一、概念
首先，理清一些概念
TCP/IP和UDP，HTTP协议，Socket
1.TCP/IP和UDP，是网络中比较底层的协议，平时的网络连接基本都离不开这两个协议，其中
1) TCP：面向连接的传输控制协议：
建立连接，形成传输数据的通道（建立连接的三次握手，断开连接的四次握手）。
在连接中进行大数据传输，数据大小不受限制。
通过三次握手完成连接，是可靠协议，数据安全送达。
必须建立连接，效率会稍低。
2) UDP：面向无连接的用户数据报协议：
只管发送，不确认对方是否接收到。
不需要建立连接，将数据及源和目的封装成数据包中，每个数据报的大小限制在 64K 之内。
因为无需连接，因此是不可靠协议。
不需要建立连接，速度快。
应用场景：多媒体教室／网络流媒体。
2.HTTP 协议即超文本传送协议，是建立在 TCP /IP 协议之上的一种应用，主要解决如何包装数据。
HTTP协议详细规定了浏览器与服务器之间相互通信的规则，是万维网交换信息的基础。
HTTP是基于请求-响应形式并且是短连接，并且是无状态的协议。
HTTP 连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为 “一次连接”。
3.Socket通常被称为“套接字”，通常用于描述IP地址和端口，是一个通信的句柄，可以用来实现不同虚拟机或者不同计算机之间的通信。
Socket连接是长连接，理论上客户端和服务器端一旦建立连接将不会主动断开此连接，表现为持续连接，服务端可主动将消息推送给客户端。
Socket虽然能够实现网络通信，但实际上只是对 TCP/IP 协议的封装，本身并不是协议，而是一个调用接口（API），是应⽤层与运输层 TCP/IP 协议族通信的中间软件抽象层，通过调用socket的接口，我们就能使用TCP/IP协议。
Socket区别于HTTP协议的网络连接，在 Internet 上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个 Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。以网络中的两个主机为例，通过服务端主机的IP地址和服务软件的端口建立Socket，在客户端主机上建立socket并连接到对应服务端主机的Socket，在这两个socket中间便是网络连接,数据在两个Socket之间进行传输。
PS:关于Socket的类型描述放在最后
二、iOS平台的Socket编程
（一）BSDSocket
Socket一开始是使用纯C编写的，是可以跨平台的，UNIX最底层的Socket是基于BSDSocket的，而苹果的系统底层便是基于UNIX，因此也支持BSDSocket。BSDSocket主要通过一些函数实现Socket连接和数据的读写，swift和OC同样可以使用这些方法，只要import了相应的头文件，但是要实现跨平台的Socket，底层最好还是直接使用C/C++来实现Socket连接
BSDSocket最基本的几个接口函数如下：
1）创建Socket并指定使用的协议（TCP或UDP）
int server = socket(int32 addressFamily, int32 type,int32 protocol)
在创建成功之后，可通过这个函数设置Socket 的选项，即socket的属性，包括端口重用，收发数据时延等。
int err= setsockopt(SOCKET s,int level,int optname,const char* optval,int optlen);
2）将主机的IP地址和某个端口绑定到Socket
int err=bind(int socketFileDescriptor,sockaddr *addressToBind,int addressStructLength)
PS：以上两个函数是建立socket连接必不可少 的，无论是TCP还是UDP的C/S（即服务端和客户端）程序架构的socket连接都要先通过以上两步建立Socket。
3）在绑定好之后，根据选定的协议，若是UDP，则可以直接进行数据传输，以下是发送和接收接口
int err=sendto(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *destinationAddress, int destinationAddressLength)
int err=recvfrom(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *fromAddress, int*fromAddressLength)
4）若是TCP协议，则服务端还要进行监听客户端连接请求，连接客户端之后，才能进行数据传输
服务端
监听连接请求
int err=listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize)
socket() 函数创建的 socket 默认是一个主动类型的，listen() 函数将 socket 变为被动类型的，等待客户的连接请求。
接收连接请求
int peerSocket = accept(int socketFielDescriptor, sockaddr *clientAddress, int clientAddressStructLength)
数据传输
发送，接收接口，第一个参数都是客户端的socket文件描述符peerSocket
int len=send(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
int len=recv(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
最后关闭连接
int close(int socketFileDescriptor)
客户端
不需要监听，直接连接到指定的服务器IP和端口
客户端不需要指定打开的端口，通常临时的、动态的分配一个1024以上的端口。
int err = connect(int socketFileDescriptor,sockaddr *serverAddress, int serverAddressLength)
数据传输
发送，接收接口，第一个参数都是客户端的socket文件描述符
int len=send(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
