[深入淺出Cocoa]iOS網路程式設計之Socket

一，iOS網路程式設計層次模型

在前文《深入淺出Cocoa之Bonjour網路程式設計》中我介紹瞭如何在Mac系統下進行 Bonjour 程式設計，在那篇文章中也介紹過 Cocoa 中網路程式設計層次結構分為三層，雖然那篇演示的是 Mac 系統的例子，其實對iOS系統來說也是一樣的。iOS網路程式設計層次結構也分為三層：

• Cocoa層：NSURL，Bonjour，Game Kit，WebKit
• Core Foundation層：基於 C 的 CFNetwork 和 CFNetServices
• OS層:基於 C 的 BSD socket

Cocoa層是最上層的基於 Objective-C 的 API，比如 URL訪問，NSStream，Bonjour，GameKit等，這是大多數情況下我們常用的 API。Cocoa 層是基於 Core Foundation 實現的。

Core Foundation層：因為直接使用 socket 需要更多的程式設計工作，所以蘋果對 OS 層的 socket 進行簡單的封裝以簡化程式設計任務。該層提供了 CFNetwork 和 CFNetServices，其中 CFNetwork 又是基於 CFStream 和 CFSocket。

OS層：最底層的 BSD socket 提供了對網路程式設計最大程度的控制，但是程式設計工作也是最多的。因此，蘋果建議我們使用 Core Foundation 及以上層的 API 進行程式設計。

本文將介紹如何在 iOS 系統下使用最底層的 socket 進行程式設計，這和在 window 系統下使用 C/C++ 進行 socket 程式設計並無多大區別。

執行效果如下：

二，BSD socket API 簡介

BSD socket API 和 winsock API 介面大體差不多，下面將列出比較常用的 API：

int socket(int addressFamily, int type,

int protocol)

int close(int socketFileDescriptor)

hostent* gethostbyname(char *hostname)

三，伺服器工作流程

有了上面的 socket API 講解，下面來總結一下伺服器的工作流程。

1. 伺服器呼叫 socket(...) 建立socket；
2. 伺服器呼叫 listen(...) 設定緩衝區；
3. 伺服器通過 accept(...)接受客戶端請求建立連線；
4. 伺服器與客戶端建立連線之後，就可以通過 send(...)/receive(...)向客戶端傳送或從客戶端接收資料；
5. 伺服器呼叫 close 關閉 socket；

由於 iOS 裝置通常是作為客戶端，因此在本文中不會用程式碼來演示如何建立一個iOS伺服器，但可以參考前文：《深入淺出Cocoa之Bonjour網路程式設計》看看如何在 Mac 系統下建立桌面伺服器。

四，客戶端工作流程

由於 iOS 裝置通常是作為客戶端，下文將演示如何編寫客戶端程式碼。先來總結一下客戶端工作流程。

1. 客戶端呼叫 socket(...) 建立socket；
2. 客戶端呼叫 connect(...) 向伺服器發起連線請求以建立連線；
3. 客戶端與伺服器建立連線之後，就可以通過 send(...)/receive(...)向客戶端傳送或從客戶端接收資料；
4. 客戶端呼叫 close 關閉 socket；

五，客戶端程式碼示例

下面的程式碼就實現了上面客戶端的工作流程：

- (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];
}

前面說過，connect/recv/send 等介面都是阻塞式的，因此我們需要將這些操作放在非 UI 執行緒中進行。如下所示：

    NSThread * backgroundThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                                                          selector:@selector(loadDataFromServerWithURL:)
                                                            object:url];
    [backgroundThread start];

同樣，在獲取到資料或者網路異常導致任務失敗，我們需要更新 UI，這也要回到 UI 執行緒中去做這個事情。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];
    }];
}