CFNetwork入门

title: CFNetwork
date: 2016-08-31 16:01:14
tags: CoreFoundation
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CFNetwork

存在于CoreFoundation中的一个地级别但高性能的网络框架。BSD套接字的扩展，CFNetwork物理上和理论上都基于BSD套接字。有大量的Cocoa框架依赖于CFNetwork。

CFNetwork更侧重与网络协议，Foundation则更倾向于API数据请求等，虽然框架也提供了一些操作，但是远不如CFNetwork丰富。在学习CFNetwork之前，需要先了解2个基础API框架： CFSocket、CFStream。

CFSocket API

套接字是网络通信的底层，一个套接字类似于电话的插孔，他允许链接到另外一个电话插孔并传输一些信息过去。最常见的套接字是BSD套接字。CFSocket是BSD套接字的一个抽象概念，在很小开销的情况下，几乎提供了全部BSD套接字的功能，并将套接字集成到一个Loop中。并且，CFSocket可以处理任何类型的套接字。

CFStream API

读写流，提供一种简单的方法进行媒体数据的交换，与设备无关。你可以为内存中、文件中或者网络中的数据创建流，并且你可以在不把数据加载到内存中的情况下使用流。流是一个字节序列串行传输的通信路径，流是单向的，通常情况下，为了双向通信，需要输入（CFReadStream）、输出流（CFWriteStream）。除了基于文件的流，你不能寻找一个流，一旦数据流被提供或者被消耗，就不能从流中重新取出。

CFStream构建在CFSocket之上，在CFHTTP和CFFTP之下。如图可以看出，尽管CFStream不是CFNetwork正式的部分，但它是几乎所有CFNetwork的基础。CFNetwork框架的层级设计：

图1-1

CFNetwork API

CFNetwork又分成了几个单独的API，分别负责一个特定的的网络协议，这些API可以结合或分开使用，这取决于App的实际需要。

CFFTP

CFFTP使与FTP服务器通信更加便利。创建写入流与读取流，使用读写流，你可以进行的操作包括：

从FTP服务器下载文件
上传文件到FTP服务器
获得FTP服务器下目录
创建目录到FTP服务器

CFHTTP

发送和接受HTTP消息，CFFTP是FTP协议的抽象，CFHTTP是HTTP协议的抽象。超文本传输协议（HTTP）是一种客户端/服务端的请求/响应协议，客户端创建请求消息，请求消息被序列化，转换为原始字节流，发送字节流到服务器，服务器收到进行反序列化处理并响应。

要创建一个HTTP请求，需指定一些基础的内容：

请求的方法，比如GET、POST、HEAD等
URL 资源定位，比如http://www.apple.com
HTTP版本，比如1.0、2.0
消息主题，字节流
消息头

消息创建后，需将其序列化后进行传递，序列化后一般的请求样式为：

GET / HTTP/1.0\r\nUser-Agent: UserAgent\r\nContent-Length: 0\r\n\r\n

CFHTTPAuthentication

完成身份验证。

CFHost

获取主机信息，包括名称、地址、可达性信息等。获取信息的过程被称为解析。

所有的CFNetwork、CFHost都兼容IPv4与IPv6，使用CFHost，可以透明的使用代码对IPv4、IPv6进行处理。

CFNetServices

如果你想让你的应用使用Bonjour注册一个服务或发现服务可以使用CFNetServices。Bonjour是苹果零配置网络（ZEROCONF）的实现，它允许你发布、发现和解析网络服务。

CFNetDiagnostics

连接到网络的应用依赖于一个稳定的链接。如果网络不稳定，这将导致应用程序的问题。采用CFNetDiagnostics API，用户可以自己诊断如下网络问题：

物理连接失败（例如，未插入电缆）
网络故障（例如，DNS或DHCP服务器不再响应）
配置失败（例如，代理配置不正确）

由下至上的进行学习

CFSocket

官方文档

#import 
#import 
#import 
#import 
#import

进入第一个socket程序:

添加2个全局变量供下面

CFSocketRef socket; // socket引用
CFDataRef dataRef;  // 存储服务器地址信息

创建socket并发送、接收消息

    // 创建socket连接
    CFSocketContext context = {
        0,                          // 结构体的版本，必须为0
        (__bridge void *)(self),    // 一个任意指针的数据，可以用在创建时CFSocket对象相关联。这个指针被传递给所有的上下文中定义的回调。
        NULL,                       // 一个定义在上面指针中的retain的回调， 可以为NULL
        NULL,
        NULL
    };
    
