你的位置:首页 > 操作系统

[操作系统]iOS开发之Socket通信实战



实际上在iOS很多应用开发中,大部分用的网络通信都是http/https协议,除非有特殊的需求会用到Socket网络协议进行网络数据传输,这时候在iOS客户端就需要很好的第三方CocoaAsyncSocket来进行长连接连接和传输数据,该第三方地址:https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket,读者可以自行google或者baidu搜索这个库的用法,网上有很多资料,而且用法不难。

在一些对Socket通信使用需求不是很高的应用中,比如需要多个iOS设备之间进行聊天即时通讯,这时候只要用这个CocoaAsyncSocket就基本能满足这个需求,但是在本人从事的直播项目中对Socket通信协议的需求就比较高,这个需求模式和游戏开发模式类似,因为游戏应用上就有很多数据变化是需要实时更新数据的,比如游戏的玩家生命值,如果在多人联网游戏平台上,你的设备上需要实时更新其他玩家的生命值数据,而其他玩家设备上也会实时更新你的生命值数据,这个需求通过http主动请求是不能满足需求,所以游戏开发一般都会有Socket通信。而在本人从事的直播项目后台所用的语言是erlang语言,后台对这Socket协议传输的数据有一个自定义的协议规则,例如下图:

                    图 1

这协议就是一段可以在Socket传输的二进制流,后面第三部分协议数据流就是具体要传输的数据字段,

而这个协议数据流内容就是如下通过erlang的一个协议文档的示例:

// ========== 切换到新场景 ==========
message Cs_20001{   
    uint8 SceneId = 1;          // 进入场景ID
    uint32 Line = 2;             // 分线,公共场景发0,多人副本后端会指定

 String message = 3;     // 消息
}
message Sc_20001{
    uint8 Res = 1;               // 1成功 0异常 2不能进入该关卡 3已经处于关卡当是 4没这个地图或关卡 5今日进入BOSS关或普通关次数上限 6体力不足 7进入条件不足 8地图类型不存在 10 没参加BOSS活动,无法进入 11 BOSS战房间状态已经结束 12 次数不足 13 冷却时间不足 14无权进入这个BOSS房间 15进BOSS房间条件不足
    uint32 SceneId = 2;          // 现在所在的场景
    uint8 Pos = 3;               // 坐标点
    uint8 Status = 4;            // 人物状态 0 正常 10队长状态
    uint8 Type = 5;              // 前端标识
    uint32 DefaultCombat = 6;    // 推荐战斗力

  String message = 7;     // 消息
}
先解释一下这个协议的一些定义:
  Cs就是Client --> Server(客户端向服务器发送的数据协议),而Sc就是Server-->Client(服务器向客户端返回的数据协议)

本篇主要讲解请求模块,所以就讲这个Cs_20001请求协议封装数据包,这个20001就是这个协议的号,也叫协议ID(后面在代码中会用到)。

在Cs_20001中,有两个需要Socket发送给服务器的字段,都是uint32格式的,也是C语言的基本数据类型,但是在Socket传输中传输的是二进制流,也就是说,我们需要将这两个uint32格式的数据字段转为二进制数据,然后拼接成一条数据流,然后让这个数据流在Socket中传递到服务器,说到流如果学过Java的同学会对流的概念比较容易理解,如果没接触过流也没关系,就好比是一截水流从客户端流向服务器。其实这个数据流从客户端传递到服务器,这个过程也不是想象的那么简单,涉及到很多底层的Socket传输逻辑逻辑,但是CocoaAsyncSocket已经做好了这部分的封装,而且是OC面向对象的封装,我们只需要将需要传递的数据转为NSData通过CocoaAsyncSocket的代理方法传递过去就好了。

