@import url(http://i.cnblogs.com/Load.ashx?type=style&file=SyntaxHighlighter.css);@import url(/css/cuteeditor.css);

1 Socket基础

在IOS中，根据不同的语言环境可以使用不同的方法来创建socket连接。

1) 在Objective-C语言环境使用NSStream类API

＊如果知道远程主机的DNS或者是IP地址，那么可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost 或者函数 CFStreamCreatePairWithSocketToCFHost创建core foundation的连接，然后将CFStream对象toll-free bridged转换为NSStream 对象。
     ＊也可以传递给CFStreamCreatePairWithSocketToNetService函数一个CFNetServiceRef对象，来创建一个到Bonjour 服务器上的连接。

2) 在C语言环境使用CFStream类API

可以使用低级别的CFStream API来创建socket连接，这种方式与NSStream API的使用方式一样，也是通过三个函数来创建与远程主机的socket连接：CFStreamCreatePairWithSocketToHost 、CFStreamCreatePairWithSocketToCFHost或CFStreamCreatePairWithSocketToNetService。只是不需要将其转换为NSStream 对象，其使用方式与第1种类似。

3) 在跨平台环境使用POSIX调用

也可以使用POSIX类型的socket连接，但是如果在OS X 和iOS系统中，应避免使用这种方式，因为其使用方式非常繁琐。特别是不要在GUI主线程中使用同步方式的POSIX连接，因为这样会影响用户体验。

2 BSD Socket

2.1 简介

UNIX内核加入TCP/IP协议的时候，便在系统中引入了一种新的IO操作，只不过由于网络连接的不可靠性，所以网络IO比本地设备的IO复杂很多。这一系列的接口叫做BSD Socket API，当初由伯克利大学研发，最终成为网络开发接口的标准。 网络通信从本质上讲也是进程间通信，只是这两个进程一般在网络中不同计算机上。

由于本文重点是讨论IOS的socket编程，并且Apple官网也不推荐使用BSD socket编程，所以这里只稍微纪录，若需详细研究可以参考《UNIX网络编程卷1：套接字联网API（第3版）》和另一篇笔记《Socket知识整理》。

2.2 基本程序

socket连接由TCP和UDP两种类型，而TCP的使用频率较高，下面参考《UNIX网络编程卷1：套接字联网API（第3版）》的基本TCP连接图，实现一个简单的例子，其中这个例子是UNIX程序，即在MAC系统中也可正确执行。

图 21 基本TCP客户端/服务器socket连接图

2.2.1 Client端程序 

  1.  1 #include <stdio.h> 
  2.  
  3.  2 #include <netinet/in.h> 
  4.  
  5.  3 #include <sys/socket.h> 
  6.  
  7.  4 #include <arpa/inet.h> 
  8.  
  9.  5 #include <string.h> 
  10.  
  11.  6  
  12.  
  13.  7 int main (int argc, const char * argv[]) 
  14.  
  15.  8 { 
  16.  
  17.  9     struct sockaddr_in server_addr; 
  18.  
  19. 10     server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in); 
  20.  
  21. 11     server_addr.sin_family = AF_INET; 
  22.  
  23. 12     server_addr.sin_port = htons(11332); 
  24.  
  25. 13     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 
  26.  
  27. 14     bzero(&(server_addr.sin_zero),8); 
  28.  
  29. 15      
  30.  
  31. 16     int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
  32.  
  33. 17     if (server_socket == -1) { 
  34.  
  35. 18         perror("socket error"); 
  36.  
  37. 19         return 1; 
  38.  
  39. 20     } 
  40.  
  41. 21     char recv_msg[1024]; 
  42.  
  43. 22     char reply_msg[1024]; 
  44.  
  45. 23      
  46.  
  47. 24     if (connect(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in))==0)  { 
  48.  
  49. 25         //connect 成功之后，其实系统将你创建的socket绑定到一个系统分配的端口上，且其为全相关，包含服务器端的信息，可以用来和服务器端进行通信。 
  50.  
  51. 26         while (1) { 
  52.  
  53. 27             bzero(recv_msg, 1024); 
  54.  
  55. 28             bzero(reply_msg, 1024); 
  56.  
  57. 29             long byte_num = recv(server_socket,recv_msg,1024,0); 
  58.  
  59. 30             recv_msg[byte_num] = '\0'; 
  60.  
  61. 31             printf("server said:%s\n",recv_msg); 
  62.  
  63. 32              
  64.  
  65. 33             printf("reply:"); 
  66.  
  67. 34             scanf("%s",reply_msg); 
  68.  
  69. 35             if (send(server_socket, reply_msg, 1024, 0) == -1) { 
  70.  
  71. 36                 perror("send error"); 
  72.  
  73. 37             } 
  74.  
  75. 38         }    
  76.  
  77. 39     }      
  78.  
  79. 40     return 0; 
  80.  
  81. 41 }