    // 创建socket引用
    socket = CFSocketCreate(
                            kCFAllocatorDefault,  // 为新对象分配内存，可以为nil
                            PF_INET, // 协议族，如果为0或者负数，则默认为PF_INET
                            SOCK_STREAM, // 套接字类型，如果协议族为PF_INET,则它会默认为SOCK_STREAM,
                            IPPROTO_TCP, // 套接字协议，如果协议族是PF_INET且协议是0或者负数，它会默认为IPPROTO_TCP
                            kCFSocketConnectCallBack, // 触发回调函数的socket消息类型，具体见Callback Types
                            TCPServerConnectCallBack, // 上面情况下触发的回调函数
                            &context // 一个持有CFSocket结构信息的对象，可以为nil
                            );

实现callBack方法

static void
TCPServerConnectCallBack(CFSocketRef s, CFSocketCallBackType type, CFDataRef address, const void *data, void *info) {
    if ( data != NULL ) {
        // 当socket为kCFSocketConnectCallBack时，失败时回调失败会返回一个错误代码指针，其他情况返回NULL
        NSLog(@"连接失败");
        return;
    }
    UIViewController * vc = (__bridge UIViewController *) info;
    [vc performSelector:@selector(sendMessage) withObject:nil];
    [vc performSelector:@selector(readStream) withObject:nil];
}

创建服务器地址信息

    // 创建服务端信息
    struct sockaddr_in addr4; // IPv4, sockaddr_in6
    memset(&addr4, 0, sizeof(addr4));
    addr4.sin_len = sizeof(addr4);
    addr4.sin_family = AF_INET;
    addr4.sin_port = htons(18800);
    addr4.sin_addr.s_addr = inet_addr([localHost UTF8String]);
    dataRef = CFDataCreate(kCFAllocatorDefault, (UInt8 *)&addr4, sizeof(addr4));

连接

if ( socket ) {
        CFSocketError e = CFSocketConnectToAddress(socket, dataRef, -1);
        
        if ( e ) {
            NSLog(@"Error!");
            return;
        }
        
        CFRunLoopRef runLoopRef = CFRunLoopGetCurrent();
        CFRunLoopSourceRef runLoopSourcesRef = CFSocketCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, socket, 0);
        CFRunLoopAddSource(runLoopRef, runLoopSourcesRef, kCFRunLoopCommonModes);
        CFRelease(runLoopSourcesRef);
    } else {
        NSLog(@"连接失败");
    }

接收与发送消息

- (void) readStream {
    char buffer[1024];
    while (recv(CFSocketGetNative(socket), //与本机关联的Socket 如果已经失效返回－1:INVALID_SOCKET
                buffer, sizeof(buffer), 0)) {
        NSLog(@"%@", [NSString stringWithUTF8String:buffer]);
    }
}

- (void)sendMessage {
    NSString *stringTosend = @"你好";
    CFSocketError e = CFSocketSendData(socket, dataRef, CFDataCreate(kCFAllocatorDefault, (UInt8 *)[stringTosend UTF8String], sizeof([stringTosend UTF8String])), 1);
    if ( e ) {
        
    }
}

NSString * localHost = @"120.27.139.39"; // 该地址为测试IP地址, 仅供测试连接使用

以上步骤没问题的话，可以成功的连接到服务器并发送一条消息。

参考文档

CFStream

尝试对文件的读取，文件直接存在于项目工程目录下，通过NSBundle来加载。

创建读入流

    // 创建读入流
    NSString *pdfPath = [[NSBundle mainBundle]
                         pathForResource:@"File" ofType:@"txt"];
    NSURL *pdfUrl = [NSURL fileURLWithPath:pdfPath];
    CFReadStreamRef myReadStream = CFReadStreamCreateWithFile(kCFAllocatorDefault, (CFURLRef)pdfUrl);

读取文件内容

    if (!CFReadStreamOpen(myReadStream)) {
        CFStreamError myErr = CFReadStreamGetError(myReadStream);
        // 发生了错误
        if (myErr.domain == kCFStreamErrorDomainPOSIX) {
            // Interpret myErr.error as a UNIX errno.
        } else if (myErr.domain == kCFStreamErrorDomainMacOSStatus) {
            // Interpret myErr.error as a MacOS error code.
            OSStatus macError = (OSStatus)myErr.error;
            NSLog(@"%d", macError);
        }
    } else {
        NSLog(@"打开成功");
        CFIndex numBytesRead;
        do {
            UInt8 buf[1024 * 1024]; // define myReadBufferSize as desired
            numBytesRead = CFReadStreamRead(myReadStream, buf, sizeof(buf));
            if( numBytesRead > 0 ) {
                NSLog(@"%s", buf);
            } else if( numBytesRead < 0 ) {
                CFStreamError error = CFReadStreamGetError(myReadStream);
                NSLog(@"%ld %d", error.domain, error.error);
            } else {
                NSLog(@"去读结束");
            }
        } while( numBytesRead > 0 );
        
        NSLog(@"读取完毕");
        CFReadStreamClose(myReadStream);
        CFRelease(myReadStream);
        myReadStream = NULL;
    }

