作者：Joe，原文鏈接技矮，原文日期：2016-01-03
譯者：shanks抖誉；校對：numbbbbb；定稿：Cee

在遠(yuǎn)古時(shí)代衰倦，程序員們使用 TCP/IP 套接字（sockets）來編寫客戶端-服務(wù)器（client-server）應(yīng)用袒炉。這事發(fā)生在黑暗時(shí)代 HTTP 誕生之前。

當(dāng)然樊零，我只是開了個(gè)玩笑我磁。HTTP 的出現(xiàn)給客戶端-服務(wù)器（client-server）應(yīng)用帶來更多的變化，當(dāng)然它也是 REST 應(yīng)用的基礎(chǔ)驻襟。HTTP 帶給我們的不僅是將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中打包傳輸夺艰，還包括一個(gè)一致認(rèn)可的包協(xié)議架構(gòu)（從某種程度上來講，是一個(gè)在特定端口下使用的標(biāo)準(zhǔn)）沉衣∮舾保可以進(jìn)行的動作有：GET，POST豌习，PUT 等霞势。HTTP 頭部本身也使得 HTTP 協(xié)議對于開發(fā)客戶端-服務(wù)器應(yīng)用變得更加友好烹植。

接下來，在棧的底層愕贡，字節(jié)和字符都會被你操作系統(tǒng)的套接字接口處理和傳輸草雕。網(wǎng)絡(luò)套接字編程的 API 已經(jīng)很強(qiáng)大了，很多教程和書籍都和這個(gè)知識點(diǎn)有關(guān)固以。用 C 來處理 IP 網(wǎng)絡(luò)目前看來很繁瑣墩虹，但是一開始只能用它來做。之后我們使用 C++ 面向?qū)ο蟮乃枷雭戆b這些 API憨琳，從而使網(wǎng)絡(luò)編程變得更加容易诫钓。接著，出現(xiàn)了蘋果 Foundation 中的 CFStream 類篙螟，然后就是我們要用到的 swiftysockets API菌湃。

Swiftychat

為了說明如何使用 Swift 來調(diào)用 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)套接字，我們開發(fā)了 一個(gè)簡單的聊天應(yīng)用：Swiftychat遍略。不過這只是一個(gè)很初級的應(yīng)用惧所，功能有限，不能在真實(shí)環(huán)境中使用绪杏。但是下愈，它可以作為一個(gè)案例，讓我們學(xué)習(xí)如何使用 Swift 來調(diào)用 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)套接字發(fā)送和接收字符串蕾久。

swiftysockets

Swiftychat 需要用到 swiftysockets势似，一個(gè)由 Zewo 團(tuán)隊(duì)基于 Swift 開發(fā)的 TCP/IP 套接字的包。但是由于包的限制僧著，我們不得不首先安裝一個(gè) C 庫──Tide履因。那么我們現(xiàn)在就搞起吧。

bash
$ git clone https://github.com/iachievedit/Tide
Cloning into 'Tide'...
...
$ cd Tide
$ sudo make install
clang -c Tide/tcp.c Tide/ip.c Tide/utils.c
ar -rcs libtide.a *.o
rm *.o
mkdir -p tide/usr/local/lib
mkdir -p tide/usr/local/include/tide
cp Tide/tcp.h Tide/ip.h Tide/utils.h Tide/tide_swift.h tide/usr/local/include/tide
# copy .a
cp libtide.a tide/usr/local/lib/
mkdir -p /usr/local
cp -r tide/usr/local/* /usr/local/

小道消息稱未來 Swift 包管理會支持編譯 C 庫盹愚，可以和你寫的包一起進(jìn)行編譯搓逾。但是在這之前，我們必須安裝 C 庫杯拐。

安裝好 Tide 以后霞篡，我們就可以在 Swiftychat 應(yīng)用中愉快的使用 swiftysockets 了。

開始編碼端逼！

main.swift 文件中的代碼比較簡單：創(chuàng)建一個(gè) ChatterServer 并啟動它朗兵。

//main.swift
if let server = ChatterServer() {
  server.start()
}

可以看到，main.swift 相當(dāng)簡單顶滩，只做了一件事情余掖，入侵……抱歉，我剛才跑偏了礁鲁，這不是星球大戰(zhàn)……

簡潔的 main.swift 意味著我們所有的實(shí)現(xiàn)都在 ChatterServer 類中盐欺，代碼如下：

import swiftysockets
import Foundation

class ChatterServer {

  private let ip:IP?
  private let server:TCPServerSocket?

