Mac开发 Socket（ 1 ）基础 BSDSocket

此文章仅介绍底层基础Socket API 的使用，不讲解网络概念(请自行百度)
本程序基于IPv4网络下,使用的是TCP/IP协议

客户端程序:

连接到服务器必要的东西是确定的服务器IP地址(或可以通过域名获取IP地址) 、服务端口和传输协议

ViewController.m


 #import "ViewController.h"
 #import 
 #import 
 #import 
 
 @interface ViewController (){
 CFSocketNativeHandle _socketFileDescriptor;
 } 
 // 消息文本框
 @property (weak) IBOutlet NSTextField *messageTextField;
 
 @end
 
 @implementation ViewController
 
 - (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
 
 // 服务器IPv4的地址(127.0.0.1是本机回送地址，表示服务器在本机上;如百度某服务器的IP地址为202.108.22.5)
 NSString *serverIPv4Address = @"127.0.0.1";
 // 服务器的端口(由服务器程序决定)
 NSInteger serverPort = 12345;
 
 // 状态
 int status;
 
 /*
 1.创建Socket描述符（你可以联想为一个Socket对象）
 int socket(int addressFamily, int type,int protocol)
 addressFamily:地址协议簇,AF_INET为IPv4,AF_INET6为IPv6
 type:类型,SOCK_STREAM是"流",通常配合IPPROTO_TCP(TCP/IP协议)使用;SOCK_DGRAM为"数据报文",通常配合IPPROTO_UDP(UDP/IP协议)使用
 protocol:传输协议，可以设置为0让系统自动选择合适的协议
 */
 int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 
 // 等于-1时就代表创建失败
 if (socketFileDescriptor == -1)
 {
 NSLog(@"1.创建Socket描述符失败");
 return;
 }
 
 /*****************创建本机套接字地址实例*****************/
 
 // 2.创建Socket Address Instance结构体(代表本机)
 struct sockaddr_in localAddressInstance;
 
 // 初始化结构体
 memset(&localAddressInstance, 0, sizeof(localAddressInstance));
 
 // 实例大小(Socket Instance Length)
 localAddressInstance.sin_len = sizeof(localAddressInstance);
 
 // 协议簇
 localAddressInstance.sin_family = AF_INET;
 
 // Socket Instance Address.Socket Address (本质是一个32位的unsigned int类型)
 // INADDR_ANY就是指定地址为0.0.0.0的地址，表示这台主机上的任意一个/所有的IP地址
 localAddressInstance.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; 
 // 这里不指定端口，让系统自动帮我分配一个49152到65535的端口
//localAddressInstance.sin_port           = htons(1994);

// 3.绑定，将Socket实例与本机地址以及一个本地端口号绑定
status   = bind(socketFileDescriptor,
              (const struct sockaddr *)&localAddressInstance,
              sizeof(localAddressInstance));

// 绑定失败,如果没有指定绑定的端口通常不会发生此错误
if (status != 0)
{
    NSLog(@"3.绑定到本机地址和端口失败");
    return;
}

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*创建服务器套接字地址实例\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

// 4.创建sockaddr_in结构体(代表服务器)
struct sockaddr_in serverAddressInstance;

// 同上
memset(&serverAddressInstance, 0, sizeof(serverAddressInstance));
serverAddressInstance.sin_len           = sizeof(serverAddressInstance);
serverAddressInstance.sin_family        = AF_INET;

// 以下步骤将使用到服务器ip地址和端口

// inet_addr(const char* strptr) 若字符串有效则将字符串转换为32位二进制网络字节序的IPV4地址，否则为INADDR_NONE(网络字节序是啥自己百度)
in_addr_t instanceAddress               = inet_addr(serverIPv4Address.UTF8String);

if (instanceAddress == INADDR_NONE)
{
    NSLog(@"4.无效的IP地址字符串");
    return;
}

// 指定地址
serverAddressInstance.sin_addr.s_addr   = instanceAddress;