int len=recv(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
最后关闭连接
int close(int socketFileDescriptor)
注意
这里的accept(),recv(),send(),recvfrom(),sendto()几个接口函数都是阻塞式的，即运行时会阻塞当前线程，因此实际开发中需要另外开辟线程执行这些函数。根据执行结果再回到主线程进行数据更新。
完整的UDP连接示意图
完整的TCP连接示意图
（二）CFSocket
iOS官方给出的CFSocket，存在于CoreFoundation框架中，使用纯C语言实现，同样可以实现跨平台应用，它是基于BSDSocket进行抽象和封装的，CFSocket 中包含了少数开销，它几乎可以提供 BSD sockets 所具有的一切功能，并且把 socket 集成进一个“运行循环”RunLoop中。
Core Foundation框架是一组C语言接口，它们为iOS应用程序提供基本数据管理和服务功能
群体数据类型 (数组、集合等)、程序包、字符串管理、日期和时间管理、原始数据块管理、偏好管理、URL及数据流操作、线程和RunLoop、端口和soket通讯
RunLoop 实际上就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面事件循环的逻辑。线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 "接受消息->等待->处理" 的循环中，直到这个循环结束，函数返回。
CFSocket实现流式Socket（基于TCP）的过程如下：（CFSocekt 用于建立连接，CFStream 用于读写数据）
这里我使用OC实现，用swift还需要转化指针，代码过于复杂。
服务端
1）创建socket，这里
CFSocketRef socket_server = CFSocketCreate(kCFAllocatorDefault, PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, kCFSocketAcceptCallBack//触发类型,TCPServerAcceptCallBack,NULL);
TCPServerAcceptCallBack是一个回调函数，在参数中触发类型代表的事件活跃时触发
具体的回调事件触发类型enumCFSocketCallBackType{
kCFSocketNoCallBack =0,//表示不需要回调函数，回调函数的参数直接设置为NULL
kCFSocketReadCallBack =1, kCFSocketAcceptCallBack =2,（常用） kCFSocketDataCallBack =3, kCFSocketConnectCallBack =4, kCFSocketWriteCallBack =8};
根据需要设置端口重用
_Bool reused = YES;
setsockopt(CFSocketGetNative(_socket_server), SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const void *)&reused, sizeof(reused));
2）绑定本地IP和端口到Socket
struct sockaddr_in Socaddr;
memset(&Socaddr, 0, sizeof(Socaddr));
Socaddr.sin_len=sizeof(Socaddr);
Socaddr.sin_family=AF_INET;
Socaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
Socaddr.sin_port=CFSwapInt16(1235);//设置端口，这里任意取的
CFDataRef dataaddr=CFDataCreate(kCFAllocatorDefault, (UInt8*)&Socaddr, sizeof(Socaddr));
CFSocketError err=CFSocketSetAddress(_socket_server, dataaddr);
CFRelease(dataaddr);
由于Core Foundation的对象不属于ARC的管理范畴，所以需要自己release。
3）获取当前线程的runloop并把服务端Socket加入到RunLoop中，启动RunLoop。
这里实际上封装了listen和accept，因此同样会产生阻塞，需要另外开辟线程。
CFRunLoopRef runLoopRef = CFRunLoopGetCurrent();
CFRunLoopSourceRef sourceRef = CFSocketCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, _socket_server, 0);
CFRunLoopAddSource(runLoopRef, sourceRef, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(sourceRef);
CFRunLoopRun();
如上面1）中所述，回调函数TCPServerAcceptCallBack会在某些事件触发时自动执行，这里我们要自己设计函数体，在客户端接入之后进行相应操作，回调函数的参数是有固定要求的，但函数名可自定义，具体如下：
void TCPServerAcceptCallBack(CFSocketRef socket,CFSocketCallBackType type,CFDataRef address,const void *data,void *info)
根据参数type是否等于kCFSocketAcceptCallBack，即可确定是客户端连接成功
根据参数data此时是CFSocketNativeHandle类型，获取客户端Socket的Handle，再用getpeername获取客户端Socket地址
CFSocketNativeHandle nativeHanldle = *(CFSocketNativeHandle*)data;//*去引用
