一、概念
首先，理清一些概念
TCP/IP和UDP，HTTP協(xié)議，Socket
1.TCP/IP和UDP，是網(wǎng)絡(luò)中比較底層的協(xié)議，平時(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接基本都離不開(kāi)這兩個(gè)協(xié)議，其中
1) TCP：面向連接的傳輸控制協(xié)議：
建立連接，形成傳輸數(shù)據(jù)的通道（建立連接的三次握手，斷開(kāi)連接的四次握手）。
在連接中進(jìn)行大數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)大小不受限制。
通過(guò)三次握手完成連接，是可靠協(xié)議，數(shù)據(jù)安全送達(dá)。
必須建立連接，效率會(huì)稍低。
2) UDP：面向無(wú)連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議：
只管發(fā)送，不確認(rèn)對(duì)方是否接收到。
不需要建立連接，將數(shù)據(jù)及源和目的封裝成數(shù)據(jù)包中，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的大小限制在 64K 之內(nèi)。
因?yàn)闊o(wú)需連接，因此是不可靠協(xié)議。
不需要建立連接，速度快。
應(yīng)用場(chǎng)景：多媒體教室／網(wǎng)絡(luò)流媒體。
2.HTTP 協(xié)議即超文本傳送協(xié)議，是建立在 TCP /IP 協(xié)議之上的一種應(yīng)用，主要解決如何包裝數(shù)據(jù)。
HTTP協(xié)議詳細(xì)規(guī)定了瀏覽器與服務(wù)器之間相互通信的規(guī)則，是萬(wàn)維網(wǎng)交換信息的基礎(chǔ)。
HTTP是基于請(qǐng)求-響應(yīng)形式并且是短連接，并且是無(wú)狀態(tài)的協(xié)議。
HTTP 連接最顯著的特點(diǎn)是客戶端發(fā)送的每次請(qǐng)求都需要服務(wù)器回送響應(yīng)，在請(qǐng)求結(jié)束后，會(huì)主動(dòng)釋放連接。從建立連接到關(guān)閉連接的過(guò)程稱為 “一次連接”。
3.Socket通常被稱為“套接字”，通常用于描述IP地址和端口，是一個(gè)通信的句柄，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同虛擬機(jī)或者不同計(jì)算機(jī)之間的通信。
Socket連接是長(zhǎng)連接，理論上客戶端和服務(wù)器端一旦建立連接將不會(huì)主動(dòng)斷開(kāi)此連接，表現(xiàn)為持續(xù)連接，服務(wù)端可主動(dòng)將消息推送給客戶端。
Socket雖然能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，但實(shí)際上只是對(duì) TCP/IP 協(xié)議的封裝，本身并不是協(xié)議，而是一個(gè)調(diào)用接口（API），是應(yīng)?層與運(yùn)輸層 TCP/IP 協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，通過(guò)調(diào)用socket的接口，我們就能使用TCP/IP協(xié)議。
Socket區(qū)別于HTTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接，在 Internet 上的主機(jī)一般運(yùn)行了多個(gè)服務(wù)軟件，同時(shí)提供幾種服務(wù)。每種服務(wù)都打開(kāi)一個(gè) Socket，并綁定到一個(gè)端口上，不同的端口對(duì)應(yīng)于不同的服務(wù)。以網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)主機(jī)為例，通過(guò)服務(wù)端主機(jī)的IP地址和服務(wù)軟件的端口建立Socket，在客戶端主機(jī)上建立socket并連接到對(duì)應(yīng)服務(wù)端主機(jī)的Socket，在這兩個(gè)socket中間便是網(wǎng)絡(luò)連接,數(shù)據(jù)在兩個(gè)Socket之間進(jìn)行傳輸。
PS:關(guān)于Socket的類型描述放在最后
二、iOS平臺(tái)的Socket編程
（一）BSDSocket
Socket一開(kāi)始是使用純C編寫(xiě)的，是可以跨平臺(tái)的，UNIX最底層的Socket是基于BSDSocket的，而蘋(píng)果的系統(tǒng)底層便是基于UNIX，因此也支持BSDSocket。BSDSocket主要通過(guò)一些函數(shù)實(shí)現(xiàn)Socket連接和數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，swift和OC同樣可以使用這些方法，只要import了相應(yīng)的頭文件，但是要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的Socket，底層最好還是直接使用C/C++來(lái)實(shí)現(xiàn)Socket連接
BSDSocket最基本的幾個(gè)接口函數(shù)如下：
1）創(chuàng)建Socket并指定使用的協(xié)議（TCP或UDP）
int server = socket(int32 addressFamily, int32 type,int32 protocol)
在創(chuàng)建成功之后，可通過(guò)這個(gè)函數(shù)設(shè)置Socket 的選項(xiàng)，即socket的屬性，包括端口重用，收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)延等。
int err= setsockopt(SOCKET s,int level,int optname,const char* optval,int optlen);
2）將主機(jī)的IP地址和某個(gè)端口綁定到Socket
int err=bind(int socketFileDescriptor,sockaddr *addressToBind,int addressStructLength)
PS：以上兩個(gè)函數(shù)是建立socket連接必不可少 的，無(wú)論是TCP還是UDP的C/S（即服務(wù)端和客戶端）程序架構(gòu)的socket連接都要先通過(guò)以上兩步建立Socket。
