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相關(guān)概念

• socket是一個(gè)針對(duì)TCP和UDP編程的接口幔睬，你可以借助它建立TCP連接等。socket是對(duì)TCP/IP協(xié)議的封裝摇天，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個(gè)調(diào)用接口（API），通過(guò)Socket，我們才能使用TCP/IP協(xié)議矿辽。Socket的出現(xiàn)只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協(xié)議棧而已，是對(duì)TCP/IP協(xié)議的抽象郭厌，從而形成了我們知道的一些最基本的函數(shù)接口袋倔。

• socket連接：socket連接就是所謂的長(zhǎng)連接，理論上客戶(hù)端和服務(wù)器端一旦建立起連接將不會(huì)主動(dòng)斷掉沪曙；但是由于各種環(huán)境因素可能會(huì)是連接斷開(kāi)奕污，比如說(shuō)：服務(wù)器端或客戶(hù)端主機(jī)down了萎羔，網(wǎng)絡(luò)故障液走，或者兩者之間長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)防火墻可能會(huì)斷開(kāi)該連接以釋放網(wǎng)絡(luò)資源贾陷。所以當(dāng)一個(gè)socket連接中沒(méi)有數(shù)據(jù)的傳輸缘眶，那么為了維持連接需要發(fā)送心跳消息~~具體心跳消息格式是開(kāi)發(fā)者自己定義的。

• TCP連接的三次握手:
  第一次握手：客戶(hù)端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器髓废，并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)巷懈，等待服務(wù)器確認(rèn)；
  第二次握手：服務(wù)器收到syn包慌洪，必須確認(rèn)客戶(hù)的SYN（ack=j+1）顶燕，同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包（syn=k），即SYN+ACK包冈爹，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)涌攻；
  第三次握手：客戶(hù)端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1)频伤，此包發(fā)送完畢恳谎，客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手憋肖。

  握手過(guò)程中傳送的包里不包含數(shù)據(jù)因痛，三次握手完畢后，客戶(hù)端與服務(wù)器才正式開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)岸更。理想狀態(tài)下鸵膏，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動(dòng)關(guān)閉連接之前怎炊，TCP 連接都將被一直保持下去谭企。斷開(kāi)連接時(shí)服務(wù)器和客戶(hù)端均可以主動(dòng)發(fā)起斷開(kāi)TCP連接的請(qǐng)求用僧，斷開(kāi)過(guò)程需要經(jīng)過(guò)“四次握手”。

• socket建立網(wǎng)絡(luò)連接的步驟
  建立Socket連接至少需要一對(duì)套接字赞咙，其中一個(gè)運(yùn)行于客戶(hù)端责循，稱(chēng)為ClientSocket ，另一個(gè)運(yùn)行于服務(wù)器端攀操，稱(chēng)為ServerSocket 院仿。
  套接字之間的連接過(guò)程分為三個(gè)步驟：服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)，客戶(hù)端請(qǐng)求速和，連接確認(rèn)歹垫。
  1。服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶(hù)端套接字颠放，而是處于等待連接的狀態(tài)排惨，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶(hù)端的連接請(qǐng)求碰凶。
  2暮芭。客戶(hù)端請(qǐng)求：指客戶(hù)端的套接字提出連接請(qǐng)求欲低，要連接的目標(biāo)是服務(wù)器端的套接字辕宏。為此，客戶(hù)端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字砾莱，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號(hào)瑞筐，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請(qǐng)求。
  3腊瑟。連接確認(rèn)：當(dāng)服務(wù)器端套接字監(jiān)聽(tīng)到或者說(shuō)接收到客戶(hù)端套接字的連接請(qǐng)求時(shí)聚假，就響應(yīng)客戶(hù)端套接字的請(qǐng)求，建立一個(gè)新的線(xiàn)程闰非，把服務(wù)器端套接字的描述發(fā)給客戶(hù)端膘格，一旦客戶(hù)端確認(rèn)了此描述，雙方就正式建立連接河胎。而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)闯袒，繼續(xù)接收其他客戶(hù)端套接字的連接請(qǐng)求。

BSD socket

BSD socket:完全由c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)游岳，并且可以在Objective-C代碼中使用政敢。
優(yōu)點(diǎn)：不同平臺(tái)中易于移植
缺點(diǎn)：
無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)操作系統(tǒng)內(nèi)建的網(wǎng)絡(luò)特性（比如系統(tǒng)范圍的VPN）。
更糟糕的是初始化socket連接并不會(huì)自動(dòng)打開(kāi)設(shè)備的Wi-Fi或是蜂窩網(wǎng)絡(luò)胚迫，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)會(huì)智能的關(guān)閉以節(jié)省電池電量喷户，任何通信連接都會(huì)失敗，除非其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程激活了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)访锻。

CFNetwork對(duì)BSD Socket的分裝可以激活設(shè)備的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)褪尝，所以幾乎所有場(chǎng)景都建議使用CFNetwork而不是BSD Socket.

