏈接成功"];
    [self showMessageWithStr:[NSString stringWithFormat:@"客戶端的地址: %@ -------端口: %d", newSocket.connectedHost, newSocket.connectedPort]];
    
    [newSocket readDataWithTimeout:- 1 tag:0];
}

6.發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端

// socket是保存的客戶端socket, 表示給這個(gè)客戶端socket發(fā)送消息
- (IBAction)sendMessage:(id)sender
{
    if(self.clientSockets == nil) return;
    NSData *data = [self.messageTextF.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // withTimeout -1 : 無窮大,一直等
    // tag : 消息標(biāo)記
    [self.clientSockets enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
        [obj writeData:data withTimeout:-1 tag:0];
    }];
}

7.讀取客戶端的數(shù)據(jù)

/**
 讀取客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)

 @param sock 客戶端的Socket
 @param data 客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)
 @param tag 當(dāng)前讀取的標(biāo)記
 */
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag
{
    NSString *text = [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    [self showMessageWithStr:text];

    // 第一次讀取到的數(shù)據(jù)直接添加
    if (self.clientPhoneTimeDicts.count == 0)
    {
        [self.clientPhoneTimeDicts setObject:[self getCurrentTime] forKey:text];
    }
    else
    {
        // 鍵相同,直接覆蓋,值改變
        [self.clientPhoneTimeDicts enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
            [self.clientPhoneTimeDicts setObject:[self getCurrentTime] forKey:text];
        }];
    }
    
    [sock readDataWithTimeout:- 1 tag:0];
}

8.建立檢測心跳連接.

// 檢測心跳計(jì)時(shí)器
@property (nonatomic, strong) NSTimer *checkTimer;

// 添加計(jì)時(shí)器
- (void)addTimer
{
    // 長連接定時(shí)器
    self.checkTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:10.0 target:self selector:@selector(checkLongConnect) userInfo:nil repeats:YES];
    // 把定時(shí)器添加到當(dāng)前運(yùn)行循環(huán),并且調(diào)為通用模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.checkTimer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

// 檢測心跳
- (void)checkLongConnect
{
    [self.clientPhoneTimeDicts enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
        // 獲取當(dāng)前時(shí)間
        NSString *currentTimeStr = [self getCurrentTime];
        // 延遲超過10秒判斷斷開
        if (([currentTimeStr doubleValue] - [obj doubleValue]) > 10.0)
        {
            [self showMessageWithStr:[NSString stringWithFormat:@"%@已經(jīng)斷開,連接時(shí)差%f",key,[currentTimeStr doubleValue] - [obj doubleValue]]];
            [self showMessageWithStr:[NSString stringWithFormat:@"移除%@",key]];
            [self.clientPhoneTimeDicts removeObjectForKey:key];
        }
        else
        {
            [self showMessageWithStr:[NSString stringWithFormat:@"%@處于連接狀態(tài),連接時(shí)差%f",key,[currentTimeStr doubleValue] - [obj doubleValue]]];
        }
    }];
}

心跳檢測方法只提供部分思路:
1.懶加載一個(gè)可變字典,字典的鍵作為客戶端的標(biāo)識(shí).如:客戶端標(biāo)識(shí)為13123456789.

2.在- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag方法中,將讀取到的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)中的部分字符串作為鍵.字典的值為系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間.服務(wù)端第一次讀取數(shù)據(jù)時(shí),字典中沒有數(shù)據(jù),所以,直接添加到可變字典中,之后每次讀取數(shù)據(jù)時(shí),都用字典的setObject: forKey:方法添加字典,若存儲(chǔ)的鍵相同,即客戶端標(biāo)識(shí)相同,鍵會(huì)被覆蓋,再使用系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間作為值.

3.在- (void)checkLongConnect中,獲取此時(shí)的當(dāng)前時(shí)間,遍歷字典,將每個(gè)鍵的值和當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行比較即可.判斷的延遲時(shí)間可以寫8秒.時(shí)間自定.之后,再根據(jù)自己的需求進(jìn)行后續(xù)處理.

五.數(shù)據(jù)粘包處理.

1.粘包情況.
例如:包數(shù)據(jù)為:abcd.

接收類型 第1次接收 第2次接收 第3次接收
完整型 abcd abcdabcd abcdabcdabcd
多余型 abcdab cdabcdab cdabcdabcdab
不完整型 ab cda bcdabc

2.粘包解決思路.

  • 思路1:
    發(fā)送方將數(shù)據(jù)包加上包頭和包尾,包頭、包體以及包尾用字典形式包裝成json字符串,接收方,通過解析獲取json字符串中的包體,便可進(jìn)行進(jìn)一步處理.
    例如:
{
// head:包頭,body:包體,end:包尾
 NSDictionary *dict = @{
               @"head" : @"phoneNum",
               @"body" : @(13133334444),
               @"end" : @(11)};
               }

  • 思路2:
    添加前綴.和包內(nèi)容拼接成同一個(gè)字符串.

    例如:當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)是13133334444,如果出現(xiàn)粘包情況只屬于完整型:
    13133334444
    1313333444413133334444
    131333344441313333444413133334444...
    可以將ab作為前綴.則接收到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的粘包情況:
    ab13133334444
    ab13133334444ab13133334444
    ab13133334444ab13133334444ab13133334444...
    使用componentsSeparatedByString:方法,以ab為分隔符,將每個(gè)包內(nèi)容存入數(shù)組中,再取對(duì)應(yīng)數(shù)組中的數(shù)據(jù)操作即可.

