iOS Socket封包、粘包、拆包处理

一、封包

在iOS很多应用开发中，大部分用的网络通信都是http/https协议，除非有特殊的需求会用到Socket网络协议进行网络数据传输，这时候在iOS客户端就需要很好的第三方CocoaAsyncSocket 来进行长连接连接和传输数据，读者可以自行查阅资料搜索这个库的用法。

一般在使用Socket的时候，后台会对Socket传输数据有一个自定义的协议，协议可能有些差别不过基本上是大同小异。 如图

也就是说我们通过Socket发送给服务器的数据，最终要转换成二进制流数据，并且按照协议约定的格式。

下面我简单解释下这个协议，因为一开始我自己也不是很理解。这个协议是指我们在发送的数据包头部开辟一个4个字节长度的空间，用来存储服务号转换成的二进制数据。（将1转换成二进制数据存储进去占4个字节长度），然后再将数据包长度转换成二进制数据并存储到后面开辟的4个字节中（这里需要注意下如果数据要进行加密传输，这里的长度应是加密后的长度），最后将数据数据包转换成二进制数据添加到后面，组成一个完整的数据包也就是封包。这里一定要按协议规定的顺序不然服务器解析不了。
具体使用见代码

    NSMutableDictionary *dictTemp = [NSMutableDictionary dictionary];
    dictTemp[@"username"]         = @"LD";
    
    //先创建模型 --> 转Json -->转字符串
    TestModel *model = [TestModel new];
    model.type       = 1;
    model.userName   = @"LD";
    model.age        = @"18";
    model.message    = @"Hellow";
    model.Content    = dictTemp;
    
    //先将模型转换成Json格式的数据这里根据自己项目情况来看是否需要转成Json格式  使用到了MJExtension，
    NSString * strJson  = [[NSString alloc] initWithData :model.mj_JSONData encoding :NSUTF8StringEncoding];
    Cs_Connect *connect = [Cs_Connect new];
    connect.serverID    = 1;
    connect.message     = strJson;
    connect.length      = (int)connect.message.length;

    //将数据传换成二进制数据,转换之后的数据和协议顺序是一致的（为什么不需要调整顺序我也不知道，有兴趣的的同学自己去研究下这个方法）
    NSMutableData *dataModel =  [socket RequestSpliceAttribute:connect];
    
    // 通过Socket发出去
    [socket sendMessage:dataModel];

转为二进制数据

//  将模型数据转换成二进制数据
-(NSMutableData *)RequestSpliceAttribute:(id)obj{

    _data = nil;//记得清空不然数据包会越来越大
    if (obj == nil) {
        self.object = self.data;
        
        NSLog(@"传入需转二进制的数据为空");
        return nil;
     }
    unsigned int numIvars; //成员变量个数
    objc_property_t *propertys = class_copyPropertyList(NSClassFromString([NSString stringWithUTF8String:object_getClassName(obj)]), &numIvars);
    NSString *type = nil;
    NSString *name = nil;
    
    for (int i = 0; i < numIvars; i++) {
        objc_property_t thisProperty = propertys[i];
        
        name = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(thisProperty)];
//                NSLog(@"%d.name:%@",i,name);
        type = [[[NSString stringWithUTF8String:property_getAttributes(thisProperty)] componentsSeparatedByString:@","] objectAtIndex:0]; //获取成员变量的数据类型
//                NSLog(@"%d.type:%@",i,type);
        id propertyValue = [obj valueForKey:[(NSString *)name substringFromIndex:0]];
//                NSLog(@"%d.propertyValue:%@",i,propertyValue);
        
        if ([type isEqualToString:TYPE_UINT8]) {
            uint8_t i = [propertyValue charValue];// 8位
            [self.data appendData:[DLSocketDataUtils byteFromUInt8:i]];
        }else if([type isEqualToString:TYPE_UINT16]){
            uint16_t i = [propertyValue shortValue];// 16位
            [self.data appendData:[DLSocketDataUtils bytesFromUInt16:i]];
        }else if([type isEqualToString:TYPE_UINT32]){
            uint32_t i = [propertyValue intValue];// 32位
            [self.data appendData:[DLSocketDataUtils bytesFromUInt32:i]];
        }else if([type isEqualToString:TYPE_UINT64]){
            uint64_t i = [propertyValue longLongValue];// 64位
            [self.data appendData:[DLSocketDataUtils bytesFromUInt64:i]];
        }else if([type isEqualToString:TYPE_STRING]){
            NSData *data = [(NSString*)propertyValue \
                            dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];// 通过utf-8转为data
            [self.data appendData:data];
            
