socket tcp长连接demo socket如何保持长连接

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架构师之光 2024-02-22 22:39:26

文章标签 socket tcp长连接demo ios iOS 客户端 Server 文章分类 机器学习人工智能

1.1 TCP Socket客户端

客户端的工作流程：首先调用socket函数创建一个Socket，然后指定服务端的IP地址和端口号，就可以调用sendto将字符串传送给服务器端，并可以调用recvfrom接收服务器端返回的字符串，最后关闭该socket。

笔者这里分成了六步：

第一步：创建socket并配置socket
第二步：调用bind绑定监听ip和端口号
第三步：调用connect连接服务器
第四步：调用getsockname获取套接字信息
第五步：调用send发送消息到服务器端
第六步：调用close关闭socket

这里没有写接收来自服务器端的消息，大家可以自行添加。

1.1.1 客户端的代码实现：

- (void)tcpClient {
  // 第一步：创建soket
  // TCP是基于数据流的，因此参数二使用SOCK_STREAM
  int error = -1;
  int clientSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  BOOL success = (clientSocketId != -1);
  struct sockaddr_in addr;

  // 第二步：绑定端口号
  if (success) {
    NSLog(@"client socket create success");
    // 初始化
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_len = sizeof(addr);

    // 指定协议簇为AF_INET，比如TCP/UDP等
    addr.sin_family = AF_INET;

    // 监听任何ip地址
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    error = bind(clientSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    success = (error == 0);
  }

  if (success) {
    // p2p
    struct sockaddr_in peerAddr;
    memset(&peerAddr, 0, sizeof(peerAddr));
    peerAddr.sin_len = sizeof(peerAddr);
    peerAddr.sin_family = AF_INET;
    peerAddr.sin_port = htons(1024);

    // 指定服务端的ip地址，测试时，修改成对应自己服务器的ip
    peerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.107");

    socklen_t addrLen;
    addrLen = sizeof(peerAddr);
    NSLog(@"will be connecting");

    // 第三步：连接服务器
    error = connect(clientSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, addrLen);
    success = (error == 0);

    if (success) {
      // 第四步：获取套接字信息
      error = getsockname(clientSocketId, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen);
      success = (error == 0);

      if (success) {
        NSLog(@"client connect success, local address:%s,port:%d",
              inet_ntoa(addr.sin_addr),
              ntohs(addr.sin_port));

        // 这里只发送10次
        int count = 10;
        do {
          // 第五步：发送消息到服务端
          send(clientSocketId, "哈哈，server您好！", 1024, 0);
          count--;

          // 告诉server，客户端退出了
          if (count == 0) {
            send(clientSocketId, "exit", 1024, 0);
          }
        } while (count >= 1);

        // 第六步：关闭套接字
        close(clientSocketId);
      }
    } else {
      NSLog(@"connect failed");

      // 第六步：关闭套接字
      close(clientSocketId);
    }
  }
}
- (void)tcpClient {
  // 第一步：创建soket
  // TCP是基于数据流的，因此参数二使用SOCK_STREAM
  int error = -1;
  int clientSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  BOOL success = (clientSocketId != -1);
  struct sockaddr_in addr;

  // 第二步：绑定端口号
  if (success) {
    NSLog(@"client socket create success");
    // 初始化
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_len = sizeof(addr);

    // 指定协议簇为AF_INET，比如TCP/UDP等
    addr.sin_family = AF_INET;

    // 监听任何ip地址
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    error = bind(clientSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    success = (error == 0);
  }

  if (success) {
    // p2p
    struct sockaddr_in peerAddr;
    memset(&peerAddr, 0, sizeof(peerAddr));
    peerAddr.sin_len = sizeof(peerAddr);
    peerAddr.sin_family = AF_INET;
    peerAddr.sin_port = htons(1024);

    // 指定服务端的ip地址，测试时，修改成对应自己服务器的ip
    peerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.107");

    socklen_t addrLen;
    addrLen = sizeof(peerAddr);
    NSLog(@"will be connecting");

    // 第三步：连接服务器
    error = connect(clientSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, addrLen);
    success = (error == 0);

    if (success) {
      // 第四步：获取套接字信息
      error = getsockname(clientSocketId, (struct sockaddr *)&addr, &addrLen);
      success = (error == 0);

      if (success) {
        NSLog(@"client connect success, local address:%s,port:%d",
              inet_ntoa(addr.sin_addr),
              ntohs(addr.sin_port));

        // 这里只发送10次
        int count = 10;
        do {
          // 第五步：发送消息到服务端
          send(clientSocketId, "哈哈，server您好！", 1024, 0);
          count--;

