iOS Socket

大綱

一.Socket簡介

二.BSD Socket編程準備

1.地址

2.端口

3.網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

4.半相關(guān)與全相關(guān)

5.網(wǎng)絡(luò)編程模型

三.socket接口編程示例

四.使用select

五.使用kqueue

六.使用流

一.Socket簡介

在UNIX系統(tǒng)中,萬物皆文件(Everything is a file)。所有的IO操作都可以看作對文件的IO操作，都遵循著這樣的操作模式:打開 -> 讀/寫 -> 關(guān)閉幽歼，打開操作（如open函數(shù)）獲取“文件”使用權(quán)，返回文件描述符蝙泼，后繼的操作都通過這個文件描述符來進行炎码。很多系統(tǒng)調(diào)用都依賴于文件描述符,它是一個無符號整數(shù)盟迟，每一個用戶進程都對應著一個文件描述符表，通過文件描述符就可以找到對應文件的信息潦闲。在類UNIX平臺上攒菠，對于控制臺的標準輸入輸出以及標準錯誤輸出都有對應的文件描述符，分別為0,1,2歉闰。它們定義在 unistd.h中

#define? STDIN_FILENO? 0? /* standard input file descriptor */

#define STDOUT_FILENO? 1? /* standard output file descriptor */

#define STDERR_FILENO? 2? /* standard error file descriptor */

UNIX內(nèi)核加入TCP/IP協(xié)議的時候辖众，便在系統(tǒng)中引入了一種新的IO操作卓起，只不過由于網(wǎng)絡(luò)連接的不可靠性，所以網(wǎng)絡(luò)IO比本地設(shè)備的IO復雜很多凹炸。這一系列的接口叫做BSD Socket API,當初由伯克利大學研發(fā)戏阅，最終成為網(wǎng)絡(luò)開發(fā)接口的標準。網(wǎng)絡(luò)通信從本質(zhì)上講也是進程間通信啤它，只是這兩個進程一般在網(wǎng)絡(luò)中不同計算機上奕筐。當然Socket API其實也提供了專門用于本地IPC的使用方式：UNIX Domain Socket，這個這里就不細說了变骡。本文所講的Socket如無例外离赫，均是說的Internet Socket。

在本地的進程中塌碌，每一個進程都可以通過PID來標識渊胸，對于網(wǎng)絡(luò)上的一個計算機中的進程如何標識呢？網(wǎng)絡(luò)中的計算機可以通過一個IP地址進行標識台妆，一個計算機中的某個進程則可以通過一個無符號整數(shù)（端口號）來標識翎猛，所以一個網(wǎng)絡(luò)中的進程可以通過IP地址+端口號的方式進行標識。

二.BSD Socket編程準備

1.地址

在程序中接剩，我們?nèi)绾伪４嬉粋€地址呢切厘？在中的sockaddr便是描述socket地址的結(jié)構(gòu)體類型.

* [XSI] Structure used by kernel to store most addresses.

struct sockaddr {

__uint8_t? sa_len;? ? /* total length */

sa_family_t sa_family;? /* [XSI] address family */

char? ? ? ? sa_data[14];? ? /* [XSI] addr value (actually larger) */

};

為了方便設(shè)置用語網(wǎng)絡(luò)通信的socket地址，引入了sockaddr_in結(jié)構(gòu)體（對于UNIX Domain Socket則對應sockaddr_un）

* Socket address, internet style.

struct sockaddr_in {

__uint8_t? sin_len;

sa_family_t sin_family;

in_port_t? sin_port;//得是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

struct? in_addr sin_addr;//in_addr存在的原因則是歷史原因懊缺，其實質(zhì)是代表一個IP地址的32位整數(shù)

char? ? ? ? sin_zero[8];//bzero之迂卢，純粹是為了兼容sockaddr

};

在實際編程的時候，經(jīng)常需要將sockaddr_in強制轉(zhuǎn)換成sockaddr類型桐汤。

2.端口

說到端口我們經(jīng)常會聯(lián)想到硬件，在網(wǎng)絡(luò)編程中的端口其實是一個標識而已靶壮，或者說是系統(tǒng)的資源而已怔毛。系統(tǒng)提供了端口分配和管理的機制。

