Mac开发 Socket（ 1 ）基础 BSDSocket

作者: LeungKinKeung | 来源:发表于2016-11-19 14:44 被阅读284次

此文章仅介绍底层基础Socket API 的使用，不讲解网络概念(请自行百度)
本程序基于IPv4网络下,使用的是TCP/IP协议

客户端程序:

连接到服务器必要的东西是确定的服务器IP地址(或可以通过域名获取IP地址) 、服务端口和传输协议

ViewController.m

<code>// 消息文本框</code>
<code>@property (weak) IBOutlet NSTextField *messageTextField;</code>
<code></code>
<code>@end</code>
<code></code>
<code>@implementation ViewController</code>
<code></code>
<code>- (void)viewDidLoad {</code>
<code> [super viewDidLoad];</code>
<code></code>
<code>// 服务器IPv4的地址(127.0.0.1是本机回送地址，表示服务器在本机上;如百度某服务器的IP地址为202.108.22.5)</code>
<code>NSString *serverIPv4Address = @"127.0.0.1";</code>
<code>// 服务器的端口(由服务器程序决定)</code>
<code>NSInteger serverPort = 12345;</code>
<code></code>
<code>// 状态</code>
<code>int status;</code>
<code></code>
/*
<code>1.创建Socket描述符（你可以联想为一个Socket对象）</code>
<code>int socket(int addressFamily, int type,int protocol)</code>
<code>addressFamily:地址协议簇,AF_INET为IPv4,AF_INET6为IPv6</code>
<code>type:类型,SOCK_STREAM是"流",通常配合IPPROTO_TCP(TCP/IP协议)使用;SOCK_DGRAM为"数据报文",通常配合IPPROTO_UDP(UDP/IP协议)使用</code>
<code>protocol:传输协议，可以设置为0让系统自动选择合适的协议</code>
*/
<code>int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);</code>
<code></code>
<code>// 等于-1时就代表创建失败</code>
<code>if (socketFileDescriptor == -1)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"1.创建Socket描述符失败");</code>
<code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
/*****************创建本机套接字地址实例*****************/
<code></code>
<code>// 2.创建Socket Address Instance结构体(代表本机)</code>
<code>struct sockaddr_in localAddressInstance;</code>
<code></code>
<code>// 初始化结构体</code>
<code>memset(&localAddressInstance, 0, sizeof(localAddressInstance));</code>
<code></code>
<code>// 实例大小(Socket Instance Length)</code>
<code>localAddressInstance.sin_len = sizeof(localAddressInstance);</code>
<code></code>
<code>// 协议簇</code>
<code>localAddressInstance.sin_family = AF_INET;</code>
</code>
<code>// Socket Instance Address.Socket Address (本质是一个32位的unsigned int类型)</code>
<code>// INADDR_ANY就是指定地址为0.0.0.0的地址，表示这台主机上的任意一个/所有的IP地址</code>
<code>localAddressInstance.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;</code>

