[深入浅出Cocoa]iOS网络编程之Socket
[深入浅出Cocoa]iOS网络编程之Socket
罗朝辉 (http://www.cnblogs.com/kesalin/)
本文遵循“署名-非商业用途-保持一致”创作公用协议
一，iOS网络编程层次模型
在前文《深入浅出Cocoa之Bonjour网络编程》中我介绍了如何在Mac系统下进行 Bonjour 编程，在那篇文章中也介绍过 Cocoa 中网络编程层次结构分为三层，虽然那篇演示的是 Mac 系统的例子，其实对iOS系统来说也是一样的。iOS网络编程层次结构也分为三层：
- Cocoa层：NSURL，Bonjour，Game Kit，WebKit
- Core Foundation层：基于 C 的 CFNetwork 和 CFNetServices
- OS层:基于 C 的 BSD socket
Cocoa层是最上层的基于 Objective-C 的 API，比如 URL访问，NSStream，Bonjour，GameKit等，这是大多数情况下我们常用的 API。Cocoa 层是基于 Core Foundation 实现的。
Core Foundation层：因为直接使用 socket 需要更多的编程工作，所以苹果对 OS 层的 socket 进行简单的封装以简化编程任务。该层提供了 CFNetwork 和 CFNetServices，其中 CFNetwork 又是基于 CFStream 和 CFSocket。
OS层：最底层的 BSD socket 提供了对网络编程最大程度的控制，但是编程工作也是最多的。因此，苹果建议我们使用 Core Foundation 及以上层的 API 进行编程。
本文将介绍如何在 iOS 系统下使用最底层的 socket 进行编程，这和在 window 系统下使用 C/C++ 进行 socket 编程并无多大区别。
本文源码：https://github.com/kesalin/iOSSnippet/tree/master/KSNetworkDemo
运行效果如下：
二，BSD socket API 简介
BSD socket API 和 winsock API 接口大体差不多，下面将列出比较常用的 API：
| API接口 | 讲解 |
int socket(int addressFamily, int type,
|
socket 创建并初始化 socket，返回该 socket 的文件描述符，如果描述符为 -1 表示创建失败。 close 关闭 socket。 通常参数 addressFamily 是 IPv4(AF_INET) 或 IPv6(AF_INET6)。type 表示 socket 的类型，通常是流stream(SOCK_STREAM) 或数据报文datagram(SOCK_DGRAM)。protocol 参数通常设置为0，以便让系统自动为选择我们合适的协议，对于 stream socket 来说会是 TCP 协议(IPPROTO_TCP)，而对于 datagram来说会是 UDP 协议(IPPROTO_UDP)。 |
int bind(int socketFileDescriptor,
|
将 socket 与特定主机地址与端口号绑定，成功绑定返回0，失败返回 -1。 成功绑定之后，根据协议(TCP/UDP)的不同，我们可以对 socket 进行不同的操作： |
int accept(int socketFileDescriptor,
sockaddr *clientAddress, int
clientAddressStructLength)
|
接受客户端连接请求并将客户端的网络地址信息保存到 clientAddress 中。 当客户端连接请求被服务器接受之后，客户端和服务器之间的链路就建立好了，两者就可以通信了。 |
int connect(int socketFileDescriptor,
sockaddr *serverAddress, int
serverAddressLength)
|
客户端向特定网络地址的服务器发送连接请求，连接成功返回0，失败返回 -1。 当服务器建立好之后，客户端通过调用该接口向服务器发起建立连接请求。对于 UDP 来说，该接口是可选的，如果调用了该接口，表明设置了该 UDP socket 默认的网络地址。对 TCP socket来说这就是传说中三次握手建立连接发生的地方。 注意：该接口调用会阻塞当前线程，直到服务器返回。 |
hostent* gethostbyname(char *hostname)
|
使用 DNS 查找特定主机名字对应的 IP 地址。如果找不到对应的 IP 地址则返回 NULL。 |
int send(int socketFileDescriptor, char
*buffer, int bufferLength, int flags)
|
通过 socket 发送数据，发送成功返回成功发送的字节数，否则返回 -1。 一旦连接建立好之后，就可以通过 send/receive 接口发送或接收数据了。注意调用 connect 设置了默认网络地址的 UDP socket 也可以调用该接口来接收数据。 |
int receive(int socketFileDescriptor, char
*buffer, int bufferLength, int flags)
|
从 socket 中读取数据，读取成功返回成功读取的字节数，否则返回 -1。 一旦连接建立好之后，就可以通过 send/receive 接口发送或接收数据了。注意调用 connect 设置了默认网络地址的 UDP socket 也可以调用该接口来发送数据。 |
int sendto(int socketFileDescriptor,
char *buffer, int bufferLength, int
flags, sockaddr *destinationAddress, int
destinationAddressLength)
|
通过UDP socket 发送数据到特定的网络地址，发送成功返回成功发送的字节数，否则返回 -1。 由于 UDP 可以向多个网络地址发送数据，所以可以指定特定网络地址，以向其发送数据。 |
int recvfrom(int socketFileDescriptor,
char *buffer, int bufferLength, int
flags, sockaddr *fromAddress, int
*fromAddressLength)
|
