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Socket实现简易即时通讯

Socket实现简易即时通讯

作者: Qinz | 来源:发表于2019-03-30 12:36 被阅读171次
    Qinz
    Socket就是为网络服务提供的一种机制,网络通信其实就是Socket之间的通信,数据在两个Socket间通过IO传输。当然,由于Socket是纯C语言编写的,所以可跨平台。
    一、socket客户端的使用

    在iOS端使用socket建立TCP连接主要分为:创建socket并建立连接,发送消息,接受消息,关闭连接等。

    1. 创建socket,主要传入三个参数,下面代码有详细说明:
     /**
     参数
    1. domain:协议域,又称协议族(family)。常用的协议族有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域Socket)、AF_ROUTE等。
    协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。  
    
    2. type:指定Socket类型。常用的socket类型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。
    流式Socket(SOCK_STREAM)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(SOCK_DGRAM)是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用,常用的是SOCK_STREAM。
    
    3. protocol:指定协议。常用协议有IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC等,分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
    
    注意:1.type和protocol不可以随意组合,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当第三个参数为0时,会自动选择第二个参数类型对应的默认协议。
    
    返回值:如果调用成功就返回新创建的套接字的描述符,如果失败就返回INVALID_SOCKET(Linux下失败返回-1)
     */
    self.client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    
    2. 建立连接,通过地址和端口号与服务器建立连接:
     /**
         __uint8_t    sin_len;          假如没有这个成员,其所占的一个字节被并入到sin_family成员中
         sa_family_t    sin_family;     一般来说AF_INET(地址族)PF_INET(协议族)
         in_port_t    sin_port;         // 端口
         struct    in_addr sin_addr;    // ip
         char        sin_zero[8];       没有实际意义,只是为了 跟SOCKADDR结构在内存中对齐
         */
        
        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;
        /**
         参数
         参数一:套接字描述符
         参数二:指向数据结构sockaddr的指针,其中包括目的端口和IP地址
         参数三:参数二sockaddr的长度,可以通过sizeof(struct sockaddr)获得
         返回值
         成功则返回0,失败返回非0,错误码GetLastError()。
         */
        int result = connect(_clinenId, (const struct sockaddr *)&socketAddr, sizeof(socketAddr));
        if (result != 0) {
            NSLog(@"---连接socket失败 -----");
            return;
        }
        [sender setTitle:@"已连接" forState:UIControlStateNormal];
        sender.userInteractionEnabled = NO;
        self.restartId = 0;
        NSLog(@"--- 连接成功 ---");
        
       //接受数据
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            [self recvMsg];
        });
    
    3. 发送数据,下面以发送文本为例:
    #pragma mark --发送消息
    - (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
        
        
        if (self.textTF.text.length == 0) {
            NSLog(@"消息为空");
            return;
        }
        const char *msg = self.textTF.text.UTF8String;
        
        ssize_t sendlength = send(self.client_socket, msg, strlen(msg), 0);
        NSLog(@"发送字节数:%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. 接受数据,对数据进行处理:
    #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(@"========= 数据为空,请检查连接 ========");
            }
            
            //将接受到的数据进行转换
            NSData*recvData = [NSData dataWithBytes:buffer length:receiveLength];
            NSString*recvStr = [[NSString alloc]initWithData:recvData encoding:NSUTF8StringEncoding];
            NSLog(@"==接收到的数据为:%@",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. 使用系统的nc模块来进行网络监听,终端输入以下命令:
    //9999为端口号
     nc -lk 9999
    
    6. 运行工程,连接Socket,发送消演示如下: 即时通讯
    二、socket服务端的使用
    1. 上面是基于客户端的socket创建,下面来分析下服务端socket的创建,下图给出两端socket的关系: Socket通讯
    2. 服务端socket主要有创建socket,绑定socket,监听socket,接受和发送数据,关闭socket连接等:
    #pragma mark --创建Socket连接
    - (IBAction)socketConect:(UIBarButtonItem *)sender {
        
        //1.创建socket
        self.serverId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        
        if (self.serverId == -1) {
            NSLog(@"---- socket创建失败 ------");
            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: 绑定socket
        int bind_result = bind(self.serverId, (const struct sockaddr *)&socketAddr, sizeof(socketAddr));
        if (bind_result == -1) {
            NSLog(@"====== 绑定socket失败 ======");
            return;
        }
        
        NSLog(@"====== 绑定socket成功 ======");
        