2.2.2 Server端程序 

  1.  1 #include <stdio.h>
  2.  
  3.  2 #include <netinet/in.h>
  4.  
  5.  3 #include <sys/socket.h>
  6.  
  7.  4 #include <arpa/inet.h>
  8.  
  9.  5 #include <string.h>
  10.  
  11.  6 
  12.  
  13.  7 int main (int argc, const char * argv[])
  14.  
  15.  8 {
  16.  
  17.  9     struct sockaddr_in server_addr;
  18.  
  19. 10     server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
  20.  
  21. 11     server_addr.sin_family = AF_INET;//Address families AF_INET互联网地址簇
  22.  
  23. 12     server_addr.sin_port = htons(11332);
  24.  
  25. 13     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
  26.  
  27. 14     bzero(&(server_addr.sin_zero),8);
  28.  
  29. 15 
  30.  
  31. 16     //创建socket
  32.  
  33. 17     int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有连接
  34.  
  35. 18     if (server_socket == -1) {
  36.  
  37. 19         perror("socket error");
  38.  
  39. 20         return 1;
  40.  
  41. 21     }
  42.  
  43. 22 
  44.  
  45. 23     //绑定socket：将创建的socket绑定到本地的IP地址和端口，此socket是半相关的，只是负责侦听客户端的连接请求，并不能用于和客户端通信
  46.  
  47. 24     int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
  48.  
  49. 25     if (bind_result == -1) {
  50.  
  51. 26         perror("bind error");
  52.  
  53. 27         return 1;
  54.  
  55. 28     }
  56.  
  57. 29 
  58.  
  59. 30     //listen侦听 第一个参数是套接字，第二个参数为等待接受的连接的队列的大小，在connect请求过来的时候,完成三次握手后先将连接放到这个队列中，直到被accept处理。如果这个队列满>了，且有新的连接的时候，对方可能会收到出错信息。
  60.  
  61. 31     if (listen(server_socket, 5) == -1) {
  62.  
  63. 32         perror("listen error");
  64.  
  65. 33         return 1;
  66.  
  67. 34     }
  68.  
  69. 35 
  70.  
  71. 36     struct sockaddr_in client_address;
  72.  
  73. 37     socklen_t address_len;
  74.  
  75. 38     int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);
  76.  
  77. 39     //返回的client_socket为一个全相关的socket，其中包含client的地址和端口信息，通过client_socket可以和客户端进行通信。
  78.  
  79. 40     if (client_socket == -1) {
  80.  
  81. 41         perror("accept error");
  82.  
  83. 42         return -1;
  84.  
  85. 43     }
  86.  
  87. 44 
  88.  
  89. 45     char recv_msg[1024];
  90.  
  91. 46     char reply_msg[1024];
  92.  
  93. 47 
  94.  
  95. 48     while (1) {
  96.  
  97. 49         bzero(recv_msg, 1024);
  98.  
  99. 50         bzero(reply_msg, 1024);
  100.  
  101. 51 
  102.  
  103. 52         printf("reply:");
  104.  
  105. 53         scanf("%s",reply_msg);
  106.  
  107. 54         send(client_socket, reply_msg, 1024, 0);
  108.  
  109. 55 
  110.  
  111. 56         long byte_num = recv(client_socket,recv_msg,1024,0);
  112.  
  113. 57         recv_msg[byte_num] = '\0';
  114.  
  115. 58         printf("client said:%s\n",recv_msg);
  116.  
  117. 59 
  118.  
  119. 60     }
  120.  
  121. 61 
  122.  
  123. 62     return 0;
  124.  
  125. 63 }