3.網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

談網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序(Endianness)之前我們先說說什么是字節(jié)序腾降。字節(jié)序又叫端序拣度，就是指計算機中存放多字節(jié)數(shù)據(jù)的字節(jié)的順序。典型的就是數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中或者網(wǎng)絡(luò)傳輸時的字節(jié)的順序螃壤。常用的字節(jié)序有大端序(big-endian)抗果，小端序(litle-endian,另還有不常見的混合序middle-endian)。不同的CPU可能會使用不同的字節(jié)序奸晴，如X86冤馏，PDP-11等處理器為小端序，Motorola 6800,PowerPC 970等使用的是大端序寄啼。小端序是指低字節(jié)位存放在內(nèi)存地址的低端逮光，高端序是指高位字節(jié)存放在內(nèi)存的低端代箭。舉個例子來說明什么是大端序和小端序：比如一個4字節(jié)的整數(shù) 16進制形式為 0x12345678，最左邊是高位涕刚。

大端序

低位

高位

小端序

低位

高位

TCP/IP 各層協(xié)議將字節(jié)序使用的是大端序嗡综，我們把TCP/IP協(xié)議中使用的字節(jié)序稱之為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。編程的時候可以使用定義在sys/_endian.h中的相關(guān)的接口進行本地字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的互轉(zhuǎn)杜漠。

#define ntohs(x)? ? __DARWIN_OSSwapInt16(x) // 16位整數(shù) 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)主機字節(jié)序

#define htons(x)? ? __DARWIN_OSSwapInt16(x) // 16位整數(shù) 主機字節(jié)序轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

#define ntohl(x)? ? __DARWIN_OSSwapInt32(x)? //32位整數(shù) 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)主機字節(jié)序

#define htonl(x)? ? __DARWIN_OSSwapInt32(x) //32位整數(shù) 主機字節(jié)序轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

以上聲明中 n代表netwrok极景， h代表host ，s代表short驾茴，l代表long

如果數(shù)據(jù)是單字節(jié)的話盼樟，則其沒有字節(jié)序的說法了。

4.半相關(guān)與全相關(guān)

半相關(guān)（half-association）是指一個三元組 (協(xié)議,本地IP地址,本地端口),通過這個三元組就可以唯一標識一個網(wǎng)絡(luò)中的進程,一般用于listening socket沟涨。但是實際進行通信的過程恤批，至少需要兩個進程，且它們所使用的協(xié)議必須一致裹赴，所以一個完成的網(wǎng)絡(luò)通信至少需要一個五元組表示(協(xié)議,本地地址,本地端口,遠端地址,遠端端口)喜庞，這樣的五元組叫做全相關(guān)。

5.網(wǎng)絡(luò)編程模型

網(wǎng)絡(luò)存在的本質(zhì)其實就是網(wǎng)絡(luò)中個體之間的在某個領(lǐng)域的信息存在不對等性棋返，所以一般情況下總有一些個體為另一些個體提供服務(wù)延都。提供服務(wù)器的我們把它叫做服務(wù)器，接受服務(wù)的叫做客戶端睛竣。所以在網(wǎng)絡(luò)編程中晰房，也存在服務(wù)器端和客戶端之分。

三.BSD Socket編程詳解

下面的例子是一個簡單的一對一聊天的程序射沟，分服務(wù)器和客戶端殊者，且發(fā)送消息和接受消息次序固定。

Server端代碼

#include

int main (int argc, const char * argv[])

{

struct sockaddr_in server_addr;

server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);

server_addr.sin_family = AF_INET;//Address families AF_INET互聯(lián)網(wǎng)地址簇

server_addr.sin_port = htons(11332);

server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

bzero(&(server_addr.sin_zero),8);

//創(chuàng)建socket

int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//SOCK_STREAM 有連接

if (server_socket == -1) {

perror("socket error");

return 1;

}

//綁定socket：將創(chuàng)建的socket綁定到本地的IP地址和端口验夯，此socket是半相關(guān)的猖吴，只是負責偵聽客戶端的連接請求，并不能用于和客戶端通信

int bind_result = bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

if (bind_result == -1) {

perror("bind error");

return 1;

}

//listen偵聽第一個參數(shù)是套接字挥转，第二個參數(shù)為等待接受的連接的隊列的大小海蔽，在connect請求過來的時候,完成三次握手后先將連接放到這個隊列中，直到被accept處理绑谣。如果這個隊列滿了党窜，且有新的連接的時候，對方可能會收到出錯信息借宵。

if (listen(server_socket, 5) == -1) {

perror("listen error");

return 1;

}

struct sockaddr_in client_address;

socklen_t address_len;

int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);

//返回的client_socket為一個全相關(guān)的socket幌衣，其中包含client的地址和端口信息，通過client_socket可以和客戶端進行通信暇务。

if (client_socket == -1) {

perror("accept error");

return -1;

}

char recv_msg[1024];

char reply_msg[1024];

while (1) {

bzero(recv_msg, 1024);

bzero(reply_msg, 1024);

printf("reply:");

scanf("%s",reply_msg);

send(client_socket, reply_msg, 1024, 0);

long byte_num = recv(client_socket,recv_msg,1024,0);

recv_msg[byte_num] = '\0';

printf("client said:%s\n",recv_msg);