从UDP socket 中读取数据，并保存发送者的网络地址信息，读取成功返回成功读取的字节数，否则返回 -1 。 由于 UDP 可以接收来自多个网络地址的数据，所以需要提供额外的参数，以保存该数据的发送者身份。 |
三，服务器工作流程
有了上面的 socket API 讲解，下面来总结一下服务器的工作流程。
- 服务器调用 socket(...) 创建socket；
- 服务器调用 listen(...) 设置缓冲区；
- 服务器通过 accept(...)接受客户端请求建立连接；
- 服务器与客户端建立连接之后，就可以通过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；
- 服务器调用 close 关闭 socket；
由于 iOS 设备通常是作为客户端，因此在本文中不会用代码来演示如何建立一个iOS服务器，但可以参考前文：《深入浅出Cocoa之Bonjour网络编程》看看如何在 Mac 系统下建立桌面服务器。
四，客户端工作流程
由于 iOS 设备通常是作为客户端，下文将演示如何编写客户端代码。先来总结一下客户端工作流程。
- 客户端调用 socket(...) 创建socket；
- 客户端调用 connect(...) 向服务器发起连接请求以建立连接；
- 客户端与服务器建立连接之后，就可以通过 send(...)/receive(...)向客户端发送或从客户端接收数据；
- 客户端调用 close 关闭 socket；
五，客户端代码示例
下面的代码就实现了上面客户端的工作流程：
- (void)loadDataFromServerWithURL:(NSURL *)url { NSString * host = [url host]; NSNumber * port = [url port]; // Create socket // int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (-1 == socketFileDescriptor) { NSLog(@"Failed to create socket."); return; } // Get IP address from host // struct hostent * remoteHostEnt = gethostbyname([host UTF8String]); if (NULL == remoteHostEnt) { close(socketFileDescriptor); [self networkFailedWithErrorMessage:@"Unable to resolve the hostname of the warehouse server."]; return; } struct in_addr * remoteInAddr = (struct in_addr *)remoteHostEnt->h_addr_list[0]; // Set the socket parameters // struct sockaddr_in socketParameters; socketParameters.sin_family = AF_INET; socketParameters.sin_addr = *remoteInAddr; socketParameters.sin_port = htons([port intValue]); // Connect the socket // int ret = connect(socketFileDescriptor, (struct sockaddr *) &socketParameters, sizeof(socketParameters)); if (-1 == ret) { close(socketFileDescriptor); NSString * errorInfo = [NSString stringWithFormat:@" >> Failed to connect to %@:%@", host, port]; [self networkFailedWithErrorMessage:errorInfo]; return; } NSLog(@" >> Successfully connected to %@:%@", host, port); NSMutableData * data = [[NSMutableData alloc] init]; BOOL waitingForData = YES; // Continually receive data until we reach the end of the data // int maxCount = 5; // just for test. int i = 0; while (waitingForData && i < maxCount) { const char * buffer[1024]; int length = sizeof(buffer); // Read a buffer's amount of data from the socket; the number of bytes read is returned // int result = recv(socketFileDescriptor, &buffer, length, 0); if (result > 0) { [data appendBytes:buffer length:result]; } else { // if we didn't get any data, stop the receive loop // waitingForData = NO; } ++i; } // Close the socket // close(socketFileDescriptor); [self networkSucceedWithData:data]; }
前面说过，connect/recv/send 等接口都是阻塞式的，因此我们需要将这些操作放在非 UI 线程中进行。如下所示：
NSThread * backgroundThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(loadDataFromServerWithURL:) object:url]; [backgroundThread start];
同样，在获取到数据或者网络异常导致任务失败，我们需要更新 UI，这也要回到 UI 线程中去做这个事情。如下所示：
