socket 研究

什么是socket?

网络上两个程序通过一个双向通信连接实现数据交互，这种双向通信的连接叫做Socket.

本质上，Socket 是一组对TCP/UDP协议封装的api接口，处于应用层与传输层之间.

连接过程

建立Socket连接至少需要一对套接字，分别运行于服务端和客户端。套接字直接的连接需要三个步骤：

1、服务器监听

服务端Socket始终处于等待连接状态，实时监听是否有客户端请求连接。

2、客户端请求

客户端Socket提出连接请求，指定服务端Socket的ip地址和端口号，这时就可以向对应的服务端提出Socket连接请求。

3、连接确认

当服务端Socket监听到客户端Socket提出的连接请求时作出响应，建立一个新的进程，把服务端Socket的描述发送给客户端，该描述得到客户端确认后就可建立起Socket连接。而服务端Socket则继续处于监听状态，继续接收其他客户端Socket的请求。

CocoaAsyncSocket

iOS 开发中socket有一个第三方库CocoaAsyncSocket很好用.

使用的时候传递host和端口即可进行连接,

- (void)connectToServerWithCommand:(NSString *)command
{
    _socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)];
    [_socket setUserData:command];
    
    NSError *error = nil;
    [_socket connectToHost:host onPort:端口号 error:&error];
    if (error) {
        NSLog(@"连接 error:%@",error.userInfo);
    }
    
    [_socket writeData:[command dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:10.0f tag:6];
}

然后实现代理

#pragma mark - Socket Delegate

- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port
{
    NSLog(@"Socket连接成功：%s",__func__);
}

-(void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err{
    if (err) {
        NSLog(@"连接失败");
    }else{
        NSLog(@"正常断开");
    } 
}

-(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag {
    NSLog(@"数据发送成功：%s",__func__);
    //发送完数据手动读取，-1不设置超时
    [sock readDataWithTimeout:-1 tag:tag];
}

-(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag {
    NSString *receiverStr = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"读取数据：%s %@",__func__,receiverStr);
}

TCP粘包、半包

什么是粘包？

由于TCP默认会使用优化方法（Nagle算法）。
将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，进行封包，然后依次发送。
这么做优点就是为了减少广域网的小分组数目，可以减小网络拥塞的出现，同时也可以节省宽带。

什么是半包？

当发送一条很大的数据包，类似音视频，大图等，一次发送或者读取数据的缓冲区大小是有限的，所以会分段去发送或者读取数据。当多个包发送的时候，有些包可能就发送失败了，接收方接收数据不全就出现了半包的问题。

怎么处理？

如果我们要正确解析数据，那么必须要使用一种合理的机制去解包。这个机制的思路其实很简单：

在设计数据结构时记录包长和包的起始位置，一般就是每个包都设计一个包头和包体，包头包含包长等信息，包体就是具体传递的数据。

基于 CocoaAsyncSocket 处理

首先需要了解几个方法：

//读取数据，有数据就会触发代理
- (void)readDataWithTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag;
//直到读到这个长度的数据，才会触发代理
- (void)readDataToLength:(NSUInteger)length withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag;
//直到读到data这个边界，才会触发代理
- (void)readDataToData:(NSData *)data withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag;

包读取：

// socket连接成功
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port {
    // 非相关代码移除
    ...
    
    //连接成功就去读取包头的数据，并设置tag,方便解析时使用
    [_socket readDataToLength:LENGTH_HEAD withTimeout:-1 tag:TAG_HEAD];
}


// socket读取成功
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag {
    if (tag == TAG_HEAD) {//包头的数据
        //保存包头数据，等包体数据接收到时合并
        self.dataHead = data;
        
        //从包中读取包长度信息
        UInt16 lengthTotal;
        [data getBytes:&lengthTotal range:RANGE_PACKET_LENGTH];
        lengthTotal = CFSwapInt16BigToHost(lengthTotal);
        
        //包体长度=总长度-包头长度
        UInt16 lengthBody = lengthTotal - LENGTH_HEAD;

        //读取指定长度的包体数据
        [sock readDataToLength:lengthBody withTimeout:-1 tag:TAG_BODY];
    } else if (tag == TAG_READ_BODY) {//包体的数据
    
        //整个包数据=包头+包体
        NSMutableData *mPacketData = [NSMutableData dataWithData:self.dataHead];
        [mPacketData appendData:data];
        
        //清空包体变量
        self.dataHead = nil;
        
        //解析整个包
        SocketResponse *response = [SocketResponse responseFromData:[mPacketData copy]]

        //再次读取包头数据，以便后续包的读取
        [sock readDataToLength:LENGTH_HEAD withTimeout:-1 tag:TAG_HEAD];
    } else {
        NSLog(@"Socket: DidReadData: withTag: 没有相应的 TAG");
    }
}

解析：

SocketResponse.m

+ (instancetype)responseFromData:(NSData *)respData
{
    // 解压包头
    SocketPacketHead *currentHead = [[SocketPacketHead alloc] initWithData:respData];
    
    // 包体数据
    NSData *bodyData = [respData subdataWithRange:NSMakeRange(LENGTH_HEAD, respData.length - LENGTH_HEAD)];
    
    //包解析
    SocketResponse *resp = [self finalBodyDataWithHead:currentHead bodyData:bodyData]; 
    return resp;
}