// 指定端口,htons()将整型变量从主机字节顺序转变成网络字节顺序
serverAddressInstance.sin_port          = htons(serverPort);


// 5.连接到服务器，客户端向特定网络地址的服务器发送连接请求，连接成功返回0，失败返回 -1。
status   = connect(socketFileDescriptor,
                 (const struct sockaddr *)&serverAddressInstance,
                 sizeof(serverAddressInstance));

// 连接失败，通常是服务器地址错误，端口不对，端口没有使用，不在同一网络下
if (status != 0)
{
    NSLog(@"5.连接到服务器失败");
    return;
}

// 赋值到成员变量以供在其他方法使用
_socketFileDescriptor   = socketFileDescriptor;

// 子线程接收数据
[self performSelectorInBackground:@selector(receiveData)
                     withObject:nil];
 
 }
 
 // 接收消息
 - (void)receiveData
 {
 // 如果没有断开，就让其一直循环接收
 BOOL isNoDisconnection = YES;
 
 // 可接收数据的最大长度(等于buffer的大小)
 size_t maximumAcceptableLength = 32768;
 
 // 创建一个接收数据的缓冲区
 Byte buffer[maximumAcceptableLength];
 
 // 接收到的数据长度
 ssize_t receivedLength = 0;
 
 // 循环接收数据
 while (isNoDisconnection)
 {
 // 清空缓冲
 memset(&buffer, 0, maximumAcceptableLength);
 
 receivedLength = 0;
 
 /*
 从 socket 中读取数据，读取成功返回成功读取的字节数(必定少于等于maximumAcceptableLength)，
 否则错误返回 -1 (Socket没有连接等)或 0 (Socket已被服务器断开)，此函数会阻塞当前线程，这就是为何要在子线程执行的原因
 int recv(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)
 buffer:缓冲区指针
 flags:一般设置为0，忘记是啥来的了
 */
 receivedLength = recv(_socketFileDescriptor,
 buffer,
 maximumAcceptableLength,
 0); 
     // 发生错误
    if (receivedLength < 1) {
        if (receivedLength  == -1) NSLog(@"Socket没有连接，或已被本程序断开");
        if (receivedLength  == 0) NSLog(@"Socket已被服务器断开");
        isNoDisconnection   = NO;
        break;
    }
    
    // 这里暂不考虑数据粘包(多包)和断包(少包)问题，以后再介绍
    
    // 提取缓冲区里已接收的二进制数据，转为UTF-8编码的字符串
    NSString *message = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer
                                                 length:receivedLength
                                               encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"已接收到消息:%@",message);
};

// 走到这里代表连接断开了，需要关闭Socket
close(_socketFileDescriptor);
 
 }
 
 // 发送消息
 - (IBAction)sendMessageButtonClicked:(NSButton *)sender
 {
 // 要发送的消息
 NSString *message = self.messageTextField.stringValue;
 NSData *messageData = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
 
 // 发送数据的缓冲区大小
 NSUInteger bufferLength = 2048;
 
 // 创建一个发送数据的缓冲区
 Byte buffer[bufferLength];
 
 // 要发送的消息的长度
 NSUInteger totalMessageLength = messageData.length;
 
 // 偏移值，代表已发送的消息长度
 NSUInteger offset = 0;
 
 while (offset != totalMessageLength)
 {
 // 准备发送的字节长度
 NSUInteger willSendBytesLength = totalMessageLength - offset;
 
 if (willSendBytesLength > bufferLength)
 {
 willSendBytesLength = bufferLength;
 }
 
 // 读取赋值到缓冲区
 [messageData getBytes:&buffer
 range:NSMakeRange(offset, willSendBytesLength)];
 /*
 通过 socket 发送数据，发送成功返回成功发送的字节数，否则返回 -1。
 int send(int socketFileDescriptor, char *buffer, int bufferLength, int flags)
 */
 NSInteger didSendMsgLen = send(_socketFileDescriptor,
 buffer,
 willSendBytesLength,
 0);
 // 假如失败
 if (didSendMsgLen < 1)
 {
 NSLog(@"发送消息失败");
 break;
 }
 