- (void)networkFailedWithErrorMessage:(NSString *)message { // Update UI // [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ NSLog(@"%@", message); self.receiveTextView.text = message; self.connectButton.enabled = YES; [self.networkActivityView stopAnimating]; }]; } - (void)networkSucceedWithData:(NSData *)data { // Update UI // [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ NSString * resultsString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding]; NSLog(@" >> Received string: '%@'", resultsString); self.receiveTextView.text = resultsString; self.connectButton.enabled = YES; [self.networkActivityView stopAnimating]; }]; }
Cocoa开发
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摘要: 在前文深入浅出 Cocoa 之 Framework中讲解了 Framework，接下来讲解 plugin。如果你对 Framework 还不太熟悉的话，请阅读那篇文中，在本例中使用到了 framework，并在本文中没有详细讲述其创建和使用过程。 本文代码下载：点击这里 为什么要引入插件？ 我们知道编译程序时，会连接相关 framework，通常我们所连接的框架是 Foundation 和 Application 框架。当程序启动运行时，每个被连接到的 framework 都会被加载到该程序的 objc 运行时环境中。如果我们想向正在运行的程序加载新的 framework，那该怎么办呢？答案之一就是使用 plugin 机制。cocoa 的 plugin 机制通常由 NSBundle 类来实现，而实现动态加载的功能由函数 objc_addClass 来完成。一般我们无需与 objc_addClass 这个函数打交道，我们使用 NSBundle 来完成绝大部分与 plugin 相关的工作。阅读全文
摘要: 扩展名 pch 表示 “precompliled header”,即预编译头文件，prefix.pch 为 XCode 工程默认生成的预编译头文件，在其中我们可以定制一些全局的宏，以方便开发。阅读全文
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摘要: 最近在研究如何在 Mac 上使用 Silverlight，在这个过程中，找到几种好玩的东西： 第一个是，CSharpPlugin，链接为：http://code.google.com/p/cocoa-sharp-dev/wiki/CSharpPlugin，这个插件很神奇，可以让我们在 XCode 中编写 C#，并在编写的C#中可以调用 Cocoa API，牛吧？可惜的是这个插件很久没有更新了，最后的更新时间为 2007年5月。 第二个是，MonoDevelop，链接为：http://monodevelop.com/，一般我们还需要安装 Moonlight 。我们可以在其中编写具有 Cocoa 界面风格的 C# 程序。这个 IDE 做得非常清爽，并在持续更新中。 第三个是， 使用 Emonic 插件在 Eclipse 上开发，下面将介绍这种方式阅读全文
摘要: XCode 会自动为新建的工程创建本地 Git 仓库，但是如何为已有的工程创建 Git 仓库呢？Google 到下面这篇文章，贴在下面了。 原文链接：点击这里 其中 ignore文件下载为：https://github.com/github/gitignore/blob/master/Objective-C.gitignore Creating a git repository for an existing Xcode project ∞阅读全文
摘要: 本文通过使用 Bonjour 实现了一个简单的服务器/客户端聊天程序，演示了 CFSocket，NSNetService/NSNetServiceBrowser, NSInStream/NSOutStream 的用法。 代码下载：点击这里 效果图如下：阅读全文
摘要: NSDocument 并无 setTitle 这样设置标题的方法，但有两者途径可以设置 document 的显示名： 其一，NSDocument 有一个 displayName 的方法，该方法默认实现是显示最后与该文档关联文件的名字（不显示无后缀），如果没有文件与之关联，则显示"Untitled"，我们可以修改该方法的实现，返回要显示的名称。下面的这个实现，显示其中第一个 windowController 所指 window 的 title 当作文档显示名称。阅读全文
摘要: 前面讲解了 Core Data 的框架，并完全手动编写代码演示了 Core Data 的运作过程。下面我们来演示如何结合 XCode 强大的可视化编辑以及 Cocoa 键值编码，绑定机制来使用 Core Data。有了上面提到的哪些利器，在这个示例中，我们无需编写 NSManagedObjectModel 代码，也无需编写 NSManagedObjectContext，工程模版在背后为我们做了这些事情。 今天要完成的这个示例，有两个 Entity：StudentEntity 与 ClassEntity，各自有一个名为 name 的 Attribute。其中 StudentEntity 通过一个名为 inClass 的 relationship 与 ClassEntity关联，而 ClassEntity 也有一个名为 students 的 relationship 与 StudentEntity 关联，这是一个一对多的关系。此外 ClassEntity 还有一个名为 monitor 的 relationship 关联到 StudentEntity，表示该班的班长。阅读全文