          // 告诉server，客户端退出了
          if (count == 0) {
            send(clientSocketId, "exit", 1024, 0);
          }
        } while (count >= 1);

        // 第六步：关闭套接字
        close(clientSocketId);
      }
    } else {
      NSLog(@"connect failed");

      // 第六步：关闭套接字
      close(clientSocketId);
    }
  }
}

1.1.2 客户端的打印日志

2015-12-06 18:35:00.385 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client socket create success
2015-12-06 18:35:00.386 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] will be connecting
2015-12-06 18:35:00.507 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client connect success, local address:192.168.1.100,port:50311
2015-12-06 18:35:00.385 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client socket create success
2015-12-06 18:35:00.386 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] will be connecting
2015-12-06 18:35:00.507 iOS-Socket-C-Version-Client[9726:4256295] client connect success, local address:192.168.1.100,port:50311

说明连接服务器成功，然后发送了消息到服务器端。

1.2 TCP Socket服务器端

服务器端的工作流程：首先调用socket函数创建一个套接字，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，接收到一个客户端时，服务器显示该客户端的IP地址，并将字串返回给客户端。

笔者这里分成了五步：

第一步：创建socket并配置socket
第二步：调用bind绑定服务器本机ip及端口号
第三步：调用listen监听客户端的连接，并指定同时最多可让accept的数量
第四步：调用accept等待客户端的连接
第五步：调用recvfrom接收来自客户端的消息
第六步：调用close关闭socket

1.2.1 服务器端代码实现

- (void)tcpServer {
  // 第一步：创建socket
  int error = -1;

  // 创建socket套接字
  int serverSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  // 判断创建socket是否成功
  BOOL success = (serverSocketId != -1);

  // 第二步：绑定端口号
  if (success) {
    NSLog(@"server socket create success");
    // Socket address
    struct sockaddr_in addr;

    // 初始化全置为0
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));

    // 指定socket地址长度
    addr.sin_len = sizeof(addr);

    // 指定网络协议，比如这里使用的是TCP/UDP则指定为AF_INET
    addr.sin_family = AF_INET;

    // 指定端口号
    addr.sin_port = htons(1024);

    // 指定监听的ip，指定为INADDR_ANY时，表示监听所有的ip
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定套接字
    error = bind(serverSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    success = (error == 0);
  }

  // 第三步：监听
  if (success) {
    NSLog(@"bind server socket success");
    error = listen(serverSocketId, 5);
    success = (error == 0);
  }

  if (success) {
    NSLog(@"listen server socket success");

    while (true) {
      // p2p
      struct sockaddr_in peerAddr;
      int peerSocketId;
      socklen_t addrLen = sizeof(peerAddr);

      // 第四步：等待客户端连接
      // 服务器端等待从编号为serverSocketId的Socket上接收客户连接请求
      peerSocketId = accept(serverSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, &addrLen);
      success = (peerSocketId != -1);

      if (success) {
        NSLog(@"accept server socket success,remote address:%s,port:%d",
              inet_ntoa(peerAddr.sin_addr),
              ntohs(peerAddr.sin_port));
        char buf[1024];
        size_t len = sizeof(buf);

        // 第五步：接收来自客户端的信息
        // 当客户端输入exit时才退出
        do {
          // 接收来自客户端的信息
          recv(peerSocketId, buf, len, 0);
          if (strlen(buf) != 0) {
            NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
            if (str.length >= 1) {
              NSLog(@"received message from client：%@",str);
            }
          }
        } while (strcmp(buf, "exit") != 0);

        NSLog(@"收到exit信号，本次socket通信完毕");

        // 第六步：关闭socket
        close(peerSocketId);
      }
    }
  }
}
- (void)tcpServer {
  // 第一步：创建socket
  int error = -1;

  // 创建socket套接字
  int serverSocketId = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  // 判断创建socket是否成功
  BOOL success = (serverSocketId != -1);

  // 第二步：绑定端口号
  if (success) {
    NSLog(@"server socket create success");
    // Socket address
    struct sockaddr_in addr;

    // 初始化全置为0
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));

    // 指定socket地址长度
    addr.sin_len = sizeof(addr);

    // 指定网络协议，比如这里使用的是TCP/UDP则指定为AF_INET
    addr.sin_family = AF_INET;

    // 指定端口号
    addr.sin_port = htons(1024);

    // 指定监听的ip，指定为INADDR_ANY时，表示监听所有的ip
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定套接字
    error = bind(serverSocketId, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    success = (error == 0);
  }