 // 偏移值增加
 offset += didSendMsgLen;
 }
 
 // 偏移值等于总长度时就代表发送完成了，否则就是中途断开了
 if (offset == totalMessageLength)
 {
 NSLog(@"消息发送完成");
 }else
 {
 NSLog(@"连接断开了，需要关闭Socket");
 close(_socketFileDescriptor);
 }
 }

客户端无非4个步骤，分别为:

创建socket()
绑定bind()
连接connect()
接收/发送recv()/send()

里面必需要确定的参数是 IP地址(如:127.0.0.1)、端口(如:12345)、传输协议(如:TCP/IP)
connect()/recv()/send() 等接口都是会阻塞线程的，建议放到非UI线程执行尤其recv()

服务端程序:

架设服务器必要的东西是确定的服务端口和传输协议

ViewController.m


 #import "ViewController.h"
 #import 
 #import 
 #import 
 
 @implementation ViewController
 
 - (void)viewDidLoad {
 [super viewDidLoad];
 
 [self performSelectorInBackground:@selector(startService)
 withObject:nil];
 }
 
 // 开始服务
 - (void)startService
 {
 // 服务端口(由此程序决定，建议范围在1024到49151)
 NSInteger serivePort = 12345;
 
 int status;
 
 // 1.创建Socket描述符
 int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 if (socketFileDescriptor == -1)
 {
 NSLog(@"1.创建Socket描述符失败");
 return;
 }
 
 // 2.创建本机套接字地址实例
 struct sockaddr_in localAddressInstance;
 memset(&localAddressInstance, 0, sizeof(localAddressInstance));
 localAddressInstance.sin_len = sizeof(localAddressInstance);
 localAddressInstance.sin_family = AF_INET;
 localAddressInstance.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 
 // 重点:服务器程序必须要指定端口，否则客户端程序由于不知道确定的服务端口而无法连接
 localAddressInstance.sin_port = htons(serivePort);
 
 // 3.绑定，将Socket实例与本机地址以及一个本地端口号绑定
 status = bind(socketFileDescriptor,
  (const struct sockaddr *)&localAddressInstance,
 sizeof(localAddressInstance));
 
 // 绑定失败,通常是此端口被其他程序占用了；或者是此程序重启时没有正确关闭Socket导致端口没有被系统回收导致无法使用此端口，如果是第二种情况稍后再重启此程序即可
 if (status != 0)
 {
 NSLog(@"3.绑定到本机地址和端口失败");
 return;
 }
 
 /*
 4.监听申请的连接(这里只监听客户端申请的连接，还没接受)
 int listen( int socketFileDescriptor, int backlog);
 socketFileDescriptor：已捆绑未连接套接口的描述符,
 backlog：等待连接队列的最大长度(个数)。
 */
 status = listen(socketFileDescriptor, 2);
 
 // 成功返回 0，失败返回 -1。
 if (status != 0)
 {
 NSLog(@"4.监听客户端申请的连接失败");
 return;
 }
 
 while (YES)
 {
 // 创建客户端Socket实例
 struct sockaddr_in clientAddressInstance;
 int clientSocketFileDescriptor;
 
 socklen_t clientAddressStructLength = sizeof(clientAddressInstance);
 
 /*
 5.接受客户端连接请求并将客户端的网络地址信息保存到 clientAddressInstance 中。当客户端连接请求被服务器接受之后，客户端和服务器之间的链路就建立好了，两者就可以通信了。
 int accept(int socketFileDescriptor, sockaddr *clientAddressInstance, int clientAddressStructLength)
 */
 clientSocketFileDescriptor = accept(socketFileDescriptor,
 (struct sockaddr *)&clientAddressInstance,
 &clientAddressStructLength);
 
