iOS开发之Network框架开发Socket实践

WWDC 2018上,Apple推出了一个新的底层网络框架 Network.framework,Apple 希望在开发 Socket API 时采用这个新的框架,URLSession 底层就是使用它完成基础连接的。它有如下的特点:

  • 智能建立连接
  • 经优化的数据传输
  • 内建的安全加密
  • 无缝兼容移动网络
  • 原生 Swift 支持

Socket开发

Socket开发步骤一般如下:

  1. 建立连接
  2. 发送数据
  3. 接收数据

其中最关键也最复杂的就是建立连接,在 Network.framework 中,使用 NWConnection 创建连接,它需要提供参数NWEndpoint(IP与Port) 和 NWParameters

NWConnection(host: NWEndpoint.Host("192.168.0.175"),
             port: NWEndpoint.Port(integerLiteral: 9999), 
             using: self.params)

有了 NWConnection 对象以后就可以利用它进行连接,然后发送和接收数据了,下面以一个案例来小试牛刀,看看这个框架是不是真的香。

Socket Server

这边采用的是Java编写的一个简单的服务器端(本人熟悉Java),用其他语言也可以。主要功能就是创建一个ServerSocket,监听 9999 端口,等待客户端连接,连接成功后接收客户端发来的信息并打印出来,然后向客户端发送一条数据。代码如下:

import java.net.*;
import java.io.*;

public class GreetingServer extends Thread {
    private ServerSocket serverSocket;
    public GreetingServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void run() {
        System.out.println("等待远程连接,端口号为:" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
        byte[] bytes = new byte[50];
        while (true) {
            try {
                Socket server = serverSocket.accept();
                System.out.println("远程主机地址:" + server.getRemoteSocketAddress());
                DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
                in.read(bytes);
                System.out.println(server.getRemoteSocketAddress() + ": " + new String(bytes).trim());
                DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
                String resp = server.getLocalSocketAddress() + ": 谢谢连接我,Goodbye!";
                out.write(resp.getBytes("utf-8"));
                System.out.println("消息:'" + resp + "' 已发送");
                server.close();
            } catch (SocketTimeoutException s) {
                System.out.println("Socket timed out!");
                break;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        try {
            Thread t = new GreetingServer(9999);
            t.run();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Socket Client

  1. 界面:三个按钮,分别绑定 创建连接发送数据接收数据三个事件
  2. 设置 NWParameters,为创建的连接设置参数(可以不设置,用系统自带即可)
  3. 创建 NWConnection对象,然后发起连接,监听连接状态,等待连接进入 ready 状态,只有进入这个状态代表连接成功,可以进行数据交互了
  4. 利用 NWConnection对象的 send方法发送数据
  5. 利用 NWConnection对象的 receiveMessage 方法接收数据
import UIKit
import Network

class ViewController: UIViewController {
    
    //连接参数
    var params: NWParameters!   
    //连接对象
    var connection: NWConnection!
    //队列
    let myQueue = DispatchQueue.global()
    
    override func viewDidLoad() {
        
        super.viewDidLoad()     
        self.setParams()
    }

    //1. 开始建立连接
    @IBAction func connect(_ sender: Any) {        
        self.connect()     
    }
    
    //2. 发送数据
    @IBAction func send(_ sender: Any) {   
        sendData()     
    }
    
    //3. 接收数据
    @IBAction func receive(_ sender: Any) { 
        receiveData()  
    }
}


extension ViewController {
    
    //可自定义设置连接参数
    private func setParams(){
        
        //使用 TCP 协议
        self.params = NWParameters.tcp       
        //仅使用蜂窝网络、 Wifi
        params.prohibitedInterfaceTypes = [.wifi, .cellular]
        //使用 IPv6 协议
        if let ipOption = params.defaultProtocolStack.internetProtocol as? NWProtocolIP.Options {    
            ipOption.version = .v6
        }
        //禁止代理
        params.preferNoProxies = true 
    }

    //连接
    private func connect() {
        //创建连接对象
        self.connection = NWConnection(host: NWEndpoint.Host("192.168.0.175"),
                                       port: NWEndpoint.Port(integerLiteral: 9999), using: self.params)        
        //开始连接
        self.connection.start(queue: self.myQueue)   
        //监听连接状态
        self.connection.stateUpdateHandler = {         
            (newState) in
            switch newState {      
            case .ready:                
                print("state ready")
            case .cancelled:                
                print("state cancel")                
            case .waiting(let error):                
                print("state waiting \(error)")                
            case .failed(let error):                
                print("state failed \(error)")                
            default:
                break
            }
            
        }
    }
    
    //发送数据
    private func sendData(){
        
        let content = "你好,我是iOS客户端"        
        self.connection?.send(content: content.data(using: .utf8), completion: .contentProcessed({ (sendError) in        
            if let sendError = sendError {                
                print(sendError)                
            } else {                
                print("消息已发送,内容为: \(content)")
            }
            
        }))
    }
    
    
    //接收数据
    private func receiveData(){ 
          
        self.connection.receiveMessage(completion: { (content, context, isComplete, receError) in            
            if let receError = receError {            
                print(receError)               
            } else {               
                let data = String(data: content ?? "empty".data(using: .utf8)!, encoding: .utf8)                
                print(data!)
            }
            
            if isComplete {                
                //关闭资源
                //self.connection.cancel()
                
            }
        })
    }  
}

测试

  • 运行服务器端的Java程序
  • 运行iOS客户端
  • 依次点击客户端的 创建连接发送数据 按钮,服务器输出
  • 点击客户端的 接收数据 ,客户端输出

参考文献

WWDC 2018:Network.framework 入门,现代化 Socket 编程的新选择

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