对于简单的需求,比如我仅仅只需要两台iPhone设备传递NSString字符串,只要将NSString转为NSData传递就好,但是对于我上面说的erlang服务器需要自定义的协议,就需要客户端更多的封包解包的逻辑了,这个封包,比如拿上面字段协议为例子,就是将Cs_20001的数据包按照图 1中自定义的格式进行拼接数据,那么这时候在图 1中的需要两个字节的协议号就是20001了,也就是说需要将20001用两个字节的存储空间存储,然后在图 1中,协议数据流的内容就是uint32 SceneId和uint32 Line这两个字段拼接成的数据,而且协议规定了顺序拼接就是怎么样的顺序,这里uint32 SceneId当然是在前而uint32 Line在后,拼接好后,可以计算得出,这个协议数据流的字节数?bytes,然后+2(协议号的字节长度),再+4(消息总长度需要的四个字节),就得到整个协议流的长度,然后把这个总长度存储在四个字节的消息总长度中,当然整个协议流的从左到右的拼接顺序还是如图 1中所示,然后通过CocoaAsyncSocket传递给服务器就好。

下面就通过代码来讲解这个业务逻辑:

一、首先对后台提供的协议进行模型对象化,但凡有MVC基础就应该秒懂,其实就是MVC中的Model。

                                                                       图 2

二、使用这个模型

                           图 3

三、因为在Socket通信协议中,是通过二进制字节码传输的,所以需要将模型中的属性,比如上面的sceneId、line和message分别转为byte类型,然后转为NSData(OC端需要NSData),然后通过Socket传输。这个过程就叫做"编码(Encoded)",编码的同时还要按顺序拼接,不要乱来哦。

                            图 4

通过遍历并用运行时对模型对象的属性逐一取出类型和值,根据类型,来将这个值通过对应的编码方式来转为byte字节码,然后转为NSData这个OC的二进制对象类型。

在这里属性的类型其实OC有规定,不了解可以通过上面的运行时进行打印出所有类型的结果。

这里就上面那个Cs_20001的数据包模型对象编码的同时,也进行NSLog打印查看看是什么值和类型:

                  图 5

看看这个结果,我们可以看到uint8_t类型是TC、uint32_t类型是TI、NSString类型是T@"NSString",当然还有很多其他的,可以自行去打印查看,或者Google搜索。

那么接着就解释图 4中的70、73、76、79和82行的TYPE_...是什么了,其实就是常量定义:

                               图 6

而编码所用到的工具类的接口:

                               图 7

具体编码和解码的实现:

