浅谈Socket基本实现
2017-06-12 本文已影响0人
丶过客匆匆
网络由下往上分为七层：
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
图解如下：
image.png
我来详细的讲解一下这个图，看黑板看黑板...嗯...还是不讲这个图了，Socket是应用层与TCP/IP协议族(传输层)通信的中间软件抽象层，它是一组接口。
image.png
在百度百科里是这么写的：
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。
建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；
HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机，提供了网络通信的能力。
贴一下socket工作原理图：
image.png
按照这个图示来写socket的实现代码：
直接上代码：
image.png
先补充点socket的基础知识：
/**
* socket 中的关键参数
* ip地址：设备标识
* 端口号：进程标识
* 传输协议：（TCP/UDP）
* TCP协议特点：
a.通过三次握手确认建立安全可靠的连接，过程：(客户端请求服务器->服务器返回确认->服务器发送包给客户端)
b.数据大小不受限制
c.TCP建立的连接是管道式或插座式(插头分别为ip和端口号)的，不会丢包。
d.通过四次握手断开连接，过程:(客户端发起断开请求->服务器返回->服务端发起确认断开->客户端返回确认断开连接)
* UDP协议特点：
a.只进行发送，不确认另一端是否接收到。
b.不需要建立连接，讲内容和目的封装成数据包发送。每个数据包大小不超过64K。
c.优点是速度快，效率高，适用于流媒体、广播等。缺点是不可靠协议，且容易丢包。
*/
接下来开始创建一个socket：
首先引入相关的头文件：
#import <sys/socket.h>
#import <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>
1.创建socket
/**
* socket()函数的参数
* domain 协议域： AF_INET(IPV4协议)
* type 指定socket类型:SOCK_STREAM(TCP)/SOCK_DGRAM(UDP)
(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)
* protocol 指定协议:一般传0，表示根据第二个参数自动选择
(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。)
* return socket（返回-1表示失败）
*/
int clickSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
2.与服务器建立连接，这里以本地电脑主机作为服务端模拟实现。
/**
* connect()函数的参数
* a.int 客户端socket对象
* b.const struct sockaddr * 指向该结构体的指针，包含ip地址和端口号
* c.socklen_t 结构体数据长度
* return 0表示连接成功，其他表示连接失败返回码。
*/
struct sockaddr_in serverAddr;
serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//ip地址
serverAddr.sin_port = htons(15888);//端口号
int connectResult = connect(clickSocket,(const struct sockaddr*)&serverAddr,sizeof(serverAddr));
connectResult == 0 ? NSLog(@"连接成功") : NSLog(@"连接失败 %d",connectResult);
运行一下，日志输出：
2017-06-12 15:29:55.758 socket[1374:137291] 连接失败 -1
这里输出连接失败，原因在于我们没有开启15888端口的监听。
开启方法：终端命令$ nc -lk 15888如图：
image.png
重新运行，连接成功，日志输出：
2017-06-12 15:33:43.253 socket[1500:141337] 连接成功
继续下一步，3.发送数据
/**
* send()函数的参数
* a.客户端socket对象
* b.发送内容地址(指针)
* c.发送内容长度
* d.发送方式
* return 成功返回发送字节数，失败返回错误代码
*/
NSString *str = @"你好";
char * msg = (char *)[str UTF8String];
ssize_t strLen = send(clickSocket, msg, strlen(msg), 0);
NSLog(@"发送了%zd个字节",strLen);
再次运行，日志输出：
2017-06-12 15:37:22.668 socket[1523:144061] 连接成功
2017-06-12 15:37:22.669 socket[1523:144061] 发送了6个字节
此时切到终端窗口：
image.png
说明我们的socket已经可以成功的发送数据了！！并且服务端可以发送数据给客户端。
image.png
恩，好像又少了点什么，我们的客户端还没有接收的处理...
4.读取数据
/**
* a.客户端socket对象
* b.接收内容地址
* c.接收内容长度
* d.接收方式，0表示阻塞，必须等待服务器返回
* return 成功返回接收到的字节数，失败返回错误代码
*/
//在终端接收到数据后可直接在终端输入内容回复，这里可以接收。
unsigned char recvBuff[1024];//接收内容空间
ssize_t recvLen = recv(clickSocket, recvBuff, sizeof(recvBuff), 0);
NSString *recvStr = [NSString stringWithCString:(char *)recvBuff encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"接收了%zd个字节,接收到的字符串为:%@",recvLen,recvStr);
再次运行，并且在终端进行回复，日志输出如下：
2017-06-12 15:43:11.886 socket[1549:147808] 连接成功
2017-06-12 15:43:11.886 socket[1549:147808] 发送了6个字节
2017-06-12 15:43:20.762 socket[1549:147808] 接收了13个字节,接收到的字符串为:你也好啊
这里打印13个字节是因为在终端的回车也算一个字节，也就是接收到了四个汉字加一个回车。
最后，关闭连接
close(clickSocket);
至此，我们的socket客户端就算是完成了。。。
当然，我们这是一个短连接，并不是长连接。
关于socket：
- socket中的长连接和短连接：
客户端不主动关闭连接，持续响应recv()函数接收客户端的消息，就是一个长连接。客户端发送一次数据，接收服务端响应后关闭连接，不再接收服务端响应，就是一个短连接。 - socket中的心跳包：
用于长连接的保活和断线处理，客户端每隔固定时间间隔(心跳间隔)发一个空包给服务器，以此来告诉服务器，这个客户端还活着。
客户端每隔一段时间(心跳间隔)发一个空包给服务器，同时设置一个超时时间，如果在超时时间内收到了服务端的心跳回应，说明服务端正常，如果在超时时间内没有收到服务端响应，说明服务器挂了，此时客户端应该主动断开连接，设定时间重新尝试连接服务器。 - iOS中使用socket：
使用CocoaAsyncSocket三方库实现。
关于socket的基本实现到这里就结束了。
关于CocoaAsyncSocket三方库的实现脱离不了这几个基本步骤，有研究过CocoaAsyncSocket的源码，有时候会另外写一个源码解析博客学习记录一下。
路漫漫其修远兮...