<code>// 这里不指定端口，让系统自动帮我分配一个49152到65535的端口</code>
<code>//localAddressInstance.sin_port           = htons(1994);</code>
</code>
<code>// 3.绑定，将Socket实例与本机地址以及一个本地端口号绑定</code>
<code>status   = bind(socketFileDescriptor,</code>
              <code>(const struct sockaddr *)&localAddressInstance,</code>
              <code>sizeof(localAddressInstance));</code>
</code>
<code>// 绑定失败,如果没有指定绑定的端口通常不会发生此错误</code>
<code>if (status != 0)</code>
<code>{</code>
    <code>NSLog(@"3.绑定到本机地址和端口失败");</code>
    <code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*创建服务器套接字地址实例\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/
<code></code>
<code>// 4.创建sockaddr_in结构体(代表服务器)</code>
<code>struct sockaddr_in serverAddressInstance;</code>
<code></code>
<code>// 同上</code>
<code>memset(&serverAddressInstance, 0, sizeof(serverAddressInstance));</code>
<code>serverAddressInstance.sin_len           = sizeof(serverAddressInstance);</code>
<code>serverAddressInstance.sin_family        = AF_INET;</code>
</code>
<code>// 以下步骤将使用到服务器ip地址和端口</code>
<code></code>
<code>// inet_addr(const char* strptr) 若字符串有效则将字符串转换为32位二进制网络字节序的IPV4地址，否则为INADDR_NONE(网络字节序是啥自己百度)</code>
<code>in_addr_t instanceAddress               = inet_addr(serverIPv4Address.UTF8String);</code>
<code></code>
<code>if (instanceAddress == INADDR_NONE)</code>
<code>{</code>
    <code>NSLog(@"4.无效的IP地址字符串");</code>
    <code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 指定地址</code>
<code>serverAddressInstance.sin_addr.s_addr   = instanceAddress;</code>
<code></code>
<code>// 指定端口,htons()将整型变量从主机字节顺序转变成网络字节顺序</code>
<code>serverAddressInstance.sin_port          = htons(serverPort);</code>
<code></code>

<code>// 5.连接到服务器，客户端向特定网络地址的服务器发送连接请求，连接成功返回0，失败返回 -1。</code>
<code>status   = connect(socketFileDescriptor,</code>
                 <code>(const struct sockaddr *)&serverAddressInstance,</code>
                 <code>sizeof(serverAddressInstance));</code>
</code>
<code>// 连接失败，通常是服务器地址错误，端口不对，端口没有使用，不在同一网络下</code>
<code>if (status != 0)</code>
<code>{</code>
    <code>NSLog(@"5.连接到服务器失败");</code>
    <code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 赋值到成员变量以供在其他方法使用</code>
<code>_socketFileDescriptor   = socketFileDescriptor;</code>
<code></code>
<code>// 子线程接收数据</code>
<code>[self performSelectorInBackground:@selector(receiveData)</code>
                     <code>withObject:nil];</code>

<code>}</code>
<code></code>
<code>// 接收消息</code>
<code>- (void)receiveData</code>
<code>{</code>
<code>// 如果没有断开，就让其一直循环接收</code>
<code>BOOL isNoDisconnection = YES;</code>
<code></code>
<code>// 可接收数据的最大长度(等于buffer的大小)</code>
<code>size_t maximumAcceptableLength = 32768;</code>
<code></code>
<code>// 创建一个接收数据的缓冲区</code>
<code>Byte buffer[maximumAcceptableLength];</code>
<code></code>
<code>// 接收到的数据长度</code>
<code>ssize_t receivedLength = 0;</code>
</code>
<code>// 循环接收数据</code>
<code>while (isNoDisconnection)</code>
<code>{</code>
<code>// 清空缓冲</code>
<code>memset(&buffer, 0, maximumAcceptableLength);</code>
<code></code>
<code>receivedLength = 0;</code>
<code></code>
/*
<code>从 socket 中读取数据，读取成功返回成功读取的字节数(必定少于等于maximumAcceptableLength)，</code>
<code>否则错误返回 -1 (Socket没有连接等)或 0 (Socket已被服务器断开)，此函数会阻塞当前线程，这就是为何要在子线程执行的原因</code>
<code>int recv(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)</code>
<code>buffer:缓冲区指针</code>
<code>flags:一般设置为0，忘记是啥来的了</code>
*/
<code>receivedLength = recv(_socketFileDescriptor,</code>
<code>buffer,</code>
<code>maximumAcceptableLength,</code>
<code>0);</code>