}

return 0;

}

Client端代碼

#include

int main (int argc, const char * argv[])

{

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 recv_msg[1024];

char reply_msg[1024];

if (connect(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in))==0)? ? {

//connect 成功之后泼掠，其實系統(tǒng)將你創(chuàng)建的socket綁定到一個系統(tǒng)分配的端口上怔软，且其為全相關(guān)，包含服務(wù)器端的信息择镇，可以用來和服務(wù)器端進行通信挡逼。

while (1) {

bzero(recv_msg, 1024);

bzero(reply_msg, 1024);

long byte_num = recv(server_socket,recv_msg,1024,0);

recv_msg[byte_num] = '\0';

printf("server said:%s\n",recv_msg);

printf("reply:");

scanf("%s",reply_msg);

if (send(server_socket, reply_msg, 1024, 0) == -1) {

perror("send error");

}

// insert code here...

printf("Hello, World!\n");

return 0;

}

上面的服務(wù)器端和客戶端連接成功之后打開的端口的情況是怎么樣的呢？ * 服務(wù)器端 ,存在一個用于listen的半相關(guān)的socket腻豌，一個用于和客戶端進行通信的全相關(guān)的socket

服務(wù)器端進程打開文件

* 客戶端存在一個用于和服務(wù)器端進行通信的全相關(guān)的socket

客戶端進程打開文件

由于accept只運行了一次家坎，所以服務(wù)器端一次只能和一個客戶端進行通信，且使用的send和recv方法都是阻塞的吝梅，所以上面這個例子存在一個問題就是服務(wù)器端客戶端連接成功之后臀晃，發(fā)送扎狱，接受，發(fā)送，接受的次序就被固定了瓣距。比如服務(wù)器端發(fā)送消息之后就等客戶端發(fā)送消息了唬党，沒有接受到客戶端的消息之前服務(wù)器端是沒有辦法發(fā)送消息的滑频。使用select這個這個系統(tǒng)調(diào)用可以解決上面的問題腺逛。

四.使用select select這個系統(tǒng)調(diào)用，是一種多路復用IO方案纱扭，可以同時對多個文件描述符進行監(jiān)控牍帚，從而知道哪些文件描述符可讀，可寫或者出錯乳蛾，不過select方法是阻塞的暗赶，可以設(shè)定超時時間。 select使用的步驟如下:

1.創(chuàng)建一個fd_set變量（fd_set實為包含了一個整數(shù)數(shù)組的結(jié)構(gòu)體）肃叶，用來存放所有的待檢查的文件描述符

2.清空fd_set變量蹂随，并將需要檢查的所有文件描述符加入fd_set

3.調(diào)用select。若返回-1因惭，則說明出錯;返回0,則說明超時糙及，返回正數(shù)，則為發(fā)生狀態(tài)變化的文件描述符的個數(shù)

4.若select返回大于0,則依次查看哪些文件描述符變的可讀筛欢，并對它們進行處理

5.返回步驟2，開始新一輪的檢測若上面的聊天程序使用select進行改寫唇聘，則是下面這樣的

服務(wù)器端

#include

#define BACKLOG 5 //完成三次握手但沒有accept的隊列的長度

#define CONCURRENT_MAX 8 //應用層同時可以處理的連接

#define SERVER_PORT 11332

#define BUFFER_SIZE 1024

#define QUIT_CMD ".quit"

int client_fds[CONCURRENT_MAX];

int main (int argc, const char * argv[])

{

char input_msg[BUFFER_SIZE];

char recv_msg[BUFFER_SIZE];

//本地地址

struct sockaddr_in server_addr;

server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);

server_addr.sin_family = AF_INET;

server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

bzero(&(server_addr.sin_zero),8);

//創(chuàng)建socket

int server_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if (server_sock_fd == -1) {

perror("socket error");

return 1;

}

//綁定socket

int bind_result = bind(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

if (bind_result == -1) {

perror("bind error");

return 1;

}

//listen

if (listen(server_sock_fd, BACKLOG) == -1) {

perror("listen error");

return 1;

}

//fd_set

fd_set server_fd_set;

int max_fd = -1;

struct timeval tv;

tv.tv_sec = 20;

tv.tv_usec = 0;

while (1) {

FD_ZERO(&server_fd_set);

//標準輸入

FD_SET(STDIN_FILENO, &server_fd_set);

if (max_fd < STDIN_FILENO) {

max_fd = STDIN_FILENO;