 // 接收失败
 if (clientSocketFileDescriptor == -1)
 {
 NSLog(@"接受连接请求失败");
 close(clientSocketFileDescriptor);
 continue;
 }else
 {
 NSLog(@"接受连接成功,客户端地址:%s,port:%d",
 inet_ntoa(clientAddressInstance.sin_addr),
 ntohs(clientAddressInstance.sin_port));
 }
 
 // 自动回复消息
 [self echoMessageWithSocketFileDescriptor:clientSocketFileDescriptor];
 }
 
 }
 
 // 让服务器回复消息给客户端(注释参考客户端程序)
 - (void)echoMessageWithSocketFileDescriptor:(int)socketFileDescriptor
 {
 // 问候一下
 BOOL success = [self sendMessage:@"欢迎连接到服务器"
 toClient:socketFileDescriptor];
 
 // 如果没有断开，就让其一直循环接收
 BOOL isNoDisconnection = success;
 
 size_t maximumAcceptableLength = 32768;
 Byte buffer[maximumAcceptableLength];
 ssize_t receivedLength = 0;
 
 while (isNoDisconnection)
 {
 memset(&buffer, 0, maximumAcceptableLength);
 receivedLength = 0;
 
 receivedLength = recv(socketFileDescriptor,
 buffer,
 maximumAcceptableLength,
 0);
 
 if (receivedLength < 1) {
 if (receivedLength == -1) NSLog(@"Socket没有连接，或已被本程序断开");
 if (receivedLength == 0) NSLog(@"Socket已被客户端断开");
 isNoDisconnection = NO;
 break;
 }
 
 // 这里也暂不考虑数据粘包(多包)和断包(少包)问题
 NSString *message = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer
 length:receivedLength
 encoding:NSUTF8StringEncoding];
 NSLog(@"已接收到消息:%@",message);
 
 // 原话回复给客户端
 isNoDisconnection = [self sendMessage:message
 toClient:socketFileDescriptor];
 }
 
 // 走到这里代表连接断开了，需要关闭Socket
 close(socketFileDescriptor);
 }
 
 // 发送消息(注释参考客户端程序)
 - (BOOL)sendMessage:(NSString *)message toClient:(int)socketFileDescriptor
 {
 
 NSData *messageData = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
 NSUInteger bufferLength = 2048;
 Byte buffer[bufferLength];
 NSUInteger totalMessageLength = messageData.length;
 NSUInteger offset = 0;
 
 while (offset != totalMessageLength)
 {
 NSUInteger willSendBytesLength = totalMessageLength - offset;
 
 if (willSendBytesLength > bufferLength)
 {
 willSendBytesLength = bufferLength;
 }
 [messageData getBytes:&buffer
 range:NSMakeRange(offset, willSendBytesLength)];
 
 NSInteger didSendMsgLen = send(socketFileDescriptor,
 buffer,
 willSendBytesLength,
 0);
 if (didSendMsgLen < 1)
 {
 NSLog(@"发送消息失败");
 break;
 }
 offset += didSendMsgLen;
 }
 if (offset == totalMessageLength)
 {
 NSLog(@"消息回复完成");
 return YES;
 }
 return NO;
 }

服务端比客户端多两个个步骤，没有connect()，分别为:

创建 socket()
绑定bind()
监听listen()
接受连接accept()
接收/发送recv()/send()

里面必需要确定的参数是端口(如:12345)、传输协议(如:TCP/IP)
listen()/recv()/send() 等接口都是会阻塞线程的，建议放到非UI线程执行

Demo:

https://github.com/LeungKinKeung/BSDSocketClientDemo01
https://github.com/LeungKinKeung/BSDSocketServerDemo01

参考:
https://my.oschina.net/u/1378445/blog/340206?fromerr=Q7jnsakX
http://blog.csdn.net/kaitiren/article/details/39082751

Mac开发 Socket（ 1 ）基础 BSDSocket

客户端程序:

ViewController.m

服务端程序:

ViewController.m

Demo:

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