即时通讯系列之Socket简介

一、Socket连接

1.连接过程

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。

• 1)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。
• 2)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。
• 3)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。
• 4)断开连接.

2.TCP Socket

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。

基本TCP客户—服务器程序设计基本框架.png

2.1 TCP Socket客户端

客户端的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后指定服务端的IP地址和端口号，就可以调用sendto将字符串传送给服务器端，并可以调用recvfrom接收服务器端返回的字符串，最后关闭该socket。
第一步：创建socket并配置socket
第二步：调用bind绑定监听ip和端口号
第三步：调用connect连接服务器
第四步：调用getsockname获取套接字信息
第五步：调用send发送消息到服务器端
第六步：调用close关闭socket

这里没有写接收来自服务器端的消息，大家可以自行添加。

客户端的代码实现：

- (void)tcpClient {
  // 第一步：创建soket
  // TCP是基于数据流的，因此参数二使用SOCK_STREAM
  int error = -1;
  int clientSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  BOOL success = (clientSocketId != -1);
  struct sockaddr_in addr;
  
  // 第二步：绑定端口号
  if (success) {
    NSLog(@"client socket create success");
    // 初始化
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_len = sizeof(addr);
    
    // 指定协议簇为AF_INET，比如TCP/UDP等
    addr.sin_family = AF_INET;
    
    // 监听任何ip地址
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    error = bind(clientSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    success = (error == 0);
  }
  
  if (success) {
    // p2p
    struct sockaddr_in peerAddr;
    memset(&peerAddr, 0, sizeof(peerAddr));
    peerAddr.sin_len = sizeof(peerAddr);
    peerAddr.sin_family = AF_INET;
    peerAddr.sin_port = htons(1024);
    
    // 指定服务端的ip地址，测试时，修改成对应自己服务器的ip
    peerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.107");
    
    socklen_t addrLen;
    addrLen = sizeof(peerAddr);
    NSLog(@"will be connecting");
    
    // 第三步：连接服务器
    error = connect(clientSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, addrLen);
    success = (error == 0);
    
    if (success) {
      // 第四步：获取套接字信息
      error = getsockname(clientSocketId, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen);
      success = (error == 0);
      
      if (success) {
        NSLog(@"client connect success, local address:%s,port:%d",
              inet_ntoa(addr.sin_addr),
              ntohs(addr.sin_port));
        
        // 这里只发送10次
        int count = 10;
        do {
          // 第五步：发送消息到服务端
          send(clientSocketId, "哈哈，server您好！", 1024, 0);
          count--;
          
          // 告诉server，客户端退出了
          if (count == 0) {
            send(clientSocketId, "exit", 1024, 0);
          }
        } while (count >= 1);
        
        // 第六步：关闭套接字
        close(clientSocketId);
      }
    } else {
      NSLog(@"connect failed");
      
      // 第六步：关闭套接字
      close(clientSocketId);
    }
  }
}

客户端的打印日志

2015-12-06 18:35:00.385 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client socket create success
2015-12-06 18:35:00.386 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] will be connecting
2015-12-06 18:35:00.507 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client connect success, local address:192.168.1.100,port:50311

说明连接服务器成功，然后发送了消息到服务器端。

2.2 TCP Socket服务器端

服务器端的工作流程：首先调用socket函数创建一个套接字，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，接收到一个客户端时，服务器显示该客户端的IP地址，并将字串返回给客户端。
第一步：创建socket并配置socket
第二步：调用bind绑定服务器本机ip及端口号
第三步：调用listen监听客户端的连接，并指定同时最多可让accept的数量
第四步：调用accept等待客户端的连接
第五步：调用recvfrom接收来自客户端的消息
第六步：调用close关闭socket

服务器端代码实现

- (void)tcpServer {
 // 第一步：创建socket
 int error = -1;
 
 // 创建socket套接字
 int serverSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 // 判断创建socket是否成功
 BOOL success = (serverSocketId != -1);
 
 // 第二步：绑定端口号
 if (success) {
   NSLog(@"server socket create success");
   // Socket address
   struct sockaddr_in addr;
   
   // 初始化全置为0
   memset(&addr, 0, sizeof(addr));
   
   // 指定socket地址长度
   addr.sin_len = sizeof(addr);
   
   // 指定网络协议，比如这里使用的是TCP/UDP则指定为AF_INET
   addr.sin_family = AF_INET;
   
   // 指定端口号
   addr.sin_port = htons(1024);
   
   // 指定监听的ip，指定为INADDR_ANY时，表示监听所有的ip
   addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
   
   // 绑定套接字
   error = bind(serverSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
   success = (error == 0);
 }
 
 // 第三步：监听
 if (success) {
   NSLog(@"bind server socket success");
   error = listen(serverSocketId, 5);
   success = (error == 0);
 }
 
 if (success) {
   NSLog(@"listen server socket success");
   
   while (true) {
     // p2p
     struct sockaddr_in peerAddr;
     int peerSocketId;
     socklen_t addrLen = sizeof(peerAddr);
     
     // 第四步：等待客户端连接
     // 服务器端等待从编号为serverSocketId的Socket上接收客户连接请求
     peerSocketId = accept(serverSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, &addrLen);
     success = (peerSocketId != -1);
     
     if (success) {
       NSLog(@"accept server socket success,remote address:%s,port:%d",
             inet_ntoa(peerAddr.sin_addr),
             ntohs(peerAddr.sin_port));
       char buf[1024];
       size_t len = sizeof(buf);
       
       // 第五步：接收来自客户端的信息
       // 当客户端输入exit时才退出
       do {
         // 接收来自客户端的信息
         recv(peerSocketId, buf, len, 0);
         if (strlen(buf) != 0) {
           NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
           if (str.length >= 1) {
             NSLog(@"received message from client：%@",str);
           }
         }
       } while (strcmp(buf, "exit") != 0);
       
       NSLog(@"收到exit信号，本次socket通信完毕");
       
       // 第六步：关闭socket
       close(peerSocketId);
     }
   }
 }
}

服务器端的打印日志

2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] server socket create success
2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] bind server socket success
2015-12-06 18:34:31.259 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] listen server socket success
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] accept server socket success,remote address:192.168.1.100,port:50311
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：exit
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] 收到exit信号，本次socket通信完毕

我们这里打印出了客户端发来的消息，由于上面实现的代码中，只发10次，所以这里只有10条。