iOS开发——网络编程OC篇&Socket编程

Socket编程

一、网络各个协议：TCP/IP、SOCKET、HTTP等

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层，是网络工程师所研究的对象；

传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容。

http协议   对应于应用层

tcp协议    对应于传输层

ip协议     对应于网络层

三者本质上没有可比性。  何况HTTP协议是基于TCP连接的。

TCP/IP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输；而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。

我 们在传输数据时，可以只使用传输层（TCP/IP），但是那样的话，由于没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用应用层 协议，应用层协议很多，有HTTP、FTP、TELNET等等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议，以封装HTTP文本信息，然 后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。

二、Http和Socket连接区别

相信不少初学手机联网开发的朋友都想知道Http与Socket连接究竟有什么区别，希望通过自己的浅显理解能对初学者有所帮助。

2.1、TCP连接

要想明白Socket连接，先要明白TCP连接。手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议，可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”：

第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握 手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连 接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客 户端交互，最终确定断开）

2.2、HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

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”。

1）在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。

2）在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由 于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常的 做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客 户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。

三、SOCKET原理

3.1、套接字（socket）概念

套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

应 用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应 用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

3.2 、建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

连 接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户 端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

3.3、SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

3.4、Socket连接与HTTP连接

由 于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网络应用 中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很 多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给 客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以 保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

这里我们使用Socket实现一个聊天室的功能，关于服务器这里的就不介绍了

一：再头文件中第一输入流和输出流和一个消息数组

 @interface ViewController ()<NSStreamDelegate,UITextFieldDelegate,UITableViewDataSource,UITableViewDelegate>{
     NSInputStream *_inputStream;//对应输入流
     NSOutputStream *_outputStream;//对应输出流
 }
 @property (weak, nonatomic) IBOutlet NSLayoutConstraint *inputViewConstraint;
 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UITableView *tableView;

 @property (nonatomic, strong) NSMutableArray *chatMsgs;//聊天消息数组

 @end

懒加载这个消息数组

 -(NSMutableArray *)chatMsgs{
     if (!_chatMsgs) {
         _chatMsgs = [NSMutableArray array];
     }

     return _chatMsgs;
 }

二：实现输入输出流的监听

 -(void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode{
     NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);

 //    NSStreamEventOpenCompleted = 1UL << 0,//输入输出流打开完成
 //    NSStreamEventHasBytesAvailable = 1UL << 1,//有字节可读
 //    NSStreamEventHasSpaceAvailable = 1UL << 2,//可以发放字节
 //    NSStreamEventErrorOccurred = 1UL << 3,// 连接出现错误
 //    NSStreamEventEndEncountered = 1UL << 4// 连接结束
     switch (eventCode) {
         case NSStreamEventOpenCompleted:
             NSLog(@"输入输出流打开完成");
             break;
         case NSStreamEventHasBytesAvailable:
             NSLog(@"有字节可读");
             [self readData];
             break;
         case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
             NSLog(@"可以发送字节");
             break;
         case NSStreamEventErrorOccurred:
                         NSLog(@" 连接出现错误");
             break;
         case NSStreamEventEndEncountered:
              NSLog(@"连接结束");

             // 关闭输入输出流
             [_inputStream close];
             [_outputStream close];

             // 从主运行循环移除
             [_inputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
             [_outputStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
             break;
         default:
             break;
     }

 }

三：链接服务器

 - (IBAction)connectToHost:(id)sender {
     // 1.建立连接
     NSString *host = @"127.0.0.1";
     ;

     // 定义C语言输入输出流
     CFReadStreamRef readStream;
     CFWriteStreamRef writeStream;
     CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);

     // 把C语言的输入输出流转化成OC对象
     _inputStream = (__bridge NSInputStream *)(readStream);
     _outputStream = (__bridge NSOutputStream *)(writeStream);

     // 设置代理
     _inputStream.delegate = self;
     _outputStream.delegate = self;

     // 把输入输入流添加到主运行循环
     // 不添加主运行循环 代理有可能不工作
     [_inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
     [_outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

     // 打开输入输出流
     [_inputStream open];
     [_outputStream open];
 }

四：登陆

 - (IBAction)loginBtnClick:(id)sender {

     // 登录
     // 发送用户名和密码
     // 在这里做的时候，只发用户名，密码就不用发送

     // 如果要登录，发送的数据格式为 "iam:zhangsan";
     // 如果要发送聊天消息，数据格式为 "msg:did you have dinner";

     //登录的指令
     NSString *loginStr = @"iam:zhangsan";

     //把Str转成NSData
     NSData *data = [loginStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

     [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];
 }

五：读取服务器数据

 #pragma mark 读了服务器返回的数据
 -(void)readData{

     //建立一个缓冲区 可以放1024个字节
     uint8_t buf[];

     // 返回实际装的字节数
     NSInteger len = [_inputStream read:buf maxLength:sizeof(buf)];

     // 把字节数组转化成字符串
     NSData *data = [NSData dataWithBytes:buf length:len];

     // 从服务器接收到的数据
     NSString *recStr =  [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];

     NSLog(@"%@",recStr);

     [self reloadDataWithText:recStr];

 }

六：发送数据

 -(BOOL)textFieldShouldReturn:(UITextField *)textField{

     NSString *text = textField.text;

     NSLog(@"%@",text);
     // 聊天信息
     NSString *msgStr = [NSString stringWithFormat:@"msg:%@",text];

     //把Str转成NSData
     NSData *data = [msgStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

     // 刷新表格
     [self reloadDataWithText:msgStr];

     // 发送数据
     [_outputStream write:data.bytes maxLength:data.length];

     // 发送完数据，清空textField
     textField.text = nil;

     return YES;
 }

七：实现数据的显示，并且每发送一次消息都会滚动到对应的位置

 -(void)reloadDataWithText:(NSString *)text{
     [self.chatMsgs addObject:text];

     [self.tableView reloadData];

     // 数据多，应该往上滚动
     NSIndexPath *lastPath = [NSIndexPath indexPathForRow:self.chatMsgs.count -  inSection:];
     [self.tableView scrollToRowAtIndexPath:lastPath atScrollPosition:UITableViewScrollPositionBottom animated:YES];
 }

 #pragma mark 表格的数据源

 -(NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section{
     return self.chatMsgs.count;
 }

 - (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
 {
     static NSString *ID = @"Cell";
     UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:ID];

     cell.textLabel.text = self.chatMsgs[indexPath.row];

     return cell;
 }

 -(void)scrollViewWillBeginDragging:(UIScrollView *)scrollView{
     [self.view endEditing:YES];
 }

八：监听键盘的改变

     // 监听键盘
     [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(kbFrmWillChange:) name:UIKeyboardWillChangeFrameNotification object:nil];
 }

 -(void)kbFrmWillChange:(NSNotification *)noti{
     NSLog(@"%@",noti.userInfo);

     // 获取窗口的高度

     CGFloat windowH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;

     // 键盘结束的Frm
     CGRect kbEndFrm = [noti.userInfo[UIKeyboardFrameEndUserInfoKey] CGRectValue];
      // 获取键盘结束的y值
     CGFloat kbEndY = kbEndFrm.origin.y;

     self.inputViewConstraint.constant = windowH - kbEndY;
 }