}

//服務(wù)器端socket

FD_SET(server_sock_fd, &server_fd_set);

if (max_fd < server_sock_fd) {

max_fd = server_sock_fd;

}

//客戶端連接

for (int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++) {

if (client_fds[i]!=0) {

FD_SET(client_fds[i], &server_fd_set);

if (max_fd < client_fds[i]) {

max_fd = client_fds[i];

}

int ret = select(max_fd+1, &server_fd_set, NULL, NULL, &tv);

if (ret < 0) {

perror("select 出錯\n");

continue;

}else if(ret == 0){

printf("select 超時\n");

continue;

}else{

//ret為未狀態(tài)發(fā)生變化的文件描述符的個數(shù)

if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &server_fd_set)) {

//標準輸入

bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);

fgets(input_msg, BUFFER_SIZE, stdin);

//輸入 ".quit" 則退出服務(wù)器

if (strcmp(input_msg, QUIT_CMD) == 0) {

exit(0);

}

for (int i=0; i

if (client_fds[i]!=0) {

send(client_fds[i], input_msg, BUFFER_SIZE, 0);

}

if (FD_ISSET(server_sock_fd, &server_fd_set)) {

//有新的連接請求

struct sockaddr_in client_address;

socklen_t address_len;

int client_socket_fd = accept(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);

if (client_socket_fd > 0) {

int index = -1;

for (int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++) {

if (client_fds[i] == 0) {

index = i;

client_fds[i] = client_socket_fd;

break;

}

if (index >= 0) {

printf("新客戶端(%d)加入成功 %s:%d \n",index,inet_ntoa(client_address.sin_addr),ntohs(client_address.sin_port));

}else{

bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);

strcpy(input_msg, "服務(wù)器加入的客戶端數(shù)達到最大值,無法加入!\n");

send(client_socket_fd, input_msg, BUFFER_SIZE, 0);

printf("客戶端連接數(shù)達到最大值版姑，新客戶端加入失敗 %s:%d \n",inet_ntoa(client_address.sin_addr),ntohs(client_address.sin_port));

}

for (int i = 0; i

if (client_fds[i]!=0) {

if (FD_ISSET(client_fds[i], &server_fd_set)) {

//處理某個客戶端過來的消息

bzero(recv_msg, BUFFER_SIZE);

long byte_num = recv(client_fds[i],recv_msg,BUFFER_SIZE,0);

if (byte_num > 0) {

if (byte_num > BUFFER_SIZE) {

byte_num = BUFFER_SIZE;

}

recv_msg[byte_num] = '\0';

printf("客戶端(%d):%s\n",i,recv_msg);

}else if(byte_num < 0){

printf("從客戶端(%d)接受消息出錯.\n",i);

}else{

FD_CLR(client_fds[i], &server_fd_set);

client_fds[i] = 0;

printf("客戶端(%d)退出了\n",i);

}

return 0;

}

客戶端

#include

#define BUFFER_SIZE 1024

int main (int argc, const char * argv[])

{

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_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if (server_sock_fd == -1) {

perror("socket error");

return 1;

}

char recv_msg[BUFFER_SIZE];

char input_msg[BUFFER_SIZE];

if (connect(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in))==0) {

fd_set client_fd_set;

struct timeval tv;

tv.tv_sec = 20;

tv.tv_usec = 0;

while (1) {

FD_ZERO(&client_fd_set);

FD_SET(STDIN_FILENO, &client_fd_set);

FD_SET(server_sock_fd, &client_fd_set);

int ret = select(server_sock_fd + 1, &client_fd_set, NULL, NULL, &tv);

if (ret < 0 ) {

printf("select 出錯!\n");

continue;

}else if(ret ==0){

printf("select 超時!\n");

continue;

}else{

if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &client_fd_set)) {

bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);

fgets(input_msg, BUFFER_SIZE, stdin);

if (send(server_sock_fd, input_msg, BUFFER_SIZE, 0) == -1) {

perror("發(fā)送消息出錯!\n");

}

if (FD_ISSET(server_sock_fd, &client_fd_set)) {

bzero(recv_msg, BUFFER_SIZE);

long byte_num = recv(server_sock_fd,recv_msg,BUFFER_SIZE,0);

if (byte_num > 0) {

if (byte_num > BUFFER_SIZE) {

byte_num = BUFFER_SIZE;

}

recv_msg[byte_num] = '\0';

printf("服務(wù)器:%s\n",recv_msg);

}else if(byte_num < 0){

printf("接受消息出錯!\n");

}else{

printf("服務(wù)器端退出!\n");

exit(0);

}

return 0;