  init?() {
    do {
      self.ip     = try IP(port:5555)
      self.server = try TCPServerSocket(ip:self.ip!)
    } catch let error {
      print(error)
      return nil
    }
  }

  func start() {
    while true {
      do {
        let client = try server!.accept()
        self.addClient(client)
      } catch let error {
        print(error)
      }
    }
  }

  private var connectedClients:[TCPClientSocket] = []
  private var connectionCount = 0
  private func addClient(client:TCPClientSocket) {
    self.connectionCount += 1
    let handlerThread = NSThread(){
      let clientId = self.connectionCount
      
      print("Client \(clientId) connected")
      
      while true {
        do {
          if let s = try client.receiveString(untilDelimiter: "\n") {
            print("Received from client \(clientId):  \(s)", terminator:"")
            self.broadcastMessage(s, except:client)
          }
        } catch let error {
          print ("Client \(clientId) disconnected:  \(error)")
          self.removeClient(client)
          return
        }
      }
    }
    handlerThread.start()
    connectedClients.append(client)
  }

  private func removeClient(client:TCPClientSocket) {
    connectedClients = connectedClients.filter(){$0 !== client}
  }

  private func broadcastMessage(message:String, except:TCPClientSocket) {
    for client in connectedClients where client !== except {
      do {
        try client.sendString(message)
        try client.flush()
      } catch {
        // 
      }
    }
  }
}

我們的服務(wù)器分解為以下幾部分代碼：

1. 初始化

我們使用可選的構(gòu)造器 init?赁豆，這表示有可能返回 nil，因?yàn)檎{(diào)用 swiftysockets 中的 IP 和 TCPServerSocket 類有可能拋出錯誤冗美。IP 類封裝好了 IP 地址和端口魔种，提供給 TCPServerSocket 類構(gòu)造器一個(gè) IP 類實(shí)例。如果初始化成功粉洼，我們就可以得到一個(gè)指定端口上的 TCP 套接字节预，為下一步的連接做好準(zhǔn)備。

2. 主循環(huán)

我們不關(guān)心主循環(huán)的名字属韧，你叫它 startListening安拟、start 或者 main 都可以。主循環(huán)的任務(wù)是接收新的客戶端連接宵喂，然后把它們加入到已連接的客戶端列表中糠赦。server!.accept() 是一個(gè)阻塞方法，它會掛起并等待新連接到來锅棕。這是標(biāo)準(zhǔn)做法拙泽。

3. 客戶端管理

ChatterServer 類剩余的部分包含了所有對于客戶端管理的方法，包括一些變量和三個(gè)動作哲戚。

變量包括：

* 一個(gè)包含已連接客戶端的數(shù)組: `[TCPClientSocket]`
* 連接計(jì)數(shù)用來處理客戶端連接的標(biāo)識符

同時(shí)有以下 3 個(gè)方法：

• addClient 接收一個(gè) TCPClientSocket 對象奔滑，增加連接計(jì)數(shù)艾岂，然后建立一個(gè)新的 NSThread 來獨(dú)立處理當(dāng)前獲得的客戶端連接顺少。接收到新連接時(shí)，它會創(chuàng)建新的 NSThread 來處理它們王浴。我們在后面會介紹 NSThread 的方法脆炎。當(dāng)線程啟動后，addClient 會把這個(gè)傳入的 TCPClientSocket 實(shí)例加入已連接客戶端列表的末尾氓辣。

• removeClient 使用 filter 方法從已連接客戶端列表刪除指定的客戶端連接秒裕。注意我們這里使用了 !== 操作符。

• broadcastMessage 方法把我們的 ChatterServer 變成了一個(gè)聊天服務(wù)器钞啸。方法中使用 where 語句創(chuàng)建一個(gè)過濾后的數(shù)組几蜻，然后把一個(gè)客戶端的消息廣播給所有已連接的客戶端。在這里体斩，我們再次使用了 !== 操作符梭稚。

再回顧一下，線程是一個(gè)在主過程中單獨(dú)的執(zhí)行路徑絮吵。服務(wù)器端創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的線程來處理每個(gè)連接的客戶端弧烤。你可能會質(zhì)疑，這樣做是否合適蹬敲？如果我們的服務(wù)器最終要處理成千上萬的客戶端請求暇昂，那我也認(rèn)為這不是一個(gè)好的做法莺戒。但是對于這篇教學(xué)文章來說，我認(rèn)為已經(jīng)夠啦急波。