    <code>// 发生错误</code>
   <code> if (receivedLength < 1) {</code>
        <code>if (receivedLength  == -1) NSLog(@"Socket没有连接，或已被本程序断开");</code>
        <code>if (receivedLength  == 0) NSLog(@"Socket已被服务器断开");</code>
        <code>isNoDisconnection   = NO;</code>
        <code>break;</code>
    <code>}</code>
    <code></code>
    <code>// 这里暂不考虑数据粘包(多包)和断包(少包)问题，以后再介绍</code>
    <code></code>
    <code>// 提取缓冲区里已接收的二进制数据，转为UTF-8编码的字符串</code>
    <code>NSString *message = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer</code>
                                                 <code>length:receivedLength</code>
                                               <code>encoding:NSUTF8StringEncoding];</code>
    <code>NSLog(@"已接收到消息:%@",message);</code>
<code>};</code>
<code></code>
<code>// 走到这里代表连接断开了，需要关闭Socket</code>
<code>close(_socketFileDescriptor);</code>

<code>}</code>
<code></code>
<code>// 发送消息</code>
<code>- (IBAction)sendMessageButtonClicked:(NSButton *)sender</code>
<code>{</code>
<code>// 要发送的消息</code>
<code>NSString *message = self.messageTextField.stringValue;</code>
<code>NSData *messageData = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];</code>
<code></code>
<code>// 发送数据的缓冲区大小</code>
<code>NSUInteger bufferLength = 2048;</code>
<code></code>
<code>// 创建一个发送数据的缓冲区</code>
<code>Byte buffer[bufferLength];</code>
<code></code>
<code>// 要发送的消息的长度</code>
<code>NSUInteger totalMessageLength = messageData.length;</code>
<code></code>
<code>// 偏移值，代表已发送的消息长度</code>
<code>NSUInteger offset = 0;</code>
<code></code>
<code>while (offset != totalMessageLength)</code>
<code>{</code>
<code>// 准备发送的字节长度</code>
<code>NSUInteger willSendBytesLength = totalMessageLength - offset;</code>
<code></code>
<code>if (willSendBytesLength > bufferLength)</code>
<code>{</code>
<code>willSendBytesLength = bufferLength;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 读取赋值到缓冲区</code>
<code>[messageData getBytes:&buffer</code>
<code>range:NSMakeRange(offset, willSendBytesLength)];</code>
/*
<code>通过 socket 发送数据，发送成功返回成功发送的字节数，否则返回 -1。</code>
<code>int send(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)</code>
*/
<code>NSInteger didSendMsgLen = send(_socketFileDescriptor,</code>
<code>buffer,</code>
<code>willSendBytesLength,</code>
<code>0);</code>
<code>// 假如失败</code>
<code>if (didSendMsgLen < 1)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"发送消息失败");</code>
<code>break;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 偏移值增加</code>
<code>offset += didSendMsgLen;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 偏移值等于总长度时就代表发送完成了，否则就是中途断开了</code>
<code>if (offset == totalMessageLength)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"消息发送完成");</code>
<code>}else</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"连接断开了，需要关闭Socket");</code>
<code>close(_socketFileDescriptor);</code>
<code>}</code>
<code>}</code>
</code>
</pre>

客户端无非4个步骤，分别为:

创建<code>socket() </code>
绑定<code>bind() </code>
连接<code>connect() </code>
接收/发送<code>recv()/send()</code>

里面必需要确定的参数是 IP地址(如:127.0.0.1)、端口(如:12345)、传输协议(如:TCP/IP)
<code>connect()/recv()/send() </code>等接口都是会阻塞线程的，建议放到非UI线程执行尤其<code>recv()</code>

服务端程序:

