iOS 使用 socket 即时通信(非第三方库)
简单理解Socket
socket
我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程,在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程,但PID只在本地唯一,网络中的两个进程PID冲突几率很大,这时候我们需要另辟它径了,我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机,而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程,这样我们可以利用ip地址+协议+端口号唯一标示网络中的一个进程。
能够唯一标示网络中的进程后,它们就可以利用socket进行通信了,什么是socket呢?我们经常把socket翻译为套接字,socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层,它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。
socket起源于UNIX,在Unix一切皆文件哲学的思想下,socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现,服务器和客户端各自维护一个"文件",在建立连接打开后,可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容,通讯结束时关闭文件。
socket通信流程
socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现,以使用TCP协议通讯的socket为例,其交互流程大概是这样子的
'服务器根据地址类型(ipv4,ipv6)、socket类型、协议创建socket'
'服务器为socket绑定ip地址和端口号'
'服务器socket监听端口号请求,随时准备接收客户端发来的连接,这时候服务器的socket并没有被打开'
客户端创建socket
客户端打开socket,根据服务器ip地址和端口号试图连接服务器socket
'服务器socket接收到客户端socket请求,被动打开,开始接收客户端请求,直到客户端返回连接信息。这时候socket进入阻塞状态,所谓阻塞即accept()方法一直到客户端返回连接信息后才返回,开始接收下一个客户端谅解请求'
客户端连接成功,向服务器发送连接状态信息
'服务器accept方法返回,连接成功'
客户端向socket写入信息
'服务器读取信息'
客户端关闭
'服务器端关闭'
socket编程API
前面提到socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现,简单了解一下socket提供了哪些API供应用程序使用,还是以TCP协议为例,看看Unix下的socket API,其它语言都很类似(PHP甚至名字都几乎一样),这里我就简单解释一下方法作用和参数,具体使用有兴趣同学可以看看博客参考中的链接或者上网搜索
- 根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个socket的描述字及其所用的资源。
- domain:协议族,常用的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE其中AF_INET代表使用ipv4地址
- type:socket类型,常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等
- protocol:协议。常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等
int socket(int domain, int type, int protocol);
- 把一个地址族中的特定地址赋给socket。
- sockfd:socket描述字,也就是socket引用
- addr:要绑定给sockfd的协议地址
- addrlen:地址的长度
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如ip地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;而客户端就不用指定,有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind(),而客户端就不会调用,而是在connect()时由系统随机生成一个。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
- 监听socket
- sockfd:要监听的socket描述字
- backlog:相应socket可以排队的最大连接个数
int listen(int sockfd, int backlog);
- 连接某个socket
- sockfd:客户端的socket描述字
- addr:服务器的socket地址
- addrlen:socket地址的长度
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
- TCP服务器监听到客户端请求之后,调用accept()函数取接收请求
- sockfd:服务器的socket描述字
- addr:客户端的socket地址
- addrlen:socket地址的长度
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
- 读取socket内容
- fd:socket描述字
- buf:缓冲区
- count:缓冲区长度
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
- 向socket写入内容,其实就是发送内容
- fd:socket描述字
- buf:缓冲区
- count:缓冲区长度
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
socket标记为以关闭 ,使相应socket描述字的引用计数-1,当引用计数为0的时候,触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
int close(int fd);
tcpsocket和udpsocket的具体实现
tcp和udp的socket是有区别的,这里给出这两种的设计框架。
基本TCP客户—服务器程序设计基本框架:
基本UDP客户—服务器程序设计基本框架流程图:
常用的Socket类型有两种:流式Socket(SOCK_STREAM)和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)。流式是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用;数据报式Socket是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。