3）在綁定好之后，根據(jù)選定的協(xié)議，若是UDP，則可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以下是發(fā)送和接收接口
int err=sendto(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *destinationAddress, int destinationAddressLength)
int err=recvfrom(int socketFileDescriptor,char *buffer, int bufferLength, intflags, sockaddr *fromAddress, int*fromAddressLength)
4）若是TCP協(xié)議，則服務(wù)端還要進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)客戶端連接請(qǐng)求，連接客戶端之后，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
服務(wù)端
監(jiān)聽(tīng)連接請(qǐng)求
int err=listen(int socketFileDescriptor, int backlogSize)
socket() 函數(shù)創(chuàng)建的 socket 默認(rèn)是一個(gè)主動(dòng)類型的，listen() 函數(shù)將 socket 變?yōu)楸粍?dòng)類型的，等待客戶的連接請(qǐng)求。
接收連接請(qǐng)求
int peerSocket = accept(int socketFielDescriptor, sockaddr *clientAddress, int clientAddressStructLength)
數(shù)據(jù)傳輸
發(fā)送，接收接口，第一個(gè)參數(shù)都是客戶端的socket文件描述符peerSocket
int len=send(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
int len=recv(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
最后關(guān)閉連接
int?close(int socketFileDescriptor)
客戶端
不需要監(jiān)聽(tīng)，直接連接到指定的服務(wù)器IP和端口?
客戶端不需要指定打開(kāi)的端口，通常臨時(shí)的、動(dòng)態(tài)的分配一個(gè)1024以上的端口。
int err =?connect(int socketFileDescriptor,sockaddr *serverAddress, int serverAddressLength)
數(shù)據(jù)傳輸
發(fā)送，接收接口，第一個(gè)參數(shù)都是客戶端的socket文件描述符
int len=send(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
int len=recv(int socketFileDescriptor, char*buffer, int bufferLength, int flags)
最后關(guān)閉連接
int?close(int socketFileDescriptor)
注意
這里的accept(),recv(),send(),recvfrom(),sendto()幾個(gè)接口函數(shù)都是阻塞式的，即運(yùn)行時(shí)會(huì)阻塞當(dāng)前線程，因此實(shí)際開(kāi)發(fā)中需要另外開(kāi)辟線程執(zhí)行這些函數(shù)。根據(jù)執(zhí)行結(jié)果再回到主線程進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。
完整的UDP連接示意圖
完整的TCP連接示意圖
（二）CFSocket
iOS官方給出的CFSocket，存在于CoreFoundation框架中，使用純C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，同樣可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)應(yīng)用，它是基于BSDSocket進(jìn)行抽象和封裝的，CFSocket 中包含了少數(shù)開(kāi)銷，它幾乎可以提供 BSD sockets 所具有的一切功能，并且把 socket 集成進(jìn)一個(gè)“運(yùn)行循環(huán)”RunLoop中。
Core Foundation框架是一組C語(yǔ)言接口，它們?yōu)閕OS應(yīng)用程序提供基本數(shù)據(jù)管理和服務(wù)功能
群體數(shù)據(jù)類型 (數(shù)組、集合等)、程序包、字符串管理、日期和時(shí)間管理、原始數(shù)據(jù)塊管理、偏好管理、URL及數(shù)據(jù)流操作、線程和RunLoop、端口和soket通訊
RunLoop 實(shí)際上就是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象管理了其需要處理的事件和消息，并提供了一個(gè)入口函數(shù)來(lái)執(zhí)行上面事件循環(huán)的邏輯。線程執(zhí)行了這個(gè)函數(shù)后，就會(huì)一直處于這個(gè)函數(shù)內(nèi)部 "接受消息->等待->處理" 的循環(huán)中，直到這個(gè)循環(huán)結(jié)束，函數(shù)返回。
CFSocket實(shí)現(xiàn)流式Socket（基于TCP）的過(guò)程如下：（CFSocekt 用于建立連接，CFStream 用于讀寫(xiě)數(shù)據(jù)）
這里我使用OC實(shí)現(xiàn)，用swift還需要轉(zhuǎn)化指針，代碼過(guò)于復(fù)雜。
服務(wù)端
1）創(chuàng)建socket，這里
CFSocketRef socket_server = CFSocketCreate(kCFAllocatorDefault, PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, kCFSocketAcceptCallBack//觸發(fā)類型,TCPServerAcceptCallBack,NULL);
TCPServerAcceptCallBack是一個(gè)回調(diào)函數(shù)，在參數(shù)中觸發(fā)類型代表的事件活躍時(shí)觸發(fā)
具體的回調(diào)事件觸發(fā)類型enumCFSocketCallBackType{?