架设服务器必要的东西是确定的服务端口和传输协议

ViewController.m

<pre>
<code>#import "ViewController.h"</code>
<code>#import <sys/socket.h></code>
<code>#import <netinet/in.h></code>
<code>#import <arpa/inet.h></code>
<code></code>
<code>@implementation ViewController</code>
<code></code>
<code>- (void)viewDidLoad {</code>
<code>[super viewDidLoad];</code>
<code></code>
<code>[self performSelectorInBackground:@selector(startService)</code>
<code>withObject:nil];</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 开始服务</code>
<code>- (void)startService</code>
<code>{</code>
<code>// 服务端口(由此程序决定，建议范围在1024到49151)</code>
<code>NSInteger serivePort = 12345;</code>
<code></code>
<code>int status;</code>
<code></code>
<code>// 1.创建Socket描述符</code>
<code>int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);</code>
<code>if (socketFileDescriptor == -1)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"1.创建Socket描述符失败");</code>
<code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 2.创建本机套接字地址实例</code>
<code>struct sockaddr_in localAddressInstance;</code>
<code>memset(&localAddressInstance, 0, sizeof(localAddressInstance));</code>
<code>localAddressInstance.sin_len = sizeof(localAddressInstance);</code></code>
<code>localAddressInstance.sin_family = AF_INET;</code>
<code>localAddressInstance.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;</code>
<code></code>
<code>// 重点:服务器程序必须要指定端口，否则客户端程序由于不知道确定的服务端口而无法连接</code>
<code>localAddressInstance.sin_port = htons(serivePort);</code>
<code></code>
<code>// 3.绑定，将Socket实例与本机地址以及一个本地端口号绑定</code>
<code>status = bind(socketFileDescriptor,</code>
<code> (const struct sockaddr *)&localAddressInstance,</code>
<code>sizeof(localAddressInstance));</code>
<code></code>
<code>// 绑定失败,通常是此端口被其他程序占用了；或者是此程序重启时没有正确关闭Socket导致端口没有被系统回收导致无法使用此端口，如果是第二种情况稍后再重启此程序即可</code>
<code>if (status != 0)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"3.绑定到本机地址和端口失败");</code>
<code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
/*
<code>4.监听申请的连接(这里只监听客户端申请的连接，还没接受)</code>
<code>int listen( int socketFileDescriptor, int backlog);</code>
<code>socketFileDescriptor：已捆绑未连接套接口的描述符,</code>
<code>backlog：等待连接队列的最大长度(个数)。</code>
*/
<code>status = listen(socketFileDescriptor, 2);</code>
<code></code>
<code>// 成功返回 0，失败返回 -1。</code>
<code>if (status != 0)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"4.监听客户端申请的连接失败");</code>
<code>return;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>while (YES)</code>
<code>{</code>
<code>// 创建客户端Socket实例</code>
<code>struct sockaddr_in clientAddressInstance;</code>
<code>int clientSocketFileDescriptor;</code>
<code></code>
<code>socklen_t clientAddressStructLength = sizeof(clientAddressInstance);</code>
<code></code>
/*
<code>5.接受客户端连接请求并将客户端的网络地址信息保存到 clientAddressInstance 中。当客户端连接请求被服务器接受之后，客户端和服务器之间的链路就建立好了，两者就可以通信了。</code>
<code>int accept(int socketFileDescriptor, sockaddr *clientAddressInstance, int clientAddressStructLength)</code>
*/
<code>clientSocketFileDescriptor = accept(socketFileDescriptor,</code>
<code>(struct sockaddr *)&clientAddressInstance,</code>
<code>&clientAddressStructLength);</code>
<code></code>
<code>// 接收失败</code>
<code>if (clientSocketFileDescriptor == -1)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"接受连接请求失败");</code>
<code>close(clientSocketFileDescriptor);</code>
<code>continue;</code>
<code>}else</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"接受连接成功,客户端地址:%s,port:%d",</code>
<code>inet_ntoa(clientAddressInstance.sin_addr),</code>
<code>ntohs(clientAddressInstance.sin_port));</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 自动回复消息</code>
