一.iOS网络编程层次模型
在前文《深入浅出的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
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
int socket(int addressFamily, int type, int protocol)
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。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 close(int socketFileDescriptor)
close关闭socket
int bind(int socketFileDescriptor, sockaddr *addressToBind, int addressStructLength)
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：
UDP：因为UDP是无连接的，绑定之后就可以利用UDP socket传输数据了。
TCP：而TCP是需要建立端到端连接的，为了建立TCP连接服务器必须调用listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize)来设置服务器的缓冲区队列以接收客户端的连接请求，backlogSize表示客户端连接请求缓冲区队列的大小。当调用listen设置之后，服务器等待客户端请求，然后调用下面的accept来接受客户端的连接请求。
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端接受之后，客户端和服务端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的请求。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可以接收啦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。
1.服务器调用socket(...)创建socket
2.服务器调用listen(...)设置缓冲区
3.服务器通过accept(...)接受客户端请求建立连接
4.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；
5.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。
1.客户端调用socket(...)创建socket;
2.客户端调用connect(...)向服务器发起连接请求以建立连接；
3.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；
4.客户端调用close关闭socket;
-(void)loadDataFromServerWithURL:(NSURL*)url
{
NSString *host=[url host];
NSNumber *port=[url port];
int socketFileDescriptor=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(socketFileDescriptor==-1){
NSLog(@"Failed to create socket.");
return;
}
struct hostent *remoteHostEnt=gethostbyname([host UTF8String]);
if(NULL==remoteHostEnt){
close(socketFileDescriptor);
[self networkFailedWithErrorMessage:@"Unable to resolve the hostname of the ware house server."];
return;
}
struct in_addr *remoteInAddr=(struct in_addr*)remoteHostEnt->h_addr_list[0];
struct sockaddr_in socketParameters;
socketParameters.sin_family=AF_INET;
socketParameters.sin_addr=remoteInAddr;
socketParameters.sin_port=htons([port intValue]);
int ret=connect(socketFileDescripter, (struct sockaddr*)&socketParameters, sizeof(socketParameters));
if(ret==-1){
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;
int maxCount = 5;
int i=0;
while(waitingForData && I<maxCount){
const char *buffer[1024];
int length = sizeof(buffer);
int result=recv(socketFileDescriptor, &buffer, length, 0);
if(result>0){
[data appendBytes:buffer length:result];
}else{
waitingForData=NO;
}
++i;
}
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{
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@",message);
self.receiveTextView.text=message;
self.connectButton.enabled=YES;
[self.networkActivityView stopAnimating];
}];
}
-(void)networkSucceedWithData:(NSData*)data{
[[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];
}];
}