讓我們再看一眼線程代碼：

let handlerThread = NSThread(){
      let clientId = self.connectionCount
      
      print("Client \(clientId) connected")
      
      while true {
        do {
          if let s = try client.receiveString(untilDelimiter: "\n") {
            print("Received from client \(clientId):  \(s)", terminator:"")
            self.broadcastMessage(s, except:client)
          }
        } catch let error {
          print ("Client \(clientId) disconnected:  \(error)")
          self.removeClient(client)
          return
        }
      }
    }
    handlerThread.start()

客戶端處理線程時(shí)會進(jìn)入一個(gè)循環(huán)从铲，等待 TCPClientSocket 中的 receiveString 方法獲取客戶端的輸入。當(dāng)服務(wù)器端接收到一個(gè)字符串后幔崖，服務(wù)器端會打印到終端食店，然后廣播這個(gè)消息，如果 try 語句拋出了錯誤（斷開連接）赏寇，服務(wù)器端會刪除這個(gè)客戶端連接吉嫩。

整合所有內(nèi)容

我們的目標(biāo)是使用 Swift 包管理來編譯我們的應(yīng)用，關(guān)于 swiftpm 的介紹嗅定，請查看我們的相關(guān)教程自娩。

以下是 Package.swift 的代碼：

import PackageDescription

let package = Package(
  name:  "chatterserver",
  dependencies: [
    .Package(url:  "https://github.com/iachievedit/swiftysockets", majorVersion: 0),
  ]
)

然后創(chuàng)建一個(gè) Sources 文件夾，把 main.swift 和 ChatterServer.swift 放進(jìn)去渠退。

運(yùn)行 swift build忙迁，它會下載和編譯 2 個(gè)依賴的庫（Tide 和 swiftysockets），接著就會編譯我們的應(yīng)用代碼碎乃。如果編譯成功姊扔，你就可以在 .build/debug/ 目錄下找到一個(gè)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件：chatterserver。

測試

我們的下一個(gè)教程將會編寫一個(gè)簡單使用的聊天客戶端程序梅誓，在這里我們就使用 nc（netcat）命令來測試我們的服務(wù)器恰梢。啟動服務(wù)器，在另外一個(gè)終端窗口中輸入 nc localhost 5555梗掰，你可以在服務(wù)器的終端窗口中看到 Client 1 connected嵌言。如果你用 CTRL-C 關(guān)掉客戶端窗口，服務(wù)器端會打印一個(gè)斷開連接信息及穗，并且會打印出說明信息（比如：Connection reset by peer）摧茴。

下面進(jìn)行更加真實(shí)的測試，我們將啟用一個(gè)服務(wù)器端和三個(gè)客戶端埂陆，見下圖：

看圖中左邊的終端苛白，我們的聊天服務(wù)器正在運(yùn)行。右邊終端有 3 個(gè)客戶端焚虱，每一個(gè)都使用命令 nc localhost 5555 來啟動购裙。每個(gè)客戶端連接服務(wù)器的時(shí)候，都會在服務(wù)器端打印出連接信息著摔。

回想一下缓窜，我們的 broadcastMessage 方法中排除了廣播的發(fā)起方，這樣就避免了客戶端收到自己發(fā)送的消息（仔細(xì)看 where 語句，你就知道我在說啥了）禾锤。

下回分解

使用 nc 命令作為我們的客戶端有點(diǎn)無聊私股。我們不能使用昵稱，消息也沒有結(jié)構(gòu)可言恩掷，而且沒有時(shí)間戳之類的信息倡鲸。在上面的例子中，服務(wù)器端完全不知道我們傳過來是啥黄娘。swiftysockets 有一個(gè) TCPClientSocket 類峭状，為啥我們不可以使用它去創(chuàng)建一個(gè)更加健壯的聊天客戶端呢？

獲取代碼

我們將聊天服務(wù)器代碼上傳到了 GitHub 上逼争。這其中也包括目前暫時(shí)未實(shí)現(xiàn)的 chatterclient 項(xiàng)目优床。下載完成后，你可以在根目錄下使用 make 指令編譯服務(wù)器端和客戶端誓焦。

牢記：你必須提前安裝好 libtide.a 和對應(yīng)的頭文件胆敞，因?yàn)?swiftysockets 會用到它！

本文由 SwiftGG 翻譯組翻譯杂伟，已經(jīng)獲得作者翻譯授權(quán)移层，最新文章請?jiān)L問 http://swift.gg。