最常用的API:
1.int socket(int, int, int)：創(chuàng)建并初始化新的socket闹获，如果成功放回一個(gè)文件描述符，如果失敗返回0河哑。
2.int bind(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：為指定的地址與端口號(hào)分配socket避诽。
3.int listen(int, int) __DARWIN_ALIAS(listen)：用于服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端
4.int accept(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)：接受連接請(qǐng)求，將客戶(hù)端地址存儲(chǔ)到clientAddress中璃谨。
5.int connect(int, const struct sockaddr *, socklen_t)：連接到指定的服務(wù)器沙庐。
6.ssize_t send(int, const void *, size_t, int)：在socket上最多發(fā)送XX數(shù)據(jù)。
7.ssize_t recv(int, void *, size_t, int)：在socket上最多讀取XX數(shù)據(jù)佳吞。
……

服務(wù)端邏輯：如果接收到客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)"1"拱雏，那么回復(fù)"你猜！"底扳；客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)"2"铸抑，那么回復(fù)"謝謝！"衷模；客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)"3"鹊汛，那么回復(fù)"對(duì)不起！"算芯；客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)"4"柒昏，那么回復(fù)"好的！"熙揍；客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)其他的內(nèi)容，那么一半概率原樣回復(fù)氏涩，一半概率回復(fù)"不知道你在說(shuō)什么届囚！"。

屏幕快照 2017-03-16 下午2.16.02.png

創(chuàng)建服務(wù)端：
1.創(chuàng)建socket

    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    server_addr.sin_family = AF_INET;//AF_INET互聯(lián)網(wǎng)地址簇
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(address);
    bzero(&server_addr.sin_zero, 8);
    
    //創(chuàng)建socket
    int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有鏈接
    
    if (server_socket == -1) {
        perror("socket error!");
        
        return 1;
    }

2.綁定socket：將創(chuàng)建的socket綁定到本地的IP地址和端口是尖，此socket是半相關(guān)的意系，只是負(fù)責(zé)偵聽(tīng)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，并不能用于和客戶(hù)端通信

    int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (bind_result == -1) {
        perror("bind error!");
        
        return 1;
    }

3.listen偵聽(tīng)

   if (listen(server_socket, 5)) {
        perror("listen error!");
        
        return 1;
    }

4.接受客戶(hù)端連接

    int client_socket;
    socklen_t address_len;
    struct sockaddr_in client_address;
    for (; ; ) {
        address_len = sizeof(client_address);
        client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_address, &address_len);
        //1.使用多線(xiàn)程
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            //這個(gè)函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作
            str_echo(client_socket);
        });
    }

5.接收和發(fā)送數(shù)據(jù)

    char buf[1024];
    
    while (1) {
        bzero(buf, 1024);
        long byte_num = recv(socket, buf, 1024, 0);
        if (byte_num < 0) {
            return;
        }
        buf[byte_num] = '\0';
        printf("client said:%s\n", buf);
        
        char *result;
        NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
        if ([str isEqualToString:@"1"]) {
            result = "你猜饺汹！";
        }
        else if ([str isEqualToString:@"2"])
        {
            result = "謝謝蛔添！";
        }
        else if ([str isEqualToString:@"3"])
        {
            result = "對(duì)不起！";
        }
        else if ([str isEqualToString:@"4"])
        {
            result = "好的兜辞！";
        }
        else
        {
            if (arc4random()%2 == 0) {
                result = "不知道你在說(shuō)什么迎瞧！";
            }
            else
            {
                result = buf;
            }
        }
        
        send(socket, result, 1024, 0);
    }

創(chuàng)建客戶(hù)端：

    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(11332);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);
    
    int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_socket == -1) {
        perror("socket error");
        
        return 1;
    }
    
    char receive_msg[1024];
    char reply_msg[1024];
    
    if (connect(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == 0) {
        //connect 成功之后逸吵，其實(shí)系統(tǒng)將你創(chuàng)建的socket綁定到一個(gè)系統(tǒng)分配的端口上凶硅，且其為全相關(guān)，包含服務(wù)器端的信息扫皱，可以用來(lái)和服務(wù)器端進(jìn)行通信足绅。
        
        while (1) {
            bzero(reply_msg, 1024);
            printf("replay:");
            scanf("%s", reply_msg);
            if (send(server_socket, reply_msg, 1024, 0) == -1) {
                perror("send error!");
                
                return 1;
            }
            
            bzero(receive_msg, 1024);
            long byte_num = recv(server_socket, receive_msg, 1024, 0);
            receive_msg[byte_num] = '\0';
            printf("server said:%s\n", receive_msg);
        }
    }
    
    return 0;