kCFSocketNoCallBack =0,//表示不需要回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)的參數(shù)直接設(shè)置為NULL
kCFSocketReadCallBack =1,? kCFSocketAcceptCallBack =2,（常用）? kCFSocketDataCallBack =3,? kCFSocketConnectCallBack =4,? kCFSocketWriteCallBack =8};
根據(jù)需要設(shè)置端口重用
_Bool reused = YES;
setsockopt(CFSocketGetNative(_socket_server), SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const void *)&reused, sizeof(reused));
2）綁定本地IP和端口到Socket
struct sockaddr_in Socaddr;
memset(&Socaddr, 0, sizeof(Socaddr));
Socaddr.sin_len=sizeof(Socaddr);
Socaddr.sin_family=AF_INET;
Socaddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
Socaddr.sin_port=CFSwapInt16(1235);//設(shè)置端口，這里任意取的
CFDataRef dataaddr=CFDataCreate(kCFAllocatorDefault, (UInt8*)&Socaddr, sizeof(Socaddr));
CFSocketError err=CFSocketSetAddress(_socket_server, dataaddr);
CFRelease(dataaddr);
由于Core Foundation的對(duì)象不屬于ARC的管理范疇，所以需要自己release。
3）獲取當(dāng)前線程的runloop并把服務(wù)端Socket加入到RunLoop中，啟動(dòng)RunLoop。
這里實(shí)際上封裝了listen和accept，因此同樣會(huì)產(chǎn)生阻塞，需要另外開(kāi)辟線程。
CFRunLoopRef runLoopRef = CFRunLoopGetCurrent();
CFRunLoopSourceRef sourceRef = CFSocketCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, _socket_server, 0);
CFRunLoopAddSource(runLoopRef, sourceRef, kCFRunLoopCommonModes);
CFRelease(sourceRef);
CFRunLoopRun();
如上面1）中所述，回調(diào)函數(shù)TCPServerAcceptCallBack會(huì)在某些事件觸發(fā)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這里我們要自己設(shè)計(jì)函數(shù)體，在客戶端接入之后進(jìn)行相應(yīng)操作，回調(diào)函數(shù)的參數(shù)是有固定要求的，但函數(shù)名可自定義，具體如下：
void TCPServerAcceptCallBack(CFSocketRef socket,CFSocketCallBackType type,CFDataRef address,const void *data,void *info)
根據(jù)參數(shù)type是否等于kCFSocketAcceptCallBack，即可確定是客戶端連接成功
根據(jù)參數(shù)data此時(shí)是CFSocketNativeHandle類型，獲取客戶端Socket的Handle，再用getpeername獲取客戶端Socket地址
CFSocketNativeHandle nativeHanldle = *(CFSocketNativeHandle*)data;//*去引用
getpeername(nativeHanldle, (struct sockaddr * )name , &namelen)
創(chuàng)建對(duì)應(yīng)客戶端socket的輸入輸出流
void CFStreamCreatePairWithSocket(CFAllocatorRef alloc, CFSocketNativeHandle sock, CFReadStreamRef *readStream, CFWriteStreamRef *writeStream);
CFStreamCreatePairWithSocket()操作成功后，readStream和writeStream都指向有效的地址，因此判斷是不是還是之前設(shè)置的NULL，就知道是否創(chuàng)建成功
客戶端
客戶端相對(duì)簡(jiǎn)單很多，直接創(chuàng)建對(duì)應(yīng)服務(wù)端的IP和端口的Socket，并創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的輸入輸出流
NSString * server = @"192.168.8.39";
CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)server, 12435, &readStream, &writeStream);
判斷此時(shí)的readStream和writeStream是否都不等于NULL，若是則創(chuàng)建成功
后續(xù)的流的操作，客戶端和服務(wù)端是相同的
流管理
首先我們要對(duì)NSStream熟悉一下，它是屬于Cocoa框架中的流對(duì)象，Cocoa是蘋(píng)果的面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)框架，Cocoa中的流對(duì)象與Core Foundation中的流對(duì)象是對(duì)應(yīng)的。因此我們可以通過(guò)toll-free橋接方法來(lái)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。NSStream、NSInputStream和NSOutputStream分別對(duì)應(yīng)CFStream、CFReadStream和CFWriteStream。
我們要做的就是繼承協(xié)議NSStreamDelegate，將CFStream轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的NSStream并加入到RunLoop，打開(kāi)流
NSInoutstream* instream；
NSOutputStream * outstream;