 1 #import "YMSocketUtils.h" 2  3 @implementation YMSocketUtils 4  5 /** 6  * 反转字节序列 7  * 8  * @param srcData 原始字节NSData 9  * 10  * @return 反转序列后字节NSData 11 */ 12 + (NSData *)dataWithReverse:(NSData *)srcData 13 { 14 //  NSMutableData *dstData = [[NSMutableData alloc] init]; 15 //  for (NSUInteger i=0; i<srcData.length; i++) { 16 //    [dstData appendData:[srcData subdataWithRange:NSMakeRange(srcData.length-1-i, 1)]]; 17 //  }//for 18    19   NSUInteger byteCount = srcData.length; 20   NSMutableData *dstData = [[NSMutableData alloc] initWithData:srcData]; 21   NSUInteger halfLength = byteCount / 2; 22   for (NSUInteger i=0; i<halfLength; i++) { 23     NSRange begin = NSMakeRange(i, 1); 24     NSRange end = NSMakeRange(byteCount - i - 1, 1); 25     NSData *beginData = [srcData subdataWithRange:begin]; 26     NSData *endData = [srcData subdataWithRange:end]; 27     [dstData replaceBytesInRange:begin withBytes:endData.bytes]; 28     [dstData replaceBytesInRange:end withBytes:beginData.bytes]; 29   }//for 30    31   return dstData; 32 } 33  34 + (NSData *)byteFromUInt8:(uint8_t)val 35 { 36   NSMutableData *valData = [[NSMutableData alloc] init]; 37    38   unsigned char valChar[1]; 39   valChar[0] = 0xff & val; 40   [valData appendBytes:valChar length:1]; 41    42   return [self dataWithReverse:valData]; 43 } 44  45 + (NSData *)bytesFromUInt16:(uint16_t)val 46 { 47   NSMutableData *valData = [[NSMutableData alloc] init]; 48    49   unsigned char valChar[2]; 50   valChar[0] = 0xff & val; 51   valChar[1] = (0xff00 & val) >> 8; 52   [valData appendBytes:valChar length:2]; 53    54   return [self dataWithReverse:valData]; 55 } 56  57 + (NSData *)bytesFromUInt32:(uint32_t)val 58 { 59   NSMutableData *valData = [[NSMutableData alloc] init]; 60    61   unsigned char valChar[4]; 62   valChar[0] = 0xff & val; 63   valChar[1] = (0xff00 & val) >> 8; 64   valChar[2] = (0xff0000 & val) >> 16; 65   valChar[3] = (0xff000000 & val) >> 24; 66   [valData appendBytes:valChar length:4]; 67    68   return [self dataWithReverse:valData]; 69 } 70  71 + (NSData *)bytesFromUInt64:(uint64_t)val 72 { 73   NSMutableData *valData = [[NSMutableData alloc] init]; 74    75   unsigned char valChar[8]; 76   valChar[0] = 0xff & val; 77   valChar[1] = (0xff00 & val) >> 8; 78   valChar[2] = (0xff0000 & val) >> 16; 79   valChar[3] = (0xff000000 & val) >> 24; 80   valChar[4] = (0xff00000000 & val) >> 32; 81   valChar[5] = (0xff0000000000 & val) >> 40; 82   valChar[6] = (0xff000000000000 & val) >> 48; 83   valChar[7] = (0xff00000000000000 & val) >> 56; 84   [valData appendBytes:valChar length:8]; 85   86   return [self dataWithReverse:valData]; 87 } 88 89 + (NSData *)bytesFromValue:(NSInteger)value byteCount:(int)byteCount 90 { 91   NSAssert(value <= 4294967295, @"bytesFromValue: (max value is 4294967295)"); 92   NSAssert(byteCount <= 4, @"bytesFromValue: (byte count is too long)"); 93   94   NSMutableData *valData = [[NSMutableData alloc] init]; 95   NSUInteger tempVal = value; 96   int offset = 0; 97   98   while (offset < byteCount) { 99     unsigned char valChar = 0xff & tempVal;100     [valData appendBytes:&valChar length:1];101     tempVal = tempVal >> 8;102     offset++;103   }//while104   105   return valData;106 }107 108 + (NSData *)bytesFromValue:(NSInteger)value byteCount:(int)byteCount reverse:(BOOL)reverse109 {110   NSData *tempData = [self bytesFromValue:value byteCount:byteCount];111   if (reverse) {112     return tempData;113   }114   115   return [self dataWithReverse:tempData];116 }117 118 + (uint8_t)uint8FromBytes:(NSData *)fData119 {120   NSAssert(fData.length == 1, @"uint8FromBytes: (data length != 1)");121   NSData *data = fData;122   uint8_t val = 0;123   [data getBytes:&val length:1];124   return val;125 }126 127 + (uint16_t)uint16FromBytes:(NSData *)fData128 {129   NSAssert(fData.length == 2, @"uint16FromBytes: (data length != 2)");130   NSData *data = [self dataWithReverse:fData];;131   uint16_t val0 = 0;132   uint16_t val1 = 0;133   [data getBytes:&val0 range:NSMakeRange(0, 1)];134   [data getBytes:&val1 range:NSMakeRange(1, 