一、Socket原理

• 套接字（socket）概念

套接字（socket）是通訊的基石，是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示，包含進行網路通訊必須的五種資訊：連線使用的協議，本地主機的IP地址，本地程序的協議埠，遠地主機的IP地址，遠地程序的協議埠。

應用層通過傳輸層進行資料通訊時，TCP會遇到同時為多個應用程式程序提供併發服務的問題。多個TCP連線或多個應用程式程序可能需要通過同一個 TCP協議埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式程序和連線，許多計算機作業系統為應用程式與TCP／IP協議互動提供了套接字(Socket)介面。應用層可以和傳輸層通過Socket介面，區分來自不同應用程式程序或網路連線的通訊，實現資料傳輸的併發服務。

• 建立socket連線

建立Socket連線至少需要一對套接字，其中一個運行於客戶端，稱為ClientSocket，另一個運行於伺服器端，稱為ServerSocket。

套接字之間的連線過程分為三個步驟：伺服器監聽，客戶端請求，連線確認。

伺服器監聽：伺服器端套接字並不定位具體的客戶端套接字，而是處於等待連線的狀態，實時監控網路狀態，等待客戶端的連線請求。

客戶端請求：指客戶端的套接字提出連線請求，要連線的目標是伺服器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連線的伺服器的套接字，指出伺服器端套接字的地址和埠號，然後就向伺服器端套接字提出連線請求。

連線確認：當伺服器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連線請求時，就響應客戶端套接字的請求，建立一個新的執行緒，把伺服器端套接字的描述發給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連線。而伺服器端套接字繼續處於監聽狀態，繼續接收其他客戶端套接字的連線請求。

• socket連線與TCP連線

建立Socket連線時，可以指定使用的傳輸層協議，Socket可以支援不同的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行連線時，該Socket連線就是一個TCP連線。

• Socket連線與HTTP連線

由於通常情況下Socket連線就是TCP連線，因此Socket連線一旦建立，通訊雙方即可開始相互發送資料內容，直到雙方連線斷開。但在實際網路應用中，客戶端到伺服器之間的通訊往往需要穿越多箇中間節點，例如路由器、閘道器、防火牆等，大部分防火牆預設會關閉長時間處於非活躍狀態的連線而導致 Socket 連線斷連，因此需要通過輪詢告訴網路，該連線處於活躍狀態。

而HTTP連線使用的是“請求—響應”的方式，不僅在請求時需要先建立連線，而且需要客戶端向伺服器發出請求後，伺服器端才能回覆資料。

很多情況下，需要伺服器端主動向客戶端推送資料，保持客戶端與伺服器資料的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連線，伺服器就可以直接將資料傳送給客戶端；若雙方建立的是HTTP連線，則伺服器需要等到客戶端傳送一次請求後才能將資料傳回給客戶端，因此，客戶端定時向伺服器端傳送連線請求，不僅可以保持線上，同時也是在“詢問”伺服器是否有新的資料，如果有就將資料傳給客戶端。

二、Socket實現即時通訊

首先我們使用的Socket不是官方原生的，而是用的第三方在原生Socket基礎上封裝的— —AsyncSocket。

下面是運行於客戶端的Socket——ClientSocket：

1. // 初始化Socket，設定代理
2. _socket =[[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];

1. // 連線到主機
2. if(![_socket connectToHost:_clientIPAddress.text onPort:[_clientPort.text intValue] error:&error]){
3. // 連線失敗
4. _status.text =@"Could't Connect Server";
5. }else{
6. // 連線成功
7. _status.text =@"Connect Server Successfully";
8. }

1. // 傳送資料到Socket，傳送完成會呼叫代理方法
2. [_socket writeData:[_sendMessage.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:-1 tag:0];

1. // 從Socket讀取第一個可用資料，如果timeout的值為負數，則讀取操作不會存在超時
2. [_socket readDataWithTimeout:-1 tag:0];