self.instream = (__bridge NSInputStream*)readStreamRef;
self.outstream = (__bridge NSOutputStream*) writeStreamRef;
[self.instream setDelegate:selfClass];
[self.outstream setDelegate: selfClass];
[self.instream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[self.outstream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[self.instream open];
[self.outstream open];
實(shí)現(xiàn)協(xié)議方法
- (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
在這個(gè)函數(shù)中可以根據(jù)下面??數(shù)據(jù)流的狀態(tài)枚舉進(jìn)行不同的流操作
NSStreamEventNone? ? ? ? ? ? ? ? ? // 無(wú)事件
NSStreamEventOpenCompleted? ? ? ? // 建立連接完成
NSStreamEventHasBytesAvailable? ? // 有可讀的字節(jié)，接收到了數(shù)據(jù)，可以讀了
NSStreamEventHasSpaceAvailable? ? // 可以使用輸出流的空間，此時(shí)可以發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)器
NSStreamEventErrorOccurred? ? ? ? // 發(fā)生錯(cuò)誤
NSStreamEventEndEncountered? ? ? ? // 流結(jié)束事件，在此事件中負(fù)責(zé)做銷毀工作
輸入流的讀
[_instream read:(nonnull uint8_t *) maxLength:(NSUInteger)]
輸出流的寫(xiě)
[_outstream write:(nonnull const uint8_t *) maxLength:(NSUInteger)]
通過(guò)服務(wù)端和客戶端各自的讀寫(xiě)流，就能夠相互傳輸數(shù)據(jù)了，文件圖片等都可以轉(zhuǎn)化成字節(jié)流進(jìn)行傳輸，這里就不多說(shuō)了。
除了以上兩種方法，有很多第三方的庫(kù)都能實(shí)現(xiàn)Socket，操作會(huì)更加簡(jiǎn)單 ，如GCDAsyncSocket，webSocket，Socket.IO
附錄：
Socket的類型
流套接字（SOCK_STREAM）：流套接字用于提供面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。該服務(wù)將保證數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)差錯(cuò)、無(wú)重復(fù)發(fā)送，并按順序接收。流套接字之所以能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，原因在于其使用了傳輸控制協(xié)議，即TCP（The Transmission Control Protocol）協(xié)議。
數(shù)據(jù)報(bào)套接字（SOCK_DGRAM）：數(shù)據(jù)報(bào)套接字提供了一種無(wú)連接的服務(wù)。該服務(wù)并不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑪?shù)據(jù)有可能在傳輸過(guò)程中丟失或出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)，且無(wú)法保證順序地接收到數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報(bào)套接字使用UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。由于數(shù)據(jù)包套接字不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑢?duì)于有可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失情況，需要在程序中做相應(yīng)的處理。
原始套接字(SOCK_RAW)：原始套接字與標(biāo)準(zhǔn)套接字（標(biāo)準(zhǔn)套接字指的是前面介紹的流套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字）的區(qū)別在于：原始套接字可以讀寫(xiě)內(nèi)核沒(méi)有處理的IP數(shù)據(jù)包，而流套接字只能讀取TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)報(bào)套接字只能讀取UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)。因此，如果要訪問(wèn)其他協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)必須使用原始套接字。
名字/常量 描述
SOCK_STREAM 這個(gè)協(xié)議是按照順序的、可靠的、數(shù)據(jù)完整的基于字節(jié)流的連接。這是一個(gè)使用最多的socket類型，這個(gè)socket是使用TCP來(lái)進(jìn)行傳輸。
SOCK_DGRAM 這個(gè)協(xié)議是無(wú)連接的、固定長(zhǎng)度的傳輸調(diào)用。該協(xié)議是不可靠的，使用UDP來(lái)進(jìn)行它的連接。
SOCK_SEQPACKET 這個(gè)協(xié)議是雙線路的、可靠的連接，發(fā)送固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸。必須把這個(gè)包完整的接受才能進(jìn)行讀取。
SOCK_RAW 這個(gè)socket類型提供單一的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，這個(gè)socket類型使用ICMP公共協(xié)議。（ping、traceroute使用該協(xié)議）
SOCK_RDM 這個(gè)類型是很少使用的，在大部分的操作系統(tǒng)上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，它是提供給數(shù)據(jù)鏈路層使用，不保證數(shù)據(jù)包的順序