}

當然select也有其局限性。當fd_set中的文件描述符較少迟郎，或者大都數(shù)文件描述符都比較活躍的時候剥险，select的效率還是不錯的。Mac系統(tǒng)中已經(jīng)定義了fd_set 最大可以容納的文件描述符的個數(shù)為1024

//sys/_structs.h

#define __DARWIN_FD_SETSIZE 1024

/////////////////////////////////////////////

//Kernel.framework sys/select.h

#define FD_SETSIZE? __DARWIN_FD_SETSIZE

每一次select 調(diào)用的時候宪肖，都涉及到user space和kernel space的內(nèi)存拷貝表制，且會對fd_set中的所有文件描述符進行遍歷健爬，如果所有的文件描述符均不滿足，且沒有超時么介，則當前進程便開始睡眠娜遵，直到超時或者有文件描述符狀態(tài)發(fā)生變化。當文件描述符數(shù)量較大的時候壤短，將耗費大量的CPU時間设拟。所以后來有新的方案出現(xiàn)了，如windows2000引入的IOCP久脯，Linux Kernel 2.6中成熟的epoll纳胧，F(xiàn)reeBSD4.x引入的kqueue。

五.使用kqueue Mac是基于BSD的內(nèi)核

所使用的是kqueue（kernel event notification mechanism帘撰，詳細內(nèi)容可以Mac中man 2 kqueue）跑慕，kqueue比select先進的地方就在于使用事件觸發(fā)的機制，且其調(diào)用無需每次對所有的文件描述符進行遍歷摧找，返回的時候只返回需要處理的事件核行，而不像select中需要自己去一個個通過FD_ISSET檢查。 kqueue默認的觸發(fā)方式是level 水平觸發(fā)慰于，可以通過設(shè)置event的flag為EV_CLEAR使得這個事件變?yōu)檫呇赜|發(fā),可能epoll的觸發(fā)方式無法細化到單個event钮科，需要查證。 kqueue中涉及兩個系統(tǒng)調(diào)用婆赠，kqueue()和kevent()

kqueue() 創(chuàng)建kernel級別的事件隊列绵脯，并返回隊列的文件描述符

kevent() 往事件隊列中加入訂閱事件，或者返回相關(guān)的事件數(shù)組 kqueue使用的流程一般如下：

創(chuàng)建kqueue

創(chuàng)建struct kevent變量（注意這里的kevent是結(jié)構(gòu)體類型名）休里，可以通過EV_SET這個宏提供的快捷方式進行創(chuàng)建

通過kevent系統(tǒng)調(diào)用將創(chuàng)建好的kevent結(jié)構(gòu)體變量加入到kqueue隊列中蛆挫，完成對指定文件描述符的事件的訂閱

通過kevent系統(tǒng)調(diào)用獲取滿足條件的事件隊列，并對每一個事件進行處理

#include

#define BACKLOG 5 //完成三次握手但沒有accept的隊列的長度

#define CONCURRENT_MAX 8 //應用層同時可以處理的連接

#define SERVER_PORT 11332

#define BUFFER_SIZE 1024

#define QUIT_CMD ".quit"

int client_fds[CONCURRENT_MAX];

struct kevent events[10];//CONCURRENT_MAX + 2

int main (int argc, const char * argv[])

{

char input_msg[BUFFER_SIZE];

char recv_msg[BUFFER_SIZE];

//本地地址

struct sockaddr_in server_addr;

server_addr.sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);

server_addr.sin_family = AF_INET;

server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

bzero(&(server_addr.sin_zero),8);

//創(chuàng)建socket

int server_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if (server_sock_fd == -1) {

perror("socket error");

return 1;

}

//綁定socket

int bind_result = bind(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

if (bind_result == -1) {

perror("bind error");

return 1;

}

//listen

if (listen(server_sock_fd, BACKLOG) == -1) {

perror("listen error");

return 1;

}

struct timespec timeout = {10,0};

//kqueue

int kq = kqueue();

if (kq == -1) {

perror("創(chuàng)建kqueue出錯!\n");

exit(1);

}

struct kevent event_change;

EV_SET(&event_change, STDIN_FILENO, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);

kevent(kq, &event_change, 1, NULL, 0, NULL);

EV_SET(&event_change, server_sock_fd, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);

kevent(kq, &event_change, 1, NULL, 0, NULL);

while (1) {

int ret = kevent(kq, NULL, 0, events, 10, &timeout);

if (ret < 0) {

printf("kevent 出錯!\n");

continue;

}else if(ret == 0){

printf("kenvent 超時!\n");

continue;

}else{

//ret > 0 返回事件放在events中

for (int i = 0; i < ret; i++) {

struct kevent current_event = events[i];