getpeername(nativeHanldle, (struct sockaddr * )name , &namelen)
创建对应客户端socket的输入输出流
void CFStreamCreatePairWithSocket(CFAllocatorRef alloc, CFSocketNativeHandle sock, CFReadStreamRef *readStream, CFWriteStreamRef *writeStream);
CFStreamCreatePairWithSocket()操作成功后，readStream和writeStream都指向有效的地址，因此判断是不是还是之前设置的NULL，就知道是否创建成功
客户端
客户端相对简单很多，直接创建对应服务端的IP和端口的Socket，并创建对应的输入输出流
NSString * server = @"192.168.8.39";
CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)server, 12435, &readStream, &writeStream);
判断此时的readStream和writeStream是否都不等于NULL，若是则创建成功
后续的流的操作，客户端和服务端是相同的
流管理
首先我们要对NSStream熟悉一下，它是属于Cocoa框架中的流对象，Cocoa是苹果的面向对象开发框架，Cocoa中的流对象与Core Foundation中的流对象是对应的。因此我们可以通过toll-free桥接方法来进行相互转换。NSStream、NSInputStream和NSOutputStream分别对应CFStream、CFReadStream和CFWriteStream。
我们要做的就是继承协议NSStreamDelegate，将CFStream转化为对应的NSStream并加入到RunLoop，打开流
NSInoutstream* instream；
NSOutputStream * outstream;
self.instream = (__bridge NSInputStream*)readStreamRef;
self.outstream = (__bridge NSOutputStream*) writeStreamRef;
[self.instream setDelegate:selfClass];
[self.outstream setDelegate: selfClass];
[self.instream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[self.outstream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[self.instream open];
[self.outstream open];
实现协议方法
- (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
在这个函数中可以根据下面👇数据流的状态枚举进行不同的流操作
NSStreamEventNone // 无事件
NSStreamEventOpenCompleted // 建立连接完成
NSStreamEventHasBytesAvailable // 有可读的字节，接收到了数据，可以读了
NSStreamEventHasSpaceAvailable // 可以使用输出流的空间，此时可以发送数据给服务器
NSStreamEventErrorOccurred // 发生错误
NSStreamEventEndEncountered // 流结束事件，在此事件中负责做销毁工作
输入流的读
[_instream read:(nonnull uint8_t *) maxLength:(NSUInteger)]
输出流的写
[_outstream write:(nonnull const uint8_t *) maxLength:(NSUInteger)]
通过服务端和客户端各自的读写流，就能够相互传输数据了，文件图片等都可以转化成字节流进行传输，这里就不多说了。
除了以上两种方法，有很多第三方的库都能实现Socket，操作会更加简单 ，如GCDAsyncSocket，webSocket，Socket.IO
附录：
Socket的类型
流套接字（SOCK_STREAM）：流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务，原因在于其使用了传输控制协议，即TCP（The Transmission Control Protocol）协议。
数据报套接字（SOCK_DGRAM）：数据报套接字提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用UDP（User Datagram Protocol）协议进行数据的传输。由于数据包套接字不能保证数据传输的可靠性，对于有可能出现的数据丢失情况，需要在程序中做相应的处理。
原始套接字(SOCK_RAW)：原始套接字与标准套接字（标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字）的区别在于：原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP协议的数据，数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此，如果要访问其他协议发送数据必须使用原始套接字。
名字/常量 描述
SOCK_STREAM 这个协议是按照顺序的、可靠的、数据完整的基于字节流的连接。这是一个使用最多的socket类型，这个socket是使用TCP来进行传输。
SOCK_DGRAM 这个协议是无连接的、固定长度的传输调用。该协议是不可靠的，使用UDP来进行它的连接。
SOCK_SEQPACKET 这个协议是双线路的、可靠的连接，发送固定长度的数据包进行传输。必须把这个包完整的接受才能进行读取。
SOCK_RAW 这个socket类型提供单一的网络访问，这个socket类型使用ICMP公共协议。（ping、traceroute使用该协议）
SOCK_RDM 这个类型是很少使用的，在大部分的操作系统上没有实现，它是提供给数据链路层使用，不保证数据包的顺序
网友评论