1)];135   136   uint16_t dstVal = (val0 & 0xff) + ((val1 << 8) & 0xff00);137   return dstVal;138 }139 140 + (uint32_t)uint32FromBytes:(NSData *)fData141 {142   NSAssert(fData.length == 4, @"uint16FromBytes: (data length != 4)");143   NSData *data = [self dataWithReverse:fData];144   145   uint32_t val0 = 0;146   uint32_t val1 = 0;147   uint32_t val2 = 0;148   uint32_t val3 = 0;149   [data getBytes:&val0 range:NSMakeRange(0, 1)];150   [data getBytes:&val1 range:NSMakeRange(1, 1)];151   [data getBytes:&val2 range:NSMakeRange(2, 1)];152   [data getBytes:&val3 range:NSMakeRange(3, 1)];153   154   uint32_t dstVal = (val0 & 0xff) + ((val1 << 8) & 0xff00) + ((val1 << 16) & 0xff0000) + ((val1 << 24) & 0xff000000);155   return dstVal;156 }157 158 + (NSInteger)valueFromBytes:(NSData *)data159 {160   NSAssert(data.length <= 4, @"valueFromBytes: (data is too long)");161   162   NSUInteger dataLen = data.length;163   NSUInteger value = 0;164   int offset = 0;165   166   while (offset < dataLen) {167     uint32_t tempVal = 0;168     [data getBytes:&tempVal range:NSMakeRange(offset, 1)];169     value += (tempVal << (8 * offset));170     offset++;171   }//while172   173   return value;174 }175 176 + (NSInteger)valueFromBytes:(NSData *)data reverse:(BOOL)reverse177 {178   NSData *tempData = data;179   if (reverse) {180     tempData = [self dataWithReverse:tempData];181   }182   return [self valueFromBytes:tempData];183 }184 185 + (NSData *)dataFromHexString:(NSString *)hexString186 {187   NSAssert((hexString.length > 0) && (hexString.length % 2 == 0), @"hexString.length mod 2 != 0");188   NSMutableData *data = [[NSMutableData alloc] init];189   for (NSUInteger i=0; i<hexString.length; i+=2) {190     NSRange tempRange = NSMakeRange(i, 2);191     NSString *tempStr = [hexString substringWithRange:tempRange];192     NSScanner *scanner = [NSScanner scannerWithString:tempStr];193     unsigned int tempIntValue;194     [scanner scanHexInt:&tempIntValue];195     [data appendBytes:&tempIntValue length:1];196   }197   return data;198 }199 200 + (NSString *)hexStringFromData:(NSData *)data201 {202   NSAssert(data.length > 0, @"data.length <= 0");203   NSMutableString *hexString = [[NSMutableString alloc] init];204   const Byte *bytes = data.bytes;205   for (NSUInteger i=0; i<data.length; i++) {206     Byte value = bytes[i];207     Byte high = (value & 0xf0) >> 4;208     Byte low = value & 0xf;209     [hexString appendFormat:@"%x%x", high, low];210   }//for211   return hexString;212 }213 214 + (NSString *)asciiStringFromHexString:(NSString *)hexString215 {216   NSMutableString *asciiString = [[NSMutableString alloc] init];217   const char *bytes = [hexString UTF8String];218   for (NSUInteger i=0; i<hexString.length; i++) {219     [asciiString appendFormat:@"%0.2X", bytes[i]];220   }221   return asciiString;222 }223 224 + (NSString *)hexStringFromASCIIString:(NSString *)asciiString225 {226   NSMutableString *hexString = [[NSMutableString alloc] init];227   const char *asciiChars = [asciiString UTF8String];228   for (NSUInteger i=0; i<asciiString.length; i+=2) {229     char hexChar = '\0';230     231     //high232     if (asciiChars[i] >= '0' && asciiChars[i] <= '9') {233       hexChar = (asciiChars[i] - '0') << 4;234     } else if (asciiChars[i] >= 'a' && asciiChars[i] <= 'z') {235       hexChar = (asciiChars[i] - 'a' + 10) << 4;236     } else if (asciiChars[i] >= 'A' && asciiChars[i] <= 'Z') {237       hexChar = (asciiChars[i] - 'A' + 10) << 4;238     }//if239     240     //low241     if (asciiChars[i+1] >= '0' && asciiChars[i+1] <= '9') {242       hexChar += asciiChars[i+1] - '0';243     } else if (asciiChars[i+1] >= 'a' && asciiChars[i+1] <= 'z') {244       hexChar += asciiChars[i+1] - 'a' + 10;245     } else if (asciiChars[i+1] >= 'A' && asciiChars[i+1] <= 'Z') {246       hexChar += asciiChars[i+1] - 'A' + 10;247     }//if248     249     [hexString appendFormat:@"%c", hexChar];250   }251   return hexString;252 }253 254 @end

剩下的留给读者自行下载这个Demo看代码吧,链接: http://pan.baidu.com/s/1hsi7tNQ 密码: byiy

 

尊重劳动成果,转载请注明出处;iOS开发之Socket通信实战--Request请求数据包编码模块