//kevent中的ident就是文件描述符

if (current_event.ident == STDIN_FILENO) {

//標準輸入

bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);

fgets(input_msg, BUFFER_SIZE, stdin);

//輸入 ".quit" 則退出服務(wù)器

if (strcmp(input_msg, QUIT_CMD) == 0) {

exit(0);

}

for (int i=0; i

if (client_fds[i]!=0) {

send(client_fds[i], input_msg, BUFFER_SIZE, 0);

}

}else if(current_event.ident == server_sock_fd){

//有新的連接請求

struct sockaddr_in client_address;

socklen_t address_len;

int client_socket_fd = accept(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);

if (client_socket_fd > 0) {

int index = -1;

for (int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++) {

if (client_fds[i] == 0) {

index = i;

client_fds[i] = client_socket_fd;

break;

}

if (index >= 0) {

EV_SET(&event_change, client_socket_fd, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);

kevent(kq, &event_change, 1, NULL, 0, NULL);

printf("新客戶端(fd = %d)加入成功 %s:%d \n",client_socket_fd,inet_ntoa(client_address.sin_addr),ntohs(client_address.sin_port));

}else{

bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);

strcpy(input_msg, "服務(wù)器加入的客戶端數(shù)達到最大值,無法加入!\n");

send(client_socket_fd, input_msg, BUFFER_SIZE, 0);

printf("客戶端連接數(shù)達到最大值妙黍，新客戶端加入失敗 %s:%d \n",inet_ntoa(client_address.sin_addr),ntohs(client_address.sin_port));

}

}else{

//處理某個客戶端過來的消息

bzero(recv_msg, BUFFER_SIZE);

long byte_num = recv((int)current_event.ident,recv_msg,BUFFER_SIZE,0);

if (byte_num > 0) {

if (byte_num > BUFFER_SIZE) {

byte_num = BUFFER_SIZE;

}

recv_msg[byte_num] = '\0';

printf("客戶端(fd = %d):%s\n",(int)current_event.ident,recv_msg);

}else if(byte_num < 0){

printf("從客戶端(fd = %d)接受消息出錯.\n",(int)current_event.ident);

}else{

EV_SET(&event_change, current_event.ident, EVFILT_READ, EV_DELETE, 0, 0, NULL);

kevent(kq, &event_change, 1, NULL, 0, NULL);

close((int)current_event.ident);

for (int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++) {

if (client_fds[i] == (int)current_event.ident) {

client_fds[i] = 0;

break;

}

printf("客戶端(fd = %d)退出了\n",(int)current_event.ident);

}

return 0;

}

其實kqueue的應用場景非常的廣闊悴侵，可以監(jiān)控文件系統(tǒng)中文件的變化（對文件變化的事件可以粒度非常的細，具體可以查看kqueue的手冊）拭嫁，監(jiān)控系統(tǒng)進程的生命周期可免。GCD的事件處理便是建立在kqueue之上的。

六.使用Streams

使用Objective-C的一大優(yōu)點便是面向?qū)ο缶幊套鲈粒沟眠壿嫵橄蟮酶觾?yōu)美浇借，更加符合人類思維。一開始說過怕品，無論是對于文件的操作或者對于網(wǎng)絡(luò)的操作妇垢，本質(zhì)上都是IO操作，無非寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)，可以對這種輸入輸出進行抽象闯估，抽象成輸入流和輸出流灼舍，從輸入流中讀取數(shù)據(jù)，往輸出流中寫數(shù)據(jù)涨薪。 Cocoa中的NSInputStream和NSOutputStream便是輸入流和輸出流的抽象骑素，它們的實現(xiàn)分別基于CoreFoundation中的CFReadStream和CFWriteStream。輸入輸出流對runloop有很好的支持尤辱。 NSInputStream和CFReadStream以及NSOutputStream和CFWriteStream之間可以通過 "toll-free bridging"實現(xiàn)無縫的類型轉(zhuǎn)換砂豌。 CoreFoundation中的CFStream提供了輸入輸出流和CFSocket綁定的函數(shù)。這樣便可以通過輸入輸出流和遠端進行通信了光督。首先通過XCode創(chuàng)建一個Foundation(C的也行阳距，但是你得將main.c改成main.m)的命令行項目. 創(chuàng)建一個ChatServer的類，包含一個run的方法结借。在Cocoa的程序中有一點是和C語言不同的筐摘，你無需自己去寫一個死循環(huán)充當runloop，框架本身就對runloop進行了支持船老，需要做的就是將事件源加入到當前線程的runloop中咖熟，然后啟動runloop。所以在run方法中柳畔，創(chuàng)建好用于偵聽連接請求的socket馍管，socket有對應的處理連接accept的回調(diào)函數(shù)，以及把它封裝成runloop的輸入源薪韩，加入到當前runloop确沸。我們還得從標準輸入獲取需要發(fā)送消息，所以使用了CFFileDescriptor俘陷，它是文件描述符的objc的封裝罗捎，加入了runloop的支持，通過它可以將標準輸入以輸入源的方法加入到當前runloop拉盾，當標準輸入緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)可讀的時候桨菜，設(shè)置好的回調(diào)函數(shù)便會被調(diào)用。最后啟動runloop捉偏。