正常执行，会在控制台打印工程目录下File.txt文件的内容。

创建写入流

    NSString * document = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject;
    NSString * p = [document stringByAppendingPathComponent:@"a.txt"];
    
    if ( ![[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:p] ) {
        [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:p contents:nil attributes:nil];
    }
    
    CFWriteStreamRef myWriteStream =
    CFWriteStreamCreateWithFile(kCFAllocatorDefault, (CFURLRef)[NSURL fileURLWithPath:p]);

开始写入操作

   if (!CFWriteStreamOpen(myWriteStream)) {
        CFStreamError myErr = CFWriteStreamGetError(myWriteStream);
        // An error has occurred.
        if (myErr.domain == kCFStreamErrorDomainPOSIX) {
            // Interpret myErr.error as a UNIX errno.
        } else if (myErr.domain == kCFStreamErrorDomainMacOSStatus) {
            // Interpret myErr.error as a MacOS error code.
            OSStatus macError = (OSStatus)myErr.error;
            // Check other error domains.
            NSLog(@"%d", macError);
        }
    }
    
    NSLog(@"%ld",CFWriteStreamGetStatus(myWriteStream));
    
    const char * buf = "World !";
    CFIndex bufLen = (CFIndex)strlen(buf);
    
    if ( CFWriteStreamCanAcceptBytes(myWriteStream) ) {
        NSLog(@"可以接受字节");
        CFIndex bytesWritten = CFWriteStreamWrite(myWriteStream, (UInt8 *)buf, (CFIndex)bufLen);
        NSLog(@"%ld", bytesWritten);
    } else {
        NSLog(@"不可以接受字节");
    }
    
    CFWriteStreamClose(myWriteStream);
    CFRelease(myWriteStream);
    myWriteStream = NULL;

如果正常运行的话, 会在项目本沙箱地址Library中存在a.txt并且内容为World ！

官方文档

CFHTTP

创建一个Request

    CFStringRef bodyString = CFSTR("Hello");
    
    CFStringRef headerFieldName = CFSTR("X-My-Favorite-Field");
    CFStringRef headerFieldValue = CFSTR("Dreams");
    
    CFStringRef url = CFSTR("http://www.apple.com");
    CFURLRef myURL = CFURLCreateWithString(kCFAllocatorDefault, url, NULL);
    
    CFStringRef requestMethod = CFSTR("GET");
    CFHTTPMessageRef myRequest =
    CFHTTPMessageCreateRequest(kCFAllocatorDefault, requestMethod, myURL,
                               kCFHTTPVersion1_1);
    
    CFDataRef bodyDataExt = CFStringCreateExternalRepresentation(kCFAllocatorDefault, bodyString, kCFStringEncodingUTF8, 0);
    CFHTTPMessageSetBody(myRequest, bodyDataExt);
    CFHTTPMessageSetHeaderFieldValue(myRequest, headerFieldName, headerFieldValue);
    CFDataRef mySerializedRequest = CFHTTPMessageCopySerializedMessage(myRequest);
    
    CFRelease(myRequest);
    CFRelease(myURL);
    CFRelease(url);
    CFRelease(mySerializedRequest);
    myRequest = NULL;
    mySerializedRequest = NULL;

mySerializedRequest即为序列化后的Request内容。

(lldb) po [[NSString alloc] initWithData:(NSData *)mySerializedRequest encoding:NSUTF8StringEncoding]
GET / HTTP/1.1
X-My-Favorite-Field: Dreams

Hello

通过lldb打印可以看到内容。

创建请求并发送

    CFReadStreamRef myReadStream = CFReadStreamCreateForHTTPRequest(kCFAllocatorDefault, myRequest);
    CFReadStreamOpen(myReadStream);

    CFHTTPMessageRef myResponse = (CFHTTPMessageRef)CFReadStreamCopyProperty(myReadStream, kCFStreamPropertyHTTPResponseHeader);
    CFStringRef myStatusLine = CFHTTPMessageCopyResponseStatusLine(myResponse);
    UInt32 myErrCode = CFHTTPMessageGetResponseStatusCode(myResponse);

其中CFReadStreamCreateForHTTPRequest类似的API已经弃用，苹果希望使用NSURLSession。

官方文档

Communicating with Authenticating HTTP Servers

官方文档

CFFTP

官方文档

网络诊断

CFNetDiagnosticDiagnoseProblemInteractively()

注：文中内容90%来自官方文档。

CFNetwork入门

CFNetwork

CFSocket API

CFStream API

CFNetwork API

CFFTP

CFHTTP

CFHTTPAuthentication

CFHost

CFNetServices

CFNetDiagnostics

CFSocket

CFStream

CFHTTP

Communicating with Authenticating HTTP Servers

CFFTP

网络诊断

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