1. #pragma mark AsyncSocketDelegate代理方法
2. // 建立連線
3. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didConnectToHost:(NSString*)host port:(UInt16)port {
4. [self append:[NSString stringWithFormat:@"ConnectToHost:%@", host]];
5. [sock readDataWithTimeout:-1 tag:0];
6. }
7. // Socket完成寫入請求資料後呼叫
8. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didWriteDataWithTag:(long)tag {
9. [sock readDataWithTimeout:-1 tag:0];
10. }
11. // 讀取資料
12. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didReadData:(NSData*)data withTag:(long)tag {
13. NSString*newMessage =[[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
14. [self append:[NSString stringWithFormat:@"%@:%@", sock.connectedHost, newMessage]];
15. [_socket readDataWithTimeout:-1 tag:0];//可以省略
16. }
17. // 是否加密
18. -(void)onSocketDidSecure:(AsyncSocket*)sock {
19. NSLog(@"onSocket:%p", sock);
20. }
21. // 遇到錯誤時斷開連線
22. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock willDisconnectWithError:(NSError*)err {
23. [self append:[NSString stringWithFormat:@"onSocket:%p, error:%@", sock, err.localizedDescription]];
24. }
25. // 斷開連線
26. -(void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket*)sock {
27. NSString*msg =@"Connect is disconnect";
28. _status.text = msg;
29. _socket =nil;
30. }

由於我這邊沒有可用的主機地址，所以只能模擬一下。

下面是運行於伺服器端的Socket——ServerSocket：

1. // 初始化Socket監聽
2. listenerSocket =[[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];

1. // 開始監聽，接受所給埠的連線
2. if(![listenerSocket acceptOnPort:_SERVER_PORT_ error:&error]){
3. return;
4. }

1. // 斷開所有connectionSocket
2. for(int i =0; i < connnectionSocketsArray.count; i++){
3. [[connnectionSocketsArray objectAtIndex:i] disconnect];
4. }

1. // 給當前監聽的Socket傳送資料
2. [listenerSocket writeData:[_sendMessage.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:-1 tag:1];

1. #pragma mark socketDeleaget 代理方法
2. // 連線socket出錯
3. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock willDisconnectWithError:(NSError*)err {
4. NSLog(@"error:%@", err.localizedDescription);
5. }
6. // 收到新的socket連線
7. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didAcceptNewSocket:(AsyncSocket*)newSocket {
8. [connnectionSocketsArray addObject:newSocket];
9. }
10. // 讀取資料
11. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didWriteDataWithTag:(long)tag {
12. // 從Socket獲取第一個可獲取的位元組資料
13. [sock readDataWithTimeout:-1 tag:0];
14. }
15. // 與伺服器建立連線,併發送訊息
16. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didConnectToHost:(NSString*)host port:(UInt16)port {
17. NSLog(@"host:%@", host);
18. NSString*msg =@"Welcome To Socket Test Server";
19. NSData*data =[msg dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
20. // 給Socket一個連線成功的訊息
21. [sock writeData:data withTimeout:-1 tag:0];
22. }
23. // 讀取客戶端發來的資料
24. -(void)onSocket:(AsyncSocket*)sock didReadData:(NSData*)data withTag:(long)tag {
25. NSString*msg =[[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
26. // 假設當前有2個ip(10.128.18.157; 10.128.18.158)相互發送訊息
27. NSString*ip =@"10.128.18.159";
28. // 獲取當前的socket
29. for(int i =0; i < connnectionSocketsArray.count; i++){
30. AsyncSocket*socket =(AsyncSocket*)[connnectionSocketsArray objectAtIndex:i];
31. if([socket.connectedHost isEqualToString:ip]){
32. // 找到所要傳送訊息的目標Socket，傳送過去
33. [socket writeData:data withTimeout:-1 tag:0];
34. // 記錄接收的資訊
35. if(msg){
36. [self append:msg];
37. NSLog(@"%@", msg);
38. }else{
39. NSLog(@"error!");
40. }
41. }
42. // 客戶端未連線
43. else{
44. NSString*returnMsg =@"The Other Is Not Online";
45. NSData*returnData =[returnMsg dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
46. [sock writeData:returnData withTimeout:-1 tag:0];
47. }
48. }
49. }
50. // 斷開
51. -(void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket*)sock {
52. [connnectionSocketsArray removeObject:sock];
53. }