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摘要: 前面详细讲解了 Core Data 的框架以及设计的类，下面我们来讲解一个完全手动编写代码 使用这些类的示例，这个例子来自 苹果官方示例。在这个例子里面，我们打算做这样一件事情：记录程序运行记录（时间与 process id），并保存到xml文件中。我们使用 Core Data 来做这个事情。 示例代码下载：点击这里阅读全文
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摘要: block 是 Apple 在 GCC 4.2 中扩充的新语法特性，其目的是支持多核并行编程。我们可以将 dispatch_queue 与 block 结合起来使用，方便进行多线程编程。 本文源代码下载：点击下载阅读全文
摘要: iOS 支持多个层次的多线程编程，层次越高的抽象程度越高，使用起来也越方便，也是苹果最推荐使用的方法。下面根据抽象层次从低到高依次列出iOS所支持的多线程编程范式： 1, Thread; 2, Cocoa operations; 3, Grand Central Dispatch (GCD) (iOS4 才开始支持) 下面简要说明这三种不同范式： Thread 是这三种范式里面相对轻量级的，但也是使用起来最负责的，你需要自己管理thread的生命周期，线程之间的同步。线程共享同一应用程序的部分内存空间，它们拥有对数据相同的访问权限。你得协调多个线程对同一数据的访问，一般做法是在访问之前加锁，这会导致一定的性能开销。在 iOS 中我们可以使用多种形式的 thread: Cocoa threads: 使用NSThread 或直接从 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程。如果你选择thread来实现多线程，那么 NSThread 就是官方推荐优先选用的方式。 POSIX t阅读全文
摘要: iOS应用程序的生命周期相比 Android 应用程序的生命周期来说，没那么简明易懂，但是也并不复杂。iOS应用程序的生命周期又根据系统是否支持多线程分为两种：不支持多线程的iOS4之前的系统以及支持多线程的iOS4及其之后的系统。阅读全文
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摘要: NSString 的 stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding 可以对 url 参数进行编码，但是有点小问题，不会对所有需要编码的字符都编码。我们可以通过 CFStringRef 的 CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes 函数来封装这个功能。代码如下：阅读全文
摘要: 前文提到将开发一个美式英语发音的 app，经过半个月的业余开发，version 1.0 终于完成。截图留念。后续将完善单元详细模块，以及语音语法知识模块。阅读全文
摘要: iOS 中可以通过 NSPredicate 来处理正则表达式。相关资料如下： 在 iOS 中，我们使用 NSPredicate 的字符串比较功能来进行正则表达式处理，其比较关键字为：MATCHES 下面，列举一个匹配6-15个由字母/数字组成的字符串的正则表达式，来看看 NSPredicate 的具体使用：阅读全文
摘要: 最近猛补了一会子美式英语音标，音调，连读相关基础知识，收获不少。遂整理相关资料笔记之，也计划做一个这样的 app 方便学习，目前已经动工，希望自己能够坚持做下去。刚开始做，主题导航框架已经完成，秀一些简陋的界面图：阅读全文
摘要: 有同学在 CocoaChina 上提出这样一个问题：A viewController 中包含一个 B viewController（B 的 view 作为 A 的 view 的 subView），在横竖屏转换时，A 可以得到屏幕旋转相关的消息（如：shouldAutorotateToInterfaceOrientation），而 B 却得不到，即使 A，B 都实现了这些函数。原贴见这里：http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid=40973&page=1#393765 这个问题我以前也碰到过，稍微研究了一下，其原因是 A 是在 AppDelegate 里 window 的 controller 层次体系中（比如，是 navigation push进去的等等），而 B 只是创建出来，让 A 方便使用其 view 而已，B 并没有加入这个层次体系中（ B 的 parentViewController 为 nil，哪怕 B.view.superview 是 A.view）。所以 A 会跟着那个层次体系得到系统旋转相关的消息，而 B 被凉在一边，阅读全文
摘要: 最近在 iOS 上实现了一套自定义动画库，可以支持任何数值型变量的 值的自动动画演示，并支持多种动画效果，效果还是很炫的。比如说你设置了一个 偏移变量从 50变到100，那么这个变化过程就可以以动画形式进行，而不是常规的一步到位。与 iOS 系统自带的 Animation 相比，我的这套自定义动画库，可配置性更高，使用更简单。用 set 表示有动画的设定 值，用 update 表示常规的没有动画的设定 值。目前支持的动画类型如下：阅读全文
摘要: 自定义TableViewCell实现圆角/渐变色TableView:代码实现定制 TableViewCell，用自绘画 cell 的边角，渐变色和阴影，详细实现请下载代码：代码下载：点击这里阅读全文
摘要: 向 Appstore 里查询已发布App的版本信息，有两种方案，思路都是一样的： 其一：在某个服务器上存储最新发布的版本信息，需要的时候向该服务器查询； 其二：在需要的时候向 appstore 查询； 在这里我来介绍第二种方法：向 appstore 查询应用程序信息，包括作者，版本，app 介绍页面地址等信息。阅读全文
摘要: 在服务器使用的时区与用户本地时区不一致的情况下，如果需要显示从服务器得来的时间，我们需要进行必要的时区和显示格式转换。 其转换过程为： 获取源（服务器）NSDateFormatter，用这 NSDateFormatter 得 dateFromString 方法获得源时区的时间。 然后计算两个时区的时间偏差量，用这个偏差量加上前面计算得到的源时区时间就得到用户本地时区的时间了。阅读全文