目的：

建立一个简单的可以收发简单字符串的TCP socket连接

分析：

本次介绍socket从主要分为四个部分入手，建立socket，发送消息，接受消息以及最后的关闭socket。
整体的TCP socket流程如下图

TCP连接的分组交换图

其中左侧的竖线就是我们客户端需要做的，而小写的单词则是我们会用到的socket函数，大写的单词则是socket的状态。

TCP连接的分组交换图2

实现：

零. 导入必要的头文件

#import <sys/socket.h>
#import <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>

一.建立socket

从上图我们可以看到这里面要用的函数有两个

1. int socket(int family, int type, int protocol);

• 说明：创建socket

• family:协议簇或者协议域。

基本我们用的都是AF_INET6，即IPv6。（本次为了方便用的是AF_INET，即IPv4）

• type:套接字类型

我们大多数情况下遇到的都是SOCK_STREAM，即字节流套接字

• protocol:协议类型

并不是所有的参数都可以任意搭配的，具体如下

• 返回值: 若成功则为非负描述符(int)，若出错则为-1

根据我们的需求（IPv4，字节流套接字，TCP）得到如下代码

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

或者

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2. int connect(int sockfd, const struct sockaddr * servaddr, socklen_t addrlen)

• 说明：socket连接

• sockfd：socket描述符
  即上面socket函数的返回值

• servaddr：socket地址结构体指针
  1）socket信息本是通过 sockaddr_in 类型的结构体来存储的(IP地址、端口号、协议簇赋)。
  2）sockaddr_in结构体需要用bzero进行清零初始化
  3）IP地址需要用inet_pton函数格式化（将十进制数串变为正确的格式）
  4）最后传入的地址需要强转为 const struct sockaddr*

• addrlen：socket结构体大小

• 返回值：若成功则0,若出错则为-1

• 注意：每次connect出错后必须close当前的socket连接，并重新调用socket

代码如下

// 2.建立连接
    // socket地址信息结构体
    struct sockaddr_in servaddr;
    // 清零操作
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    // 将IP地址、端口号、协议簇赋值
    servaddr.sin_family = family;
    servaddr.sin_port = htons(port);
    // 将十进制数串变为正确的格式
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);) <= 0) {
        NSLog(@"inet_pton error for %s", ipChar);
        return;
    }
    
    /**
     socket连接
     
     @param sockfd socket描述符
     @param servaddr socket地址结构体指针
     @param addrlen socket结构体大小
     @return 若成功则0,若出错则为-1
     
     @warning 每次connect出错后必须close当前的socket连接，并重新调用socket
     */
    if (connect(sockfd, (const struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        NSLog(@"connect error");
        return;
    };
    // 将socket标识符赋值到成员变量中去
    self.clientId = sockfd;
    NSLog(@"连接成功");

我们会发现其中协议簇在多个函数中被用到，且为同一个值。IP地址，端口号不应写死。所以我们封装了如下方法

/**
 IPv4连接
 */
- (void)sq_connectSocketIPv4WithIP:(NSString *)ip port:(int)port {
     [self sq_connectSocketWithIP:ip port:port family:AF_INET];
}

- (void)sq_connectSocketWithIP:(NSString *)ip port:(int)port family:(int)family {
    const char *ipChar = ip.UTF8String;
    int sockfd;
    if ((sockfd = socket(family, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        NSLog(@"socket error");
        return;
    }
    struct sockaddr_in servaddr;
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = family;
    servaddr.sin_port = htons(port);
    if (inet_pton(family, ipChar, &servaddr.sin_addr) <= 0) {
        NSLog(@"inet_pton error for %s", ipChar);
        return;
    }
    if (connect(sockfd, (const struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        NSLog(@"connect error");
        return;
    };
    
    self.clientId = sockfd;
    NSLog(@"连接成功");
}

注意：IPv6并不是简单地将family传值为AF_INET6，IPv6的套接字信息结构体是sockaddr_in6，还有其他改变。最好的做法是编写“协议无关”的程序。

二.接受消息

ssize_t read(int filedes, void * buff, size_t nbytes)

• 说明：从IO流中读取数据到指定缓冲区
• filedes：socket标识符
• buff：缓冲区
• nbytes: 缓冲区大小
• 返回值：读的字节数，若出错则为-1
• 注意：输出的字节数可能比请求的数量少，原因在于内核中用于套接字的缓冲区可能已经达到了极限。此时需要的是调用者再次调用read函数，以输出剩余的字节。

代码如下:

#define SQ_BUFF_MAX 1024

- (void)sq_receiveMessage2 {
    uint8_t buff[SQ_BUFF_MAX];
    ssize_t recvLen;
    while ((recvLen = read(self.clientId, &buff, SQ_BUFF_MAX)) > 0) {
        NSLog(@"接收到:%ld字节", recvLen);
        // 数据中转换
        NSData *recvData = [NSData dataWithBytes:buff length:recvLen];
        NSString *recvStr = [[NSString alloc] initWithData:recvData encoding:NSUTF8StringEncoding];
        if (!recvStr) {
            NSLog(@"error");
        }
        NSLog(@"%@",recvStr);
    };
    if (recvLen < 0) {
        NSLog(@"error");
    }
}

因为这之中有个死循环所以调用的时候需要异步并发调用

__weak typeof(self) weakSelf = self;
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
        [strongSelf sq_receiveMessage];
    });

三.发送消息

ssize_t write(int filedes, void * buff, size_t nbytes)

• 说明：将buff数据发送到注入到IO流中
• filedes：socket标识符
• buff：缓冲区
• nbytes: 缓冲区大小
• 返回值：读的字节数，若出错则为-1
• 注意：和read相同，会有返回值小于请求的数据量。

- (void)sq_sendMsg:(NSString *)msg {
    
    const char *msgChar = msg.UTF8String;
    ssize_t sendLen = write(self.clientId, msgChar, sizeof(msgChar));
    NSLog(@"发送了:%ld字节",sendLen);
}

四.关闭socket

- (void)sq_closeSocket {
    
    if (self.clientId) {
        int close_result = close(self.clientId);
        if (close_result == -1) {
            NSLog(@"socket 关闭失败");
            return;
        }else{
            NSLog(@"socket 关闭成功");
        }
    }
}

代码地址：

https://github.com/mj230816/SQSocketCode

PS：下次会写GCDAsySocket基本使用，粘包/断包。