  // 第三步：监听
  if (success) {
    NSLog(@"bind server socket success");
    error = listen(serverSocketId, 5);
    success = (error == 0);
  }

  if (success) {
    NSLog(@"listen server socket success");

    while (true) {
      // p2p
      struct sockaddr_in peerAddr;
      int peerSocketId;
      socklen_t addrLen = sizeof(peerAddr);

      // 第四步：等待客户端连接
      // 服务器端等待从编号为serverSocketId的Socket上接收客户连接请求
      peerSocketId = accept(serverSocketId, (struct sockaddr *)&peerAddr, &addrLen);
      success = (peerSocketId != -1);

      if (success) {
        NSLog(@"accept server socket success,remote address:%s,port:%d",
              inet_ntoa(peerAddr.sin_addr),
              ntohs(peerAddr.sin_port));
        char buf[1024];
        size_t len = sizeof(buf);

        // 第五步：接收来自客户端的信息
        // 当客户端输入exit时才退出
        do {
          // 接收来自客户端的信息
          recv(peerSocketId, buf, len, 0);
          if (strlen(buf) != 0) {
            NSString *str = [NSString stringWithCString:buf encoding:NSUTF8StringEncoding];
            if (str.length >= 1) {
              NSLog(@"received message from client：%@",str);
            }
          }
        } while (strcmp(buf, "exit") != 0);

        NSLog(@"收到exit信号，本次socket通信完毕");

        // 第六步：关闭socket
        close(peerSocketId);
      }
    }
  }
}

1.2.2 服务器端的打印日志

2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] server socket create success
2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] bind server socket success
2015-12-06 18:34:31.259 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] listen server socket success
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] accept server socket success,remote address:192.168.1.100,port:50311
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：exit
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] 收到exit信号，本次socket通信完毕
2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] server socket create success
2015-12-06 18:34:31.258 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] bind server socket success
2015-12-06 18:34:31.259 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] listen server socket success
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] accept server socket success,remote address:192.168.1.100,port:50311
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.743 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.744 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：哈哈，server您好！
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] received message from client：exit
2015-12-06 18:35:00.745 iOS-Socket-C-Version-Server[39929:2622200] 收到exit信号，本次socket通信完毕

我们这里打印出了客户端发来的消息，由于上面实现的代码中，只发10次，所以这里只有10条。

二、使用socket解决长连接问题：

这里就简单的说些socket的长连接问题。

首先说下iOS上一些现成app的现状，就拿微信来举例。

当有网络情况下，消息是能及时到达的，不管app是在前台运行还是在后台运行，在前台好说，直接socket连接进行首发数据，我们都知道iOS客户端的程序是不允许长时间在后台无限运行的（这里包含了两种情况，一种是按下HOME键进入后台，300秒后系统自动挂起，还有一种是将应用从内存中干掉，结束应用程序）这些都会导致程序与服务器断开连接，从而导致无法接收到消息，但是问题来了，像微信是如何做到的呢？

其实简单，就是利用了iOS的推送机制----APNS，当检测到程序与服务器断开连接后，当有消息需要推送时，走的就是苹果的APNS，从而保证消息的及时到达，但是由于APNS的不稳定性，也会发生消息延时。

特别注意的是，消息通过apns推送后，等到客户端重新连接上服务器时，还需再次利用socket推送一次，因为APNS上的消息只是起到展示作用，不能拿到上面的内容，所以才会出现每次当我们将微信从内存中干掉后，再次打开微信，导航栏出会出现连接中的字样。

可能有的人会发出疑问，微信是不存在用户在线与不在线的状态的，也就是说，我们不知道对方在不在线，而qq则不同，我们在发消息的时候是知道对方在不在线的。如果我将qq从内容中干掉，那么我与服务器断开连接了，按理说好友那里应该显示的是我已经下线了，当再次打开时是又一次连接又一次登录，频繁如此的话，应该频繁的出现好友上下线啊，可为什么实际中却不是这样呢？

实际上是这样的，当你与服务器断开连接后，qq不会立刻将你的状态换成断线，这点在电脑上特别明显，而是将状态保持一段时间，默认记得好像是48小时，若这段时间后还未连接，则换成断线，将状态推送过去。

由于iOS的特殊性，从而催生了qq有一种状态叫做iPhone在线，这个不单是因为让部分人装逼，也是让用户知道你发送的消息，对方在线，但可能接收消息不及时，就像在iOS4时代那样，程序是不允许在后台运行的。

通过这样解决了在移动端的socket消息收发问题。

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