NSStream 讀寫(xiě)文件

Cocoa Streams包含三個(gè)相關(guān)的類(lèi)： NSStream捷绑、NSInputStream 和NSOutputStream。

NSStream：是個(gè)抽象類(lèi)氢妈，定義了一些基本屬性和方法粹污；
NSInputStream：是NSStream的子類(lèi)，可通過(guò)它從NSData首量、File和socket中讀取數(shù)據(jù)流厕怜；
NSOutputStream：也是NSStream的子類(lèi)，可通過(guò)它將數(shù)據(jù)流寫(xiě)入NSData蕾总、File和socket粥航。

還可以給stream對(duì)象設(shè)置Delegate（NSStreamDelegate），如果沒(méi)有精確了給stream指定Delegate生百，那么默認(rèn)將Delegate設(shè)置為其自己递雀。

NSStreamDelegate只有一個(gè)方法
: - (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode

NSStreamEventNone :改默認(rèn)值不代表任何事件
NSStreamEventOpenCompleted :socket被成功打開(kāi)
NSStreamEventHasBytesAvailable :有可以讀取的字節(jié)
NSStreamEventHasSpaceAvailable :緩存中可以寫(xiě)入字節(jié)
NSStreamEventErrorOccurred :操作出現(xiàn)錯(cuò)誤CFReadStreamCopyError()和CFWriteStreamCopyError()會(huì)提供更多錯(cuò)誤細(xì)節(jié)
NSStreamEventEndEncountered :socket達(dá)到字節(jié)流的末尾

通過(guò)NSStream對(duì)象讀數(shù)據(jù)，可以分為如下步驟完成：
a) 從數(shù)據(jù)源創(chuàng)建和初始化一個(gè)NSStream對(duì)象蚀浆；
b) 配置run loop缀程，并打開(kāi)stream對(duì)象；
c) 響應(yīng)NSInputStream事件（NSStreamDelegate）市俊；
d) 關(guān)閉NSInputStream對(duì)象杨凑。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSString *documentStr = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) firstObject];
    NSString *dataPath = [documentStr stringByAppendingPathComponent:@"data.txt"];
    
    NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager];
    if ([manager fileExistsAtPath:dataPath]) {
        self.read = YES;
        NSLog(@"string:%@", [NSString stringWithContentsOfFile:dataPath encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil]);
        
        NSInputStream *inStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:dataPath];
        [inStream setDelegate:self];
        [inStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [inStream open];
    }
    else
    {
        if ([manager createFileAtPath:dataPath contents:nil attributes:nil]) {
            self.read = NO;
            NSOutputStream *outStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:dataPath append:YES];
            [outStream setDelegate:self];
            [outStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
            [outStream open];
        }
        else
        {
            NSLog(@"文件創(chuàng)建失敗摆昧！");
        }
    }
}

#pragma mark - <NSStreamDelegate>代理方法
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
{
    if (self.read) {
        NSInputStream *inStream = (NSInputStream *)aStream;
        switch (eventCode) {
            case NSStreamEventHasBytesAvailable:
            {
                uint8_t data[1024];
                [inStream read:data maxLength:1024];
                printf("%s", data);
                [inStream close];
                [inStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
                inStream = nil;
            }
                break;
            case NSStreamEventEndEncountered:
            {
                [inStream close];
                [inStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
                inStream = nil;
            }
                break;
                
            default:
                break;
        }
    }
    else{
        NSOutputStream *outStream = (NSOutputStream *)aStream;
        switch (eventCode) {
            case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
            {
                uint8_t data[] = "{name:'張三', age:10}";
                [outStream write:data maxLength:strlen((char *)data)];
                [outStream close];
                [outStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
                outStream = nil;
            }
                break;
            case NSStreamEventEndEncountered:
            {
                [outStream close];
                [outStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
                outStream = nil;
            }
                break;
                
            default:
                break;
        }
    }
}

NSStream Socket

NSStream類(lèi)不支持在IOS平臺(tái)上創(chuàng)建socket連接撩满，而CFStream支持在IOS平臺(tái)的socket行為。所以若知道遠(yuǎn)程主機(jī)的DNS或者是IP地址绅你，可以使用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函數(shù)來(lái)創(chuàng)建socket連接伺帘，通過(guò)該函數(shù)創(chuàng)建了CFStream類(lèi)型為全雙工的socket連接，接著可以利用toll-free bridge忌锯，將CFStream對(duì)象轉(zhuǎn)換為NSStream對(duì)象伪嫁。

