即时通讯

即时通讯

• 网络的七层协议

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• 两个主机之间想要通信 ,实际是先在一个主机自上而下,在通过网线到达另一个主机在自上而下,最终完成通信,如下图

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• 首先我们要明确的是:HTTP,TCP,IP的关系
  • HTTP协议是应用层的(HTTP的主要作用是将数据打包)
  • TCP是传输层的
  • IP是网络层的

TCP和UDP

TCP的连接(三次握手)与断开(四次挥手)

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• 如图可知tcp在客户端与服务器之间连接需要三次握手,可以形象的理解为:第一次:(客户端)我要连接你,第二次:(服务器)我收到了,第三次:(客户端)我收到你发的了,经过三次握手之后,服务器与客户端就建立了安全的连接,可以传输数据了,同理四次挥手也是为了安全的断开连接

TCP与UDP的区别

• TCP（传输控制协议）(和HTTP,XMPP等一起传输数据,用于手机和设备(无人机\监控\车载)通讯)
  • 建立连接，形成传输数据的通道
  • 在连接中进行大数据传输（数据不受限制）
  • 通过三次握手完成连接，是可靠协议，安全送达
  • 必须建立连接，效率会稍低
• UDP（用户数据报协议）(用于屏幕共享,视频直播(丢了一小部分数据,可以直接跳过的))
  • 将数据及源和目的封装成数据包中，不需要建立连接
  • 每个数据报的大小限制在64K之内
  • 因为无需连接，因此是不可靠协议
  • 不需要建立连接，速度快
• 总结:TCP每次需要三次握手建立连接,信息能安全可靠的送到服务器,UDP是将要发送的数据一点一点的传递过去,不需要连接,无论对方的网络是否良好,虽然速度快,但是信息可能丢失,是不可靠的协议(实际情况下UDP要考虑丢包重连的问题,效率反而比TCP慢)

socket

socket概述

• socket不是协议,是一套介于应用层与传输层的API,Socket是对TCP/IP协议的封装，通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。
• socket又称"套接字”,网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求

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• socket内部的大致实现原理如下图

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- 整体的流程可以看做是http协议在打包完数据之后,在传输层传递给服务器,并返回服务器数据的过程,建立连接就是三次握手,结束连接就是四次挥手

socket的应用

• socket是一套C语言的接口,所以在oc中我们经常使用CocoaAsyncSocket来代替socket,CocoaAsyncSocket是OC的接口,对socket进行了封装,使用简单

CocoaAsyncSocket服务器端的使用

• 服务器端:首先必须创建一个服务器的socket,有客户端访问的时候,就会收到客户端的socket,由于客户端的socket是局部变量,所以需要一个数组去存储,这样在服务器端就会有客户端的socket(相当于复制了客户端的socket),实际上服务器的socket只做了一件事,剩下的都是两个客户端的socket在服务器与客户端之间进行通信

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#import "ViewController.h"
//CocoaAsyncSocket中有两对文件,一个是RunLoop,一个是GCD,而在GCD中GCDAsyncSocket是TCP的,GCDAsyncUdpSocket是UDP的
#import "GCDAsyncSocket.h"

//遵守协议
@interface ViewController ()
//这个是服务器的socket
@property (nonatomic,strong)GCDAsyncSocket * serverSocket;
@property (nonatomic,strong)NSMutableArray * clinetSockets;
@end


@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //初始化socket
    self.serverSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];
    //绑定端口
    //0 - 1024 系统用的 1024 - 65535
    NSError *error = nil;
   [self.serverSocket acceptOnPort:4000 error:&error];
    if (error) {
        if (!self.serverSocket.delegate) {
            NSLog(@"没有设置代理");
            return;
        }
        NSLog(@"端口被占用");
    }
}
//接收到一个新的socket,就会来到这个方法
//1.服务器的socket 2.客户端的socket
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(GCDAsyncSocket *)newSocket
{
    //放入数组中
    [self.clinetSockets addObject:newSocket];
    //客户端去监听数据,有数据就读取,没有就等待
    [newSocket readDataWithTimeout:-1 tag:0];
}
//读取到数据,就会来到这个方法(返回的是客户端的socket)
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag
{
    //服务器接收到的数据
    NSString *str = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"客户端的数据 = %@",str);
    //发送给客户端信息
    [self.clinetSockets.lastObject writeData:data withTimeout:-1 tag:0];
    //再次进入读取的状态
    [self.clinetSockets.lastObject readDataWithTimeout:-1 tag:0];
}
//服务器发送数据成功会执行这个方法(返回的是客户端的socket)
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag
{
    NSLog(@"服务器发送成功");
}

//断开连接或者连接失败(返回的是客户端的socket)
- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err
{
    NSLog(@"连接失败  error = %@",err);
}
//懒加载
- (NSMutableArray *)clinetSockets
{
    if (!_clinetSockets) {
        _clinetSockets = [[NSMutableArray alloc] init];
    }
    return _clinetSockets;
}

CocoaAsyncSocket客户端的使用方法

#import "ViewController.h"
#import "GCDAsyncSocket.h"
@interface ViewController ()
/**  客户端的socekt */
@property (nonatomic,strong) GCDAsyncSocket  *clientSocket;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //初始化
    self.clientSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];
    //连接服务器1.ip地址 2.端口
    NSError *error = nil;
    [self.clientSocket connectToHost:@"" onPort:9999 error:&error];
}
//连接成功会走着个方法
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port
{
    //让socket处于等待状态,接收数据
    [self.clientSocket readDataWithTimeout:-1 tag:0];
}
//接收数据成功会走这个方法
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag
{
    NSLog(@"%@",data);
    NSString * str = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSData *datas = [str dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    //发送给服务器的数据
    [self.clientSocket writeData:datas withTimeout:-1 tag:0];
    //让socket再次进入等待状态,接收数据
    [self.clientSocket readDataWithTimeout:-1 tag:0];
}
//发送服务器成功走的方法
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag
{
    NSLog(@"发送成功");
}

//连接失败走到这里
- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err
{
    NSLog(@"%@",err);
    NSError *error = nil;
    //重连
    [self.clientSocket connectToHost:@"" onPort:9999 error:&error];
}

关于socket的长连接与短连接

• 长连接:由于socket的tcp连接每一都需要三次握手,性能很低,所以可以在每次要断开连接的时候发送一点垃圾数据(心跳包),将连接保持下去,不需要再连接了,就是长连接了,用于即时通讯(XMPP协议)
• 短连接:http请求的模式就是短连接,由于http请求完一次不知道下次请求的时间,所以要断开连接,保证设备的性能
• http和xmpp都是应用层的协议,是对数据的包装,TCP/UDP是传输层的协议,而socket是一套连接应用层与传输层的接口,三者共同形成了传输数据的链条