        // 3: 监听socket
        int listen_result = listen(self.serverId, kMaxConnectCount);
        if (listen_result == -1) {
            NSLog(@"====== 监听失败 ======");
            return;
        }
        
        NSLog(@"监听成功");
        // 4: 接受客户端的链接
        for (int i = 0; i < kMaxConnectCount; i++) {
            [self acceptClientConnet];
        }
    }
    
    3. 接受客户端连接,可以控制客户端连接的数量:
    
    #pragma mark - 接受客户端的链接
    
    - (void)acceptClientConnet{
        
        // 阻塞线程
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            struct sockaddr_in client_address;
            socklen_t address_len;
            // accept函数
            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 客户端错误",address_len);
                
            }else{
                NSString *acceptInfo = [NSString stringWithFormat:@"客户端 in,socket:%d",client_socket];
                NSLog(@"%@",acceptInfo);
                [self receiveMsgWithClietnSocket:client_socket];
            }
            
        });
        
    }
    
    - (void)receiveMsgWithClietnSocket:(int)clientSocket{
        while (1) {
            // 5: 接受客户端传来的数据
            char buf[1024] = {0};
            long iReturn = recv(clientSocket, buf, 1024, 0);
            if (iReturn>0) {
                // 接收到的数据转换
                NSData *recvData  = [NSData dataWithBytes:buf length:iReturn];
                NSString *recvStr = [[NSString alloc] initWithData:recvData encoding:NSUTF8StringEncoding];
                NSLog(@"======接受到客户端消息:%@",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(@"====== 读取消息失败 =====");
                break;
            }else if (iReturn == 0){
                NSLog(@"====== 客户端断开连接了 ======");
                
                close(clientSocket);
                
                break;
            }
        }
    }
    
    4. 发送消息,和客户端代码一样:
    #pragma mark --发送消息
    - (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
        
        
        if (self.textTF.text.length == 0) {
            NSLog(@"====== 消息为空 ======");
            return;
        }
        const char *msg = self.textTF.text.UTF8String;
        
        ssize_t sendlength = send(self.client_socket, msg, strlen(msg), 0);
        NSLog(@"====== 发送字节数:%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. 关闭socket,关闭后客户端将会连接失败:
    #pragma mark --断开连接:关闭socket连接
    - (IBAction)closeConnet:(UIBarButtonItem *)sender {
        
        int close_result = close(self.client_socket);
        
        if (close_result == -1) {
            NSLog(@"====== socket关闭失败 ======");
            return;
        }else{
            NSLog(@"====== socket关闭成功 ======");
        }
        
    }
    
    6. 一个简易的即时聊天就搭建完成,演示如下: 即时通讯

    通过Socket创建通讯的过程并不复杂,关键在于后面对数据的处理,如粘包拆包,心跳保活等。这里推荐一个很Nice的库CocoaAsyncSocket,里面做了很多优化,当然底层也是封装了上面的几个C函数,实现代码如下:

    
    #pragma mark - 连接socket
    - (IBAction)didClickConnectSocket:(id)sender {
        // 创建socket
        if (self.socket == nil)
            self.socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];
        // 连接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 - 发送
    - (IBAction)didClickSendAction:(id)sender {
        
        NSData *data = [self.contentTF.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
        [self.socket writeData:data withTimeout:-1 tag:666];
    }
    
    #pragma mark - 重连
    - (IBAction)didClickReconnectAction:(id)sender {
        // 创建socket
        if (self.socket == nil)
            self.socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];
        // 连接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 - 关闭socket
    - (IBAction)didClickCloseAction:(id)sender {
        [self.socket disconnect];
        self.socket = nil;
    }
    
    #pragma mark - GCDAsyncSocketDelegate
    
    //已经连接到服务器
    - (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(nonnull NSString *)host port:(uint16_t)port{
        
        NSLog(@"连接成功 : %@---%d",host,port);
        [self.socket readDataWithTimeout:-1 tag:666];
    
    }
    
    // 连接断开
    - (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err{
        NSLog(@"断开 socket连接 原因:%@",err);
    }
    
    //已经接收服务器返回来的数据
    - (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{
        NSLog(@"接收到tag = %ld : %ld 长度的数据",tag,data.length);
        [self.socket readDataWithTimeout:-1 tag:10086];
    }
    
    //消息发送成功 代理函数 向服务器 发送消息
    - (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag{
        NSLog(@"%ld 发送数据成功",tag);
    }
    
    

    最后附上服务端和客户端Demo源码,如果帮助到你请给你一个Star

    我是Qinz,希望我的文章对你有帮助。

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