3 NSStream Socket

3.1 Cocoa Streams

3.1.1 NSStream相关类

Cocoa Streams包含三个相关的类： NSStream、NSInputStream 和NSOutputStream。

  • NSStream：是个抽象类，定义了一些基本属性和方法；
  • NSInputStream：是NSStream的子类，可通过它从NSData、File和socket中读取数据流；
  • NSOutputStream：也是NSStream的子类，可通过它将数据流写入NSData、File和socket。

图 31 NSInputStream和NSOutputStream数据转换图

3.1.2 NSStreamDelegate

还可以给stream对象设置Delegate（NSStreamDelegate），如果没有精确了给stream指定Delegate，那么默认将Delegate设置为其自己。

NSStreamDelegate只有一个方法：

  1. - (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode;

NSStreamEvent有多种类型，主要的是NSStreamEventHasBytesAvailable，表示已经可以从输入stream对象中读取数据了，或是写入的数据已经被接收了。

3.1.3 与CFStream比较

NSStream是基于CFStream创建的，所以可以将NSInputStream 和NSOutputStream转换为CFWriteStream 和CFReadStream。虽然NSStream和CFStream非常相似，但是它们仍有所不同，NSStream是Cocoa API，它是通过设置delegate类实现异步行为；而CFStream是Core Foundation API，它是通过设置回调函数来实现异步的行为。

3.2 通过NSInputStream 读数据

在Cocoa中，通过NSInputStream对象读数据，可以分为如下步骤完成：

a) 从数据源创建和初始化一个NSInputStream对象；

       b) 配置run loop，并打开stream对象；

       c) 响应NSInputStream事件（NSStreamDelegate）；

       d) 关闭NSInputStream对象。

如下例子是打开一个Document目录下的文件"theFile.txt"，该文件预先创建好的。

  1.  1 - (void)viewDidLoad {
  2.  
  3.  2 [super viewDidLoad];
  4.  
  5.  3     NSArray *document = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, true);
  6.  
  7.  4     NSString *myDocPath = [document objectAtIndex:0];
  8.  
  9.  5     NSString* fileName = [myDocPath stringByAppendingPathComponent:@"theFile.txt"];
  10.  
  11.  6     
  12.  
  13.  7     [self setUpStreamForFile:fileName];
  14.  
  15.  8 }
  16.  
  17.  9 
  18.  
  19. 10 - (void)setUpStreamForFile:(NSString *)path { //自定义方法，初始化input Stream，并启动读文件
  20.  
  21. 11     NSInputStream *iStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:path];
  22.  
  23. 12     [iStream setDelegate:self];
  24.  
  25. 13     [iStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  26.  
  27. 14     [iStream open];
  28.  
  29. 15 }
  30.  
  31. 16 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode { //实现协议方法，响应事件。
  32.  
  33. 17     NSMutableData *_data;
  34.  
  35. 18     switch(eventCode) {
  36.  
  37. 19         case NSStreamEventHasBytesAvailable:
  38.  
  39. 20         {
  40.  
  41. 21             uint8_t buf[1024];
  42.  
  43. 22             unsigned int len = 0;
  44.  
  45. 23 len = [(NSInputStream *)stream read:buf maxLength:1024];    //当有可读数据时，才开始读。
  46.  
  47. 24 printf("%s\n",buf);
  48.  
  49. 25              break;
  50.  
  51. 26         }
  52.  
  53. 27         case NSStreamEventEndEncountered:
  54.  
  55. 28         {
  56.  
  57. 29             [stream close];
  58.  
  59. 30             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  60.  
  61. 31             stream = nil; 
  62.  
  63. 32             break;
  64.  
  65. 33         }
  66.  
  67. 34     }
  68.  
  69. 35 }

