ios学习路线—iOS高级(Socket(AsyncSocket))

网络各个协议：TCP/IP、SOCKET、HTTP等

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层，是网络工程师所研究的对象；

传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容。

http协议 对应于应用层

tcp协议 对应于传输层

ip协议 对应于网络层

HTTP协议是基于TCP连接的。

TCP/IP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输。

HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。

我 们在传输数据时，可以只使用传输层（TCP/IP），但是那样的话，由于没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用应用层 协议，应用层协议很多，有HTTP、FTP、TELNET等等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。

Http和Socket连接区别

1.TCP连接

要想明白Socket连接，先要明白TCP连接。手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议，可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”：

第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连 接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客 户端交互，最终确定断开）

2.HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。

在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常的做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。

SOCKET原理

1.套接字

接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP。

2.建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

3.SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

4.Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网络应用 中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

AsyncSocket

环境

下载AsyncSocket：

https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket类库，将RunLoop文件夹下的AsyncSocket.h、AsyncSocket.m、 AsyncUdpSocket.h、 AsyncUdpSocket.m 文件拷贝到自己的project中

添加CFNetwork.framework, 再使用socket的文件头

import

//建立建立
- (int)connectServer:(NSString *)hostIP port:(int)hostPort

//连接成功后，会回调的函数
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port

//发送数据
- (void)writeData:(NSData *)data withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag;

//接受数据
-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag

//断开连接
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock willDisconnectWithError:(NSError *)err

- (void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket *)sock

主要就是上述的几个方法，只是说在真正开发当中，很可能我们在收发数据的时候，我们收发的数据并不仅仅是一个字符串包装成NSData即可，我们很可能会发送结构体等类型，这个时候我们就需要和服务器端的人员协作来开发：定义怎样的结构体。

使用方法详解

即时通讯最大的特点就是实时性，基本感觉不到延时或是掉线，所以必须对socket的连接进行监视与检测，在断线时进行重新连接，如果用户退出登录，要将socket手动关闭，否则对服务器会造成一定的负荷。

一般来说，一个用户（对于ios来说也就是我们的项目中）只能有一个正在连接的socket，所以这个socket变量必须是全局的，这里可以考虑使用单例或是AppDelegate进行数据共享，首选使用单例。如果对一个已经连接的socket对象再次进行连接操作，会抛出异常（不可对已经连接的socket进行连接）程序崩溃，所以在连接socket之前要对socket对象的连接状态进行判断。

使用socket进行即时通讯还有一个必须的操作，即对服务器发送心跳包，每隔一段时间对服务器发送长连接指令（指令不唯一，由服务器端指定，包括使用socket发送消息，发送的数据和格式都是由服务器指定），如果没有收到服务器的返回消息，AsyncSocket会得到失去连接的消息，我们可以在失去连接的回调方法里进行重新连接。

声明socket变量

//socket
@property (nonatomic, strong) AsyncSocket *socket;
//socket的Host
@property (nonatomic, copy ) NSString *socketHost;
//socket的prot
@property (nonatomic, assign) UInt16 socketPort;

建立(长连接)

连接时host与port都是由服务器指定

// socket连接
-(void)socketConnectHost{
self.socket = [[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];
NSError *error = nil;
[self.socket connectToHost:self.socketHost onPort:self.socketPort withTimeout:3 error:&error];
}

心跳

心跳通过计时器来实现

@property (nonatomic, retain) NSTimer *connectTimer; // 计时器

实现连接成功回调的方法，并在此方法中初始化定时器，定时向服务器发送一次请求，保持连接

#pragma mark - 连接成功回调
-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port {
NSLog(@"socket连接成功");
//每隔30s像服务器发送心跳包,在longConnectToSocket方法中进行长连接需要向服务器发送的讯息
self.connectTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:30 target:self selector:@selector(longConnectToSocket) userInfo:nil repeats:YES];
[self.connectTimer fire];
}

断开连接

失去连接有几种情况，服务器断开，用户主动cut，还可能有如QQ其他设备登录被掉线的情况，不管那种情况，我们都能收到socket回调方法返回给我们的讯息，如果是用户退出登录或是程序退出而需要手动cut，我们在cut前对socket的userData赋予一个值来标记为用户退出，这样我们可以在收到断开信息时判断究竟是什么原因导致的掉线。

在.h文件中声明一个枚举类型

enum{
SocketOfflineByServer,//服务器掉线，默认为0
SocketOfflineByUser, //用户主动cut
};

定义并实现断开方法

// 切断socket
-(void)cutOffSocket{
self.socket.userData = SocketOfflineByUser;// 声明是由用户主动切断
[self.connectTimer invalidate];
[self.socket disconnect];
}

重连

实现代理方法

-(void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket *)sock {
NSLog(@"sorry the connect is failure %ld",sock.userData);
if (sock.userData == SocketOfflineByServer) {
//服务器掉线，重连
[self socketConnectHost];
} else if (sock.userData == SocketOfflineByUser) {
// 如果由用户断开，不进行重连
return;
}
}

发送数据

我们补充上文心跳连接未完成的方法

// 心跳连接
-(void)longConnectToSocket{
// 根据服务器要求发送固定格式的数据，假设为指令@"longConnect"，但是一般不会是这么简单的指令
NSString *longConnect = @"longConnect";
NSData *dataStream = [longConnect dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[self.socket writeData:dataStream withTimeout:1 tag:1];
}

socket发送数据是以栈的形式存放，所有数据放在一个栈中，存取时会出现粘包的现象，所以很多时候服务器在收发数据时是以先发送内容字节长度，再发送内容的形式，得到数据时也是先得到一个长度，再根据这个长度在栈中读取这个长度的字节流，如果是这种情况，发送数据时只需在发送内容前发送一个长度，发送方法与发送内容一样，假设长度为8。

NSData *dataStream = [@8 dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[self.socket writeData:dataStream withTimeout:1 tag:1];

接收数据

为了能时刻接收到socket的消息，我们在长连接方法中进行读取数据

如果得到数据，会调用回调方法

-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag {
// 对得到的data值进行解析与转换即可
[self.socket readDataWithTimeout:30 tag:0];
}

【备注】关于NSData对象

无论SOCKET收发都采用NSData对象。

NSData主要是带一个(id)data指向的数据空间和长度 length。

NSString 转换成NSData 对象

NSData* xmlData = [@”testdata” dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

NSData 转换成NSString对象

NSData * data;

NSString *result = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];