ChatServer中的run方法

- (BOOL)run:(NSError **)error{

BOOL successful = YES;

CFSocketContext socketCtxt = {0, self, NULL, NULL, NULL};

_socket = CFSocketCreate(kCFAllocatorDefault, PF_INET, SOCK_STREAM,

IPPROTO_TCP,

kCFSocketAcceptCallBack,

(CFSocketCallBack)&SocketConnectionAcceptedCallBack,

&socketCtxt);

if (NULL == _socket) {

if (nil != error) {

*error = [[NSError alloc]

initWithDomain:ServerErrorDomain

code:kServerNoSocketsAvailable

userInfo:nil];

}

successful = NO;

}

if(YES == successful) {

// enable address reuse

int yes = 1;

setsockopt(CFSocketGetNative(_socket),

SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,

(void *)&yes, sizeof(yes));

uint8_t packetSize = 128;

setsockopt(CFSocketGetNative(_socket),

SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,

(void *)&packetSize, sizeof(packetSize));

setsockopt(CFSocketGetNative(_socket),

SOL_SOCKET, SO_RCVBUF,

(void *)&packetSize, sizeof(packetSize));

struct sockaddr_in addr4;

memset(&addr4, 0, sizeof(addr4));

addr4.sin_len = sizeof(addr4);

addr4.sin_family = AF_INET;

addr4.sin_port = htons(CHAT_SERVER_PORT);

addr4.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

NSData *address4 = [NSData dataWithBytes:&addr4 length:sizeof(addr4)];

if (kCFSocketSuccess != CFSocketSetAddress(_socket, (CFDataRef)address4)) {

if (error) *error = [[NSError alloc]

initWithDomain:ServerErrorDomain

code:kServerCouldNotBindToIPv4Address

userInfo:nil];

if (_socket) CFRelease(_socket);

_socket = NULL;

successful = NO;

} else {

// now that the binding was successful, we get the port number

NSData *addr = [(NSData *)CFSocketCopyAddress(_socket) autorelease];

memcpy(&addr4, [addr bytes], [addr length]);

self.port = ntohs(addr4.sin_port);

// 將socket 輸入源加入到當前的runloop

CFRunLoopRef cfrl = CFRunLoopGetCurrent();

CFRunLoopSourceRef source4 = CFSocketCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, _socket, 0);

CFRunLoopAddSource(cfrl, source4, kCFRunLoopDefaultMode);

CFRelease(source4);

//標準輸入倒得，當在命令行中輸入時，回調(diào)函數(shù)便會被調(diào)用

CFFileDescriptorContext context = {0,self,NULL,NULL,NULL};

CFFileDescriptorRef stdinFDRef = CFFileDescriptorCreate(kCFAllocatorDefault, STDIN_FILENO, true, FileDescriptorCallBack, &context);

CFFileDescriptorEnableCallBacks(stdinFDRef,kCFFileDescriptorReadCallBack);

CFRunLoopSourceRef stdinSource = CFFileDescriptorCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, stdinFDRef, 0);

CFRunLoopAddSource(cfrl, stdinSource, kCFRunLoopDefaultMode);

CFRelease(stdinSource);

CFRelease(stdinFDRef);

CFRunLoopRun();

}

return successful;

}

當有客戶端連接請求過來時夭禽， SocketConnectionAcceptedCallBack這個回調(diào)函數(shù)會被調(diào)用屎暇，根據(jù)新的全相關(guān)的socket，生成輸入輸出流驻粟，并設(shè)置輸入輸出流的delegate方法，將其添加到當前的runloop，這樣流中有數(shù)據(jù)過來的時候蜀撑，delegate方法會被調(diào)用挤巡。SocketConnectionAcceptedCallBack函數(shù)

static void SocketConnectionAcceptedCallBack(CFSocketRef socket,

CFSocketCallBackType type,

CFDataRef address,

const void *data, void *info) {

ChatServer *theChatServer = (ChatServer *)info;

if (kCFSocketAcceptCallBack == type) {

// 摘自kCFSocketAcceptCallBack的文檔，New connections will be automatically accepted and the callback is called with the data argument being a pointer to a CFSocketNativeHandle of the child socket. This callback is usable only with listening sockets.