3.3 通过NSOutputStream写数据

在Cocoa中，通过NSOutputStream对象写数据，可以分为如下步骤完成：

a) 从数据源创建和初始化一个NSOutputStream对象；

       b) 配置run loop，并打开stream对象；

       c) 响应NSOutputStream事件（NSStreamDelegate）；

       d) 关闭NSOutputStream对象。

如下例子是打开一个Document目录下的文件"theFile.txt"，并将数据写入该文件中。

  1.  1 - (void)viewDidLoad {
  2.  
  3.  2     [super viewDidLoad];
  4.  
  5.  3     NSArray *document = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, true);
  6.  
  7.  4     NSString *myDocPath = [document objectAtIndex:0];
  8.  
  9.  5     NSString* fileName = [myDocPath stringByAppendingPathComponent:@"theFile.txt"];
  10.  
  11.  6     
  12.  
  13.  7     [self createOutputStream:fileName]; 
  14.  
  15.  8 }
  16.  
  17.  9 
  18.  
  19. 10 - (void)createOutputStream:(NSString *)path
  20.  
  21. 11 {
  22.  
  23. 12     NSOutputStream* oStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:path append:true];
  24.  
  25. 13     [oStream setDelegate:self];
  26.  
  27. 14     [oStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  28.  
  29. 15     [oStream open];
  30.  
  31. 16 }
  32.  
  33. 17 
  34.  
  35. 18 - (void)setUpStreamForFile:(NSString *)path {
  36.  
  37. 19     NSInputStream *iStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:path];
  38.  
  39. 20     [iStream setDelegate:self];
  40.  
  41. 21     [iStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  42.  
  43. 22     [iStream open];
  44.  
  45. 23 }
  46.  
  47. 24 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
  48.  
  49. 25 {
  50.  
  51. 26     NSOutputStream *oStream = stream;
  52.  
  53. 27     switch(eventCode) {
  54.  
  55. 28         case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
  56.  
  57. 29         {
  58.  
  59. 30             uint8_t buf[]="hello my lover";
  60.  
  61. 31             unsigned int len = strlen(buf)+1;
  62.  
  63. 32             [oStream write:(const uint8_t *)buf maxLength:len];
  64.  
  65. 33             [oStream close];
  66.  
  67. 34             break;
  68.  
  69. 35         }
  70.  
  71. 36         case NSStreamEventEndEncountered:
  72.  
  73. 37         {
  74.  
  75. 38             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  76.  
  77. 39             oStream = nil; 
  78.  
  79. 40             break;
  80.  
  81. 41         }
  82.  
  83. 42     }
  84.  
  85. 43 }

3.4 建立socket stream

3.4.1 实现原理

由于NSStream类不支持在IOS平台上创建socket连接，而CFStream支持在IOS平台的socket行为。所以若知道远程主机的DNS或者是IP地址，可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数来创建socket连接，通过该函数创建了CFStream类型为全双工的socket连接，接着可以利用toll-free bridge，将CFStream对象转换为NSStream对象。

CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数是基于TCP协议创建的socket连接，其函数原型是：

  1. void CFStreamCreatePairWithSocketToHost(CFAllocatorRef alloc, CFStringRef host, UInt32 port, CFReadStreamRef *readStream, CFWriteStreamRef *writeStream);

通过NSStream对象进行Socket通信，与通过NSStream进行IO操作的步骤基本一样：

       a) 创建NSStream对象，通过CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数创建CFReadStreamRef 和CFWriteStreamRef 对象；继而将两者转换为NSInputStream 和NSOutputStream 对象；

       b) 配置run loop，并打开NSInputStream 和NSOutputStream对象；

       c) 响应事件，在Delegate中响应不同的信号；

       d) 关闭NSStream对象。

3.4.2 示例

如下是由NSStream实现的socket client，其中socket server可以使用2章节的例子配合测试。实现的功能是进行client和server消息的收发。

