socket详解,WebSocket的兴起
socket(套接字)概念:
网络上两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一段称为一个socket,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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
- 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)
- 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。
iOS中socket实际应用
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:在头文件中定义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";
int port = 12345;
// 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[1024];
// 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 - 1 inSection:0];
[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;
}
WebSocket:
是HTML5一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信(full-duplex)。一开始的握手需要借助HTTP请求完成。
两大好处:
- Header互相沟通的Header是很小的-大概只有 2 Bytes
- Server Push服务器的推送,服务器不再被动的接收到浏览器的request之后才返回数据,而是在有新数据时就主动推送给浏览器。