        }else {
            NSLog(@"RequestSpliceAttribute:未知类型");
            NSAssert(YES, @"RequestSpliceAttribute:未知类型");
        }
    }
    
    // hy: 记得释放C语言的结构体指针
    free(propertys);
    self.object = _data;
    return _data;
}

转为二进制代码链接:http://pan.baidu.com/s/1hsi7tNQ密码: byiy
关于转码更详细的说明请看下面的链接
参考资料：iOS开发之Socket通信实战--Request请求数据包编码模块

二、粘包、拆包处理

我们一般使用的是基于TCP的流式Socket，因此本文也主要讲解这一种方式，TCP是一种流协议（stream protocol）。这就意味着数据是以字节流的形式传递给接收者的，没有固有的"报文"或"报文边界"的概念。从这方面来说，读取TCP数据就像从串行端口读取数据一样--无法预先得知在一次指定的读调用中会返回多少字节（也就是说能知道总共要读多少，但是不知道具体某一次读多少）

让我们来看一个例子:我们假设在主机A和主机B的应用程序之间有一条TCP连接，主机A有两条报文D1,D2要发送到B主机，并两次调用send来发送，每条报文调用一次。

那么，我们自然而然的希望两条报文是作为两个独立的实体，在各自的分组中发送，如图1：

这样的话，我们无需做任何特别的处理，便能够很容易的区分每一个独立的数据，并根据需求分别做相应的处理。但现实往往是有所偏差的，实际的数据传输过程很可能不会遵循这个模型。而是会采用以下四种方式之一进行传输。如图2：

• D1和D2数据作为两个独立的分组，分别到达主机B；
• D1和D2合为一个整体组，一起到达主机B；
• D1的部分数据先到达主机B，剩下的D1数据和D2和在一组到达主机B；
• D1和D2的部分数据先到达主机B， D2后到达主机B；
  实际上，可能的情况还不止4种，这里我们就不做深入了解，以上就是造成粘包的原因。

解决思路：拆包

在上面说到我们给每个数据包添加头部，头部中包含数据包的长度，这样接收到数据后，通过读取头部的长度字段，便知道每一个数据包的实际长度了，再根据长度去读取指定长度的数据便能获取到正确的数据了。
再来回顾一下 协议：

完整的数据包 = 服务号 + 数据包长度 + 数据
数据包头 ＝ Id(4B) + length(4B) 共占用8字节
数据包 = length（假设占100个字节）
所以这条消息的长度就是108字节可以看到，要想知道一条完整数据的边界，关键就是数据包头中的length字段
实现代码

-(void) didReadData:(NSData *)data {
    
    //将接收到的数据保存到缓存数据中
    [self.cacheData appendData:data];;

    // 取出4-8位保存的数据长度，计算数据包长度
    NSData *dataLength = [_cacheData subdataWithRange:NSMakeRange(4, 4)];
    int dataLenInt = CFSwapInt32BigToHost(*(int*)([dataLength bytes]));
    NSInteger lengthInteger = 0;
    lengthInteger = (NSInteger)dataLenInt;
    NSInteger complateDataLength = lengthInteger + 8;//算出一个包完整的长度(内容长度＋头长度)
    NSLog(@"data = %ld  ----   length = %d  ",data.length,dataLenInt);
    
    //因为服务号和长度字节占8位，所以大于8才是一个正确的数据包
    while (_cacheData.length > 8) {
        
        if (_cacheData.length < complateDataLength) { //如果缓存中的数据长度小于包头长度 则继续拼接

            [[SingletonSocket sharedInstance].socket readDataWithTimeout:-1 tag:0];//socket读取数据
            break;
            
        }else {
            
            //截取完整数据包
           NSData *dataOne = [_cacheData subdataWithRange:NSMakeRange(0, complateDataLength)];
            [self handleTcpResponseData:dataOne];//处理包数据
            [_cacheData replaceBytesInRange:NSMakeRange(0, complateDataLength) withBytes:nil length:0];
            
            if (_cacheData.length > 8) {
                
                [self didReadData:nil];
                
            }
        }
    }
}

由于公司项目是游戏开发，所以对于数据传输高效、稳定性有一定的要求需要数据的实时更新，所以这次用到了Socket通信。因为之前完全没有这方面的经验，前期遇到很多坑。所以在这里把自己遇到的一些问题和解决方式总结出来，希望能给后面用到的人一些帮助。