  1. 1 - (void)viewDidLoad { //该方法是IOS的入口方法。
  2.  
  3. 2     [super viewDidLoad];
  4.  
  5. 3     NSString *urlStr = [NSString stringWithFormat:@"127.0.0.1"]；
  6.  
  7. 4     [self searchForSite:urlStr]; 
  8.  
  9. 5 }
  1.  1 - (IBAction)searchForSite:(NSString *)urlStr //该方法实现的功能是创建socket连接，并启动对socket描述符进行监听。
  2.  
  3.  2 {
  4.  
  5.  3         CFReadStreamRef readStream;
  6.  
  7.  4         CFWriteStreamRef writeStream;
  8.  
  9.  5         //该方法就是通过CFStream创建的socket连接
  10.  
  11.  6         CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)urlStr, 11332, &readStream, &writeStream);
  12.  
  13.  7         
  14.  
  15.  8         NSInputStream *inputStream = (__bridge_transfer NSInputStream *)readStream;     //实现转换
  16.  
  17.  9         NSOutputStream *outputStream = (__bridge_transfer NSOutputStream *)writeStream;//实现转换
  18.  
  19. 10        
  20.  
  21. 11         [inputStream setDelegate:self];  //设置代理
  22.  
  23. 12         [outputStream setDelegate:self];
  24.  
  25. 13 
  26.  
  27. 14         [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  28.  
  29. 15         [outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  30.  
  31. 16 
  32.  
  33. 17         [inputStream open];
  34.  
  35. 18         [outputStream open];
  36.  
  37. 19         
  38.  
  39. 20         /* Store a reference to the input and output streams so that they don't go away.... */
  40.  
  41. 21     }
  42.  
  43. 22 }
  1.  1 - (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode //该方法是NSStreamDelegate协议方法，对事件的响应方法
  2.  
  3.  2 { 
  4.  
  5.  3     switch(eventCode) {
  6.  
  7.  4         case NSStreamEventHasSpaceAvailable:   //可写的事件响应处理
  8.  
  9.  5         {
  10.  
  11.  6             NSOutputStream *oStream = stream;//因NSStream不能调用write方法，故需强制转换为NSOutputStream。
  12.  
  13.  7             uint8_t buf[]="hello socket";
  14.  
  15.  8             unsigned int len = strlen(buf)+1;
  16.  
  17.  9             [oStream write:(const uint8_t *)buf maxLength:len];
  18.  
  19. 10             break;
  20.  
  21. 11         }
  22.  
  23. 12         case NSStreamEventEndEncountered:  //结束事件
  24.  
  25. 13         {
  26.  
  27. 14             [stream close];
  28.  
  29. 15             [stream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  30.  
  31. 16             stream = nil; // stream is ivar, so reinit it
  32.  
  33. 17             break; 
  34.  
  35. 18         }
  36.  
  37. 19         case NSStreamEventNone:
  38.  
  39. 20         {
  40.  
  41. 21             break;
  42.  
  43. 22         }
  44.  
  45. 23         case NSStreamEventOpenCompleted:  //打开完成事件
  46.  
  47. 24         {
  48.  
  49. 25             NSLog(@"NSStreamEventOpenCompleted");
  50.  
  51. 26             break;
  52.  
  53. 27         }
  54.  
  55. 28         case NSStreamEventErrorOccurred:  //错误发生事件
  56.  
  57. 29         {
  58.  
  59. 30             NSError *theError = [stream streamError];
  60.  
  61. 31             NSLog(@"Error %i: %@", [theError code], [theError localizedDescription]);
  62.  
  63. 32             [stream close];
  64.  
  65. 33             break;
  66.  
  67. 34         }
  68.  
  69. 35         case NSStreamEventHasBytesAvailable:  //可读的事件响应处理
  70.  
  71. 36         {
  72.  
  73. 37             NSMutableData *_data;
  74.  
  75. 38             uint8_t buf[1024];
  76.  
  77. 39             unsigned int len = 0;
  78.  
  79. 40             len = [(NSInputStream *)stream read:buf maxLength:1024]; 
  80.  
  81. 41             if(len) {
  82.  
  83. 42                 [_data appendBytes:(const void *)buf length:len];
  84.  
  85. 43                 printf("%s\n",buf);
  86.  
  87. 44             } else {
  88.  
  89. 45                 NSLog(@"no buffer!");
  90.  
  91. 46             }
  92.  
  93. 47             break;
  94.  
  95. 48         }     
  96.  
  97. 49     }
  98.  
  99. 50 }

4 参考文献

[1] Stream Programming Guide.

[2] Networking Programming Topics

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