通過(guò)NSStream對(duì)象進(jìn)行Socket通信，與通過(guò)NSStream進(jìn)行IO操作的步驟基本一樣：
a) 創(chuàng)建NSStream對(duì)象偶垮，通過(guò)CFStreamCreatePairWithSocketToHost函數(shù)創(chuàng)建CFReadStreamRef 和CFWriteStreamRef 對(duì)象张咳；繼而將兩者轉(zhuǎn)換為NSInputStream 和NSOutputStream 對(duì)象；
b) 配置run loop似舵，并打開(kāi)NSInputStream 和NSOutputStream對(duì)象脚猾；
c) 響應(yīng)事件，在Delegate中響應(yīng)不同的信號(hào)啄枕；
d) 關(guān)閉NSStream對(duì)象婚陪。

服務(wù)端：服務(wù)端依然使用上面例子的服務(wù)端
客戶(hù)端的實(shí)現(xiàn)：點(diǎn)擊1~5這五個(gè)按鈕，分別從服務(wù)端返回不同的數(shù)據(jù)频祝，進(jìn)而展示出來(lái)泌参。

屏幕快照 2017-03-16 下午3.55.49.png

由于實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單脆淹，就不加闡述說(shuō)明了，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    [self startSocket:@"127.0.0.1" andPort:11332];
}

- (void)startSocket:(NSString *)address andPort:(int)port
{
    CFReadStreamRef readRef;
    CFWriteStreamRef writeRef;
    
    CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)address, port, &readRef, &writeRef);
    
    NSInputStream *inputStream = (__bridge NSInputStream *)readRef;
    NSOutputStream *outputStream = (__bridge NSOutputStream *)writeRef;
    
    inputStream.delegate = self;
    outputStream.delegate = self;
    
    [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    [inputStream open];
    [outputStream open];
    
    self.outputStream = outputStream;
}

- (IBAction)sendMsg:(UIButton *)sender {
    if (sender.currentTitle > 0) {
        const char *output = sender.currentTitle.UTF8String;
        [self.outputStream write:(const uint8_t *)output maxLength:strlen(output)];
    }
}

- (void)showMessage:(NSString *)msg
{
    if (!self.msgLabel) {
        UIFont *font = [UIFont systemFontOfSize:14];
        UIColor *color = [UIColor blackColor];
        UIColor *backColor = [UIColor colorWithRed:0 green:0 blue:0 alpha:0.2];
        
        UILabel *label = [[UILabel alloc] init];
        label.textColor = color;
        label.font = font;
        label.textAlignment = NSTextAlignmentCenter;
        label.backgroundColor = backColor;
        self.msgLabel = label;
    }
    
    CGFloat screenW = [UIScreen mainScreen].bounds.size.width;
    CGFloat screenH = [UIScreen mainScreen].bounds.size.height;
    CGFloat W = screenW - 16;
    CGSize size = [msg boundingRectWithSize:CGSizeMake(W, CGFLOAT_MAX) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:@{NSFontAttributeName:self.msgLabel.font} context:nil].size;
    W = size.width;
    CGFloat H = size.height;
    CGFloat X = (screenW - W)/2;
    CGFloat Y = (screenH - H)/2;
    
    self.msgLabel.frame = CGRectMake(X, Y, W, H);
    self.msgLabel.text = msg;
    [self.view addSubview:self.msgLabel];
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        [self.msgLabel removeFromSuperview];
    });
}

#pragma mark - <NSStreamDelegate>代理方法
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
{
    switch (eventCode) {
        case NSStreamEventNone:
            break;
        case NSStreamEventOpenCompleted:
            break;
        case NSStreamEventHasBytesAvailable:
        {
            uint8_t buf[1024];
            NSInteger len = 0;
            NSInputStream *inputStream = (NSInputStream *)aStream;
            len = [inputStream read:buf maxLength:1024];
            if (len) {
                [self showMessage:[NSString stringWithCString:(const char *)buf encoding:NSUTF8StringEncoding]];
            }
            break;
        }
        case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
            break;
        case NSStreamEventErrorOccurred:
        {
            [aStream close];
            break;
        }
        case NSStreamEventEndEncountered:
        {
            [aStream close];
            [aStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
            aStream = nil;
            break;
        }
            
        default:
            break;
    }
}