使用 Stream Socket （TCP/IP） 連線至遠端主機

 

在網路傳輸上，TCP/IP 協定的底層運作必須處理封包、標頭和交握等等瑣碎細節，為了簡化這些細節 Berkeley UNIX 提出 Stream Socket 的概念，將網路連線簡化成為簡單的資料串流 Data Stream 概念，透過 Server 端與 Client 端的 Port，讓傳輸的訊息流經其中，就像是主機與使用者之間直接接了一條專線一樣，而程式設計人員若使用 Socket 協定的技術來撰寫網路連線程式，只要針對 Server 與 Client 的連接埠作處理，而不需要故顧慮到底層的運作。

由於本範例主要是針對在 iOS 上使用 Socket 技術連線至遠端主機，所以指使演示傳送與接收 （Send and Receive） 兩部份，並不包含主機端與使用者端的互動方式，因為這必須要考慮考主機端在撰寫設計時所能支援的功能而定。

在開始前先來說明一下實驗環境，Socket 這項技術，幾乎在任何平台上都可以使用，為求方便我們就拿 Windows 7 上已有的主機來作示範。

連線設定

在這部份中我們要在類別的 @interface 區段中加上 <NSStreamDelegate> 協定，並且宣告 NSInputStream 與 NSOutputStream 型態的全域變數，這樣方便之後我們在程式中控制 Data Stream 出入的接口。

@interface StreamDemoViewController : UIViewController <NSStreamDelegate> {
    NSInputStream *iStream;
    NSOutputStream *oStream;
}
@end

接下來自行定義一個連線到的方法函式，其中，我們要在 iOS 上設定要連線的主機位置與他的連結埠，還有要把輸入與輸出的 Stream 打開並使用 Loop 的方式讓它們保持「傾聽」的狀態，這樣才可以隨時接收主機所傳來的訊息，如果你不想接收主機所傳的來的資訊，那麼在 iStream 的部份，也可以選擇不要開啟。

CFReadStreamRef readStream = NULL;
CFWriteStreamRef writeStream = NULL;

NSString *ip = @"192.168.1.124";
NSInteger port = 5555;

CFStreamCreatePairWithSocketToHost(kCFAllocatorDefault, (__bridge CFStringRef)ip, port, &readStream, &writeStream);

if (readStream && writeStream) {
    CFReadStreamSetProperty(readStream, kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket, kCFBooleanTrue);
    CFWriteStreamSetProperty(writeStream, kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket, kCFBooleanTrue);

    iStream = (__bridge NSInputStream *)readStream;
    [iStream setDelegate:self];
    [iStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [iStream open];

    oStream = (__bridge NSOutputStream *)writeStream;
    [oStream setDelegate:self];
    [oStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [oStream open];
}
ps:__bridge 為強制轉型。


從主機端接收訊息
在實作對主機端發送訊息之前，我們先來講講從主機端接收訊息的部份，當我們完成對主機連線的設定之後，多少都會接收到由主機端所傳來的訊息，你可以使用下列由 <NSStreamDelegate> 協定所產生的方法函式來取得這些接收的訊息。
- (void)stream:(NSStream *)stream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode {

    //當訊息從主機由iStream端進入時
    if (eventCode == NSStreamEventHasBytesAvailable) {
        NSMutableData *data = [[NSMutableData alloc] init];

        //定義接收串流的大小
        uint8_t buf[1024];
        unsigned int len = 0;
        len = [(NSInputStream *)stream read:buf maxLength:1024];
        [data appendBytes:(const void *)buf length:len];

        NSString *str = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];

        //將得到得的結果輸出到TextView上
        textView.text = str;
    }
}
NSStreamEvent 的事件除了 NSStreamEventHasBytesAvailable 之外，還有以下幾種類型，你可以參考官方網站的 NSStream Class Reference 了解更多資訊。
NSStreamEventNone
NSStreamEventOpenCompleted
NSStreamEventHasBytesAvailable
NSStreamEventHasSpaceAvailable
NSStreamEventErrorOccurred
NSStreamEventEndEncountered

在上述的設定中，我們定義一個接收訊息的緩衝區 buf，緩衝區的大小可以自行設定，除非你的裝置擁有足夠的記憶體，否則不建議設定過大的緩衝區，在設定好緩衝區之後，接下來就是從緩衝區中取得資料，這裡有另一個資料長度的設定 len，它的長度大小必須在緩衝區之內，你也可以剛好等同於你資料量的大小。

如果是在連續傳輸資料下，你可以想像資料在透過 Stream Socket 做傳輸時，就像一條源源不絕的水管一樣，資料無法分辨彼此，因為他們全部都頭尾相接，除非你每次由主機端所傳來的資料長度都一致，那就另當別論了。

因此，在做接收端的程式設計時，必須先由對方傳一個固定長度的資料（Header），裡頭會存放接下來要送的資料長度大小，透過此大小接收端才可以得知它所要接收的資料長度 len，才能在 buf 中將其切開。

傳送端 ：｜Header｜-->｜Data(A)｜-->｜Header｜-->｜Data(B)｜

接收端 ：取得固定長度大小的｜ Header｜--> 利用 Header 得到的長度資訊從 buf 中取得對應資料長度 len --> 不斷重複此步驟。

對主機端傳送資料

在送出訊息之前，你可以透過 [oStream streamStatus]  狀態來判斷是否取主機成功連線，或是當連線成功時，主動由主機端傳送相關訊息，在確定成功連線之後，你可以使用下列方法對主機端傳送資料。

傳送 NSString（你可以將 NSString 格式化成固定長度當做 Header）
NSString *str =@"iOS Login Success ...";

const uint8_t *nuit8Text;
nuit8Text = (uint8_t *) [str cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];

[oStream write:nuit8Text maxLength:strlen((char*)nuit8Text)];
傳送NSData
[oStream write:(const uint8_t *)[myData bytes] maxLength:[myData length]];

ps: streamStatus 的相關資訊同樣記載於官方網站的 NSStream Class Reference 中。