<code>[self echoMessageWithSocketFileDescriptor:clientSocketFileDescriptor];</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 让服务器回复消息给客户端(注释参考客户端程序)</code>
<code>- (void)echoMessageWithSocketFileDescriptor:(int)socketFileDescriptor</code>
<code>{</code>
<code>// 问候一下</code>
<code>BOOL success = [self sendMessage:@"欢迎连接到服务器"</code>
<code>toClient:socketFileDescriptor];</code>
<code></code>
<code>// 如果没有断开，就让其一直循环接收</code>
<code>BOOL isNoDisconnection = success;</code>
<code></code>
<code>size_t maximumAcceptableLength = 32768;</code>
<code>Byte buffer[maximumAcceptableLength];</code>
<code>ssize_t receivedLength = 0;</code>
<code></code>
<code>while (isNoDisconnection)</code>
<code>{</code>
<code>memset(&buffer, 0, maximumAcceptableLength);</code>
<code>receivedLength = 0;</code>
<code></code>
<code>receivedLength = recv(socketFileDescriptor,</code>
<code>buffer,</code>
<code>maximumAcceptableLength,</code>
<code>0);</code>
<code></code>
<code>if (receivedLength < 1) {</code>
<code>if (receivedLength == -1) NSLog(@"Socket没有连接，或已被本程序断开");</code>
<code>if (receivedLength == 0) NSLog(@"Socket已被客户端断开");</code>
<code>isNoDisconnection = NO;</code>
<code>break;</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 这里也暂不考虑数据粘包(多包)和断包(少包)问题</code>
<code>NSString *message = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer</code>
<code>length:receivedLength</code>
<code>encoding:NSUTF8StringEncoding];</code>
<code>NSLog(@"已接收到消息:%@",message);</code>
<code></code>
<code>// 原话回复给客户端</code>
<code>isNoDisconnection = [self sendMessage:message</code>
<code>toClient:socketFileDescriptor];</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 走到这里代表连接断开了，需要关闭Socket</code>
<code>close(socketFileDescriptor);</code>
<code>}</code>
<code></code>
<code>// 发送消息(注释参考客户端程序)</code>
<code>- (BOOL)sendMessage:(NSString *)message toClient:(int)socketFileDescriptor</code>
<code>{</code>
<code></code>
<code>NSData *messageData = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];</code>
<code>NSUInteger bufferLength = 2048;</code>
<code>Byte buffer[bufferLength];</code>
<code>NSUInteger totalMessageLength = messageData.length;</code>
<code>NSUInteger offset = 0;</code>
<code></code>
<code>while (offset != totalMessageLength)</code>
<code>{</code>
<code>NSUInteger willSendBytesLength = totalMessageLength - offset;</code>
<code></code>
<code>if (willSendBytesLength > bufferLength)</code>
<code>{</code>
<code>willSendBytesLength = bufferLength;</code>
<code>}</code>
<code>[messageData getBytes:&buffer</code>
<code>range:NSMakeRange(offset, willSendBytesLength)];</code>
<code></code>
<code>NSInteger didSendMsgLen = send(socketFileDescriptor,</code>
<code>buffer,</code>
<code>willSendBytesLength,</code>
<code>0);</code>
<code>if (didSendMsgLen < 1)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"发送消息失败");</code>
<code>break;</code>
<code>}</code>
<code>offset += didSendMsgLen;</code>
<code>}</code>
<code>if (offset == totalMessageLength)</code>
<code>{</code>
<code>NSLog(@"消息回复完成");</code>
<code>return YES;</code>
<code>}</code>
<code>return NO;</code>
<code>}</code>
</pre>

服务端比客户端多两个个步骤，没有connect()，分别为:

创建 socket()
绑定bind()
监听listen()
接受连接accept()
接收/发送recv()/send()

里面必需要确定的参数是端口(如:12345)、传输协议(如:TCP/IP)
listen()/recv()/send() 等接口都是会阻塞线程的，建议放到非UI线程执行

Demo:

https://github.com/LeungKinKeung/BSDSocketClientDemo01
https://github.com/LeungKinKeung/BSDSocketServerDemo01

参考:
https://my.oschina.net/u/1378445/blog/340206?fromerr=Q7jnsakX
http://blog.csdn.net/kaitiren/article/details/39082751

Mac开发 Socket（ 1 ）基础 BSDSocket

客户端程序:

ViewController.m

服务端程序:

ViewController.m

Demo:

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