CFSocketNativeHandle nativeSocketHandle = *(CFSocketNativeHandle *)data;

// create the read and write streams for the connection to the other process

CFReadStreamRef readStream = NULL;

CFWriteStreamRef writeStream = NULL;

CFStreamCreatePairWithSocket(kCFAllocatorDefault, nativeSocketHandle,

&readStream, &writeStream);

if(NULL != readStream && NULL != writeStream) {

CFReadStreamSetProperty(readStream,

kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket,

kCFBooleanTrue);

CFWriteStreamSetProperty(writeStream,

kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket,

kCFBooleanTrue);

NSInputStream *inputStream = (NSInputStream *)readStream;//toll-free bridging

NSOutputStream *outputStream = (NSOutputStream *)writeStream;//toll-free bridging

inputStream.delegate = theChatServer;

[inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

[inputStream open];

outputStream.delegate = theChatServer;

[outputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

[outputStream open];

Client *aClient = [[Client alloc] init];

aClient.inputStream = inputStream;

aClient.outputStream = outputStream;

aClient.sock_fd = nativeSocketHandle;

[theChatServer.clients setValue:aClient

forKey:[NSString stringWithFormat:@"%d",inputStream]];

NSLog(@"有新客戶端(sock_fd=%d)加入",nativeSocketHandle);

} else {

close(nativeSocketHandle);

}

if (readStream) CFRelease(readStream);

if (writeStream) CFRelease(writeStream);

}

當客戶端有數(shù)據(jù)傳過來時酷麦，相應的NSInputStream的delegate方法被調(diào)用

- (void) stream:(NSStream*)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode {

switch (eventCode) {

case NSStreamEventOpenCompleted: {

break;

}

case NSStreamEventHasBytesAvailable: {

Client *client = [self.clients objectForKey:[NSString stringWithFormat:@"%d",stream]];

NSMutableData *data = [NSMutableData data];

uint8_t *buf = calloc(128, sizeof(uint8_t));

NSUInteger len = 0;

while([(NSInputStream*)stream hasBytesAvailable]) {

len = [(NSInputStream*)stream read:buf maxLength:128];

if(len > 0) {

[data appendBytes:buf length:len];

}

free(buf);

if ([data length] == 0) {

//客戶端退出

NSLog(@"客戶端(sock_fd=%d)退出",client.sock_fd);

[self.clients removeObjectForKey:[NSString stringWithFormat:@"%d",stream]];

close(client.sock_fd);

}else{

NSLog(@"收到客戶端(sock_fd=%d)消息:%@",client.sock_fd,[[[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding] autorelease]);

}

break;

}

case NSStreamEventHasSpaceAvailable: {

break;

}

case NSStreamEventEndEncountered: {

break;

}

case NSStreamEventErrorOccurred: {

break;

}

default:

break;

}

當在debug窗口中輸入內(nèi)容并回車時矿卑，標準輸入緩沖區(qū)中便有數(shù)據(jù)了，這個時候回調(diào)函數(shù)FileDescriptorCallBack將被調(diào)用沃饶，處理標準輸入母廷。

static void FileDescriptorCallBack(CFFileDescriptorRef f,

CFOptionFlags callBackTypes,

void *info){

int fd = CFFileDescriptorGetNativeDescriptor(f);

ChatServer *theChatServer = (ChatServer *)info;

if (fd == STDIN_FILENO) {

NSData *inputData = [[NSFileHandle fileHandleWithStandardInput] availableData];

NSString *inputString = [[[NSString alloc] initWithData:inputData encoding:NSUTF8StringEncoding] autorelease];

NSLog(@"準備發(fā)送消息:%@",inputString);

for (Client *client in [theChatServer.clients allValues]) {

[client.outputStream write:[inputData bytes] maxLength:[inputData length]];

}

//處理完數(shù)據(jù)之后必須重新Enable 回調(diào)函數(shù)

CFFileDescriptorEnableCallBacks(f,kCFFileDescriptorReadCallBack);

}

服務(wù)器端

創(chuàng)建Socket

將Socket和本地的地址端口綁定

開始進行偵聽

握手成功，接受請求糊肤，得到一個新的Socket琴昆，通過它可以和客戶端進行通信

客戶端

創(chuàng)建一個Socket和服務(wù)器的地址并通過它們向服務(wù)器發(fā)送連接請求

連接成功，客戶端的Socket會綁定到系統(tǒng)分配的一個端口上馆揉，并可以通過它和服務(wù)器端進行通信

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者

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