  • 思路3:
    如果最終要得到的數(shù)據(jù)的長度是個(gè)固定長度,用一個(gè)字符串作為緩沖池,每次收到數(shù)據(jù),都用字符串拼接對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),每當(dāng)字符串的長度和固定長度相同時(shí),便得到一個(gè)完整數(shù)據(jù),處理完這個(gè)數(shù)據(jù)并清空字符串,再進(jìn)行下一輪的字符拼接.

    例如:處理上面的不完整型.創(chuàng)建一個(gè)長度是4的tempData字符串作為數(shù)據(jù)緩沖池.第1次收到數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)是:ab,tempData拼接上ab,tempData中只能再存儲(chǔ)2個(gè)字符,第2次收到數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)長度和2進(jìn)行比較,第2次的數(shù)據(jù)是:cda,截取前兩位字符,即cd,tempData繼續(xù)拼接cd,此時(shí),tempData為abcd,就是我們想要的數(shù)據(jù),我們可以處理這個(gè)數(shù)據(jù),處理之后并清空tempData,將第2次收到數(shù)據(jù)的剩余數(shù)據(jù),即cda中的a,再與tempData拼接.之后,再進(jìn)行類似操作.

  • 核心代碼

/**
 處理數(shù)據(jù)粘包
 
 @param readData 讀取到的數(shù)據(jù)
 */
  - (void)dealStickPackageWithData:(NSString *)readData
{
    // 緩沖池還需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
    NSInteger tempCount;
    
    if (readData.length > 0)
    {
        // 還差tempLength個(gè)數(shù)填滿緩沖池
        tempCount = 4 - self.tempData.length;
        if (readData.length <= tempCount)
        {
            self.tempData = [self.tempData stringByAppendingString:readData];
            
            if (self.tempData.length == 4)
            {
                [self.mutArr addObject:self.tempData];
                self.tempData = @"";
            }
        }
        else
        {
            // 下一次的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)比要填滿緩沖池的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)多,一定能拼接成完整數(shù)據(jù),剩余的繼續(xù)
            self.tempData = [self.tempData stringByAppendingString:[readData substringToIndex:tempCount]];
            [self.mutArr addObject:self.tempData];
            self.tempData = @"";
            
            // 多余的再執(zhí)行一次方法
            [self dealStickPackageWithData:[readData substringFromIndex:tempCount]];
        }
    }
}
  • 調(diào)用
// 存儲(chǔ)處理后的每次返回?cái)?shù)據(jù)
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *mutArr;
// 數(shù)據(jù)緩沖池
@property (nonatomic, copy) NSString *tempData;

  /** 第四次測試 -- 混合型**/
    self.mutArr = nil;
    /* 
     第1次 : abc
     第2次 : da
     第3次 : bcdabcd
     第4次 : abcdabcd
     第5次 : abcdabcdab
     */
    // 數(shù)組中的數(shù)據(jù)代表每次接收的數(shù)據(jù)
    NSArray *testArr4 = [NSArray arrayWithObjects:@"abc",@"da",@"bcdabcd",@"abcdabcd",@"abcdabcdab", nil];
    self.tempData = @"";
    for (NSInteger i = 0; i < testArr4.count; i++)
    {
        [self dealStickPackageWithData:testArr4[i]];
    }
    NSLog(@"testArr4 = %@",self.mutArr);
  • 結(jié)果:
2017-06-09 00:49:12.932976+0800 StickPackageDealDemo[10063:3430118] testArr4 = (
    abcd,
    abcd,
    abcd,
    abcd,
    abcd,
    abcd,
    abcd
)

數(shù)據(jù)粘包處理Demo在文末.

六.測試.

1.測試配置.
測試時(shí),兩端需要處于同一WiFi下.客戶端中的IP地址為服務(wù)端的IP地址,具體信息進(jìn)入Wifi設(shè)置中查看.

IP和端口描述

2.測試所需環(huán)境.
將客戶端程序安裝在每個(gè)客戶端,讓一臺(tái)服務(wù)端測試機(jī)和一臺(tái)客戶端測試機(jī)連接mac并運(yùn)行,這兩臺(tái)測試機(jī)可以看到打印結(jié)果,所有由服務(wù)端發(fā)送到客戶端的數(shù)據(jù),通過客戶端再回傳給服務(wù)端,在服務(wù)端看打印結(jié)果.

當(dāng)年的圖

3.進(jìn)行延遲差測試.
延遲差即服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)到第一臺(tái)客戶端和服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)到最后一臺(tái)客戶端的時(shí)間差.根據(jù)服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)給不同數(shù)量的客戶端進(jìn)行測試.而且,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),是隨機(jī)發(fā)送.

延遲差測試結(jié)果:

延遲差測試

由圖所知,延遲差在200毫秒以內(nèi)的比例基本保持在99%以上.所以符合開發(fā)需求(延遲在200毫秒以內(nèi)).

4.單次信息收發(fā)測試.
讓服務(wù)端給每個(gè)客戶端隨機(jī)發(fā)送200次數(shù)據(jù).并計(jì)算服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)到某一客戶端,完整的一次收發(fā)時(shí)間情況.

單次信息收發(fā)測試結(jié)果:

單次信息收發(fā)測試

由圖所知,一次收發(fā)時(shí)間基本在95%以上,這個(gè)時(shí)間會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和數(shù)據(jù)包大小波動(dòng).不過,可以直觀看到數(shù)據(jù)從服務(wù)端到客戶端的時(shí)間.

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