深入解析 GCDAsyncSocket 源码，掌握 Socket 编程精髓

2023-12-28 03:07:20

GCDAsyncSocket 源码解析

前言

对于没有网络编程经验的我们，对 socket 的认识仅停留在各个教程的 CS 模型点对点聊天上，基本上就是服务端创建一个 socket，然后调用 bind、listen、accept，客户端就是创建一个 socket，然后调用 connect。认识仅仅是如此，实际上 socket 编程的基本流程远比这个复杂的多，如果您想要深入理解 socket 编程，那么学习 GCDAsyncSocket 无疑是一个非常好的选择。本文将带领您深入浅出地解析 GCDAsyncSocket 的源码，帮助您真正理解 socket 编程的精髓。

简介

GCDAsyncSocket 是一个基于 Grand Central Dispatch（GCD）的异步 Socket 库，它提供了对 BSD 套接字的简单、安全、可靠、可扩展的封装。GCDAsyncSocket 具有以下特点：

异步： 基于 GCD，无需手动管理线程，简化开发过程。
安全： 使用 SSL/TLS 加密数据，确保数据传输的安全性。
可靠： 提供重连、超时和错误处理机制，提高通信的可靠性。
可扩展： 支持多种协议和数据格式，可根据需要进行扩展。

架构设计

GCDAsyncSocket 采用了分层架构设计，主要包括以下组件：

GCDAsyncSocket： 最顶层的抽象类，负责处理与底层 socket 的交互。
GCDAsyncSocketDelegate： GCDAsyncSocket 的委托协议，定义了 socket 事件的回调方法。
GCDAsyncSocketReadStream： 读取数据的流，从 socket 中读取数据并存储在缓冲区中。
GCDAsyncSocketWriteStream： 写入数据的流，从缓冲区中获取数据并写入到 socket 中。
GCDAsyncSocketPreBuffer： 预缓冲区，在写入数据到 socket 之前临时存储数据。

关键方法

GCDAsyncSocket 提供了丰富的 API，其中最关键的方法包括：

connect： 建立与远程主机的连接。
disconnect： 断开与远程主机的连接。
readDataWithTimeout： 读取数据，并指定超时时间。
writeData： 写入数据。
delegate： 设置或获取委托。

工作流程

GCDAsyncSocket 的工作流程大致如下：

创建一个 GCDAsyncSocket 实例。
设置委托。
调用 connect 方法建立连接。
委托方法将会被调用，处理 socket 事件。
调用 readDataWithTimeout 方法读取数据。
委托方法将会被调用，处理读取事件。
调用 writeData 方法写入数据。
委托方法将会被调用，处理写入事件。
调用 disconnect 方法断开连接。

源码解析

GCDAsyncSocket 的源码位于 GCDAsyncSocket/GCDAsyncSocket.h 和 GCDAsyncSocket/GCDAsyncSocket.m 中。下面我们以 connect 方法为例，对源码进行详细解析：

- (BOOL)connectToHost:(NSString *)host onPort:(uint16_t)port error:(NSError **)errPtr
{
    if (self.isConnected || self.isConnecting) {
        if (errPtr) {
            *errPtr = [NSError errorWithDomain:kCFStreamErrorDomain code:kCFStreamErrorNotOpen userInfo:nil];
        }
        return NO;
    }

    // 设置socket属性
    CFReadStreamRef readStream = NULL;
    CFWriteStreamRef writeStream = NULL;
    CFStreamCreatePairWithSocketToHost(NULL, (__bridge CFStringRef)host, port, &readStream, &writeStream);

    if (!readStream || !writeStream) {
        if (errPtr) {
            *errPtr = [NSError errorWithDomain:kCFStreamErrorDomain code:kCFStreamErrorOpenFailed userInfo:nil];
        }
        return NO;
    }

    self.readStream = (__bridge NSInputStream *)readStream;
    self.writeStream = (__bridge NSOutputStream *)writeStream;
    CFRelease(readStream);
    CFRelease(writeStream);

    // 设置socket代理
    NSStreamEventStreamFlags eventFlags = NSStreamEventHasBytesAvailable | NSStreamEventEndEncountered | NSStreamEventErrorOccurred;
    [self.readStream setDelegate:self];
    [self.writeStream setDelegate:self];
    [self.readStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [self.writeStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [self.readStream open];
    [self.writeStream open];

    // 设置异步读取
    [self.readStream setProperty:NSStreamSocketOptionReadWithBufferingKey value:NSStreamSocketOptionWithoutBufferingKey];
    [self.writeStream setProperty:NSStreamSocketOptionReadWithBufferingKey value:NSStreamSocketOptionWithoutBufferingKey];

    self.isConnecting = YES;
    return YES;
}

从这段源码中，我们可以看到 connect 方法主要做了以下几件事：

检查 socket 是否已经连接或正在连接。
设置 socket 的属性，包括主机名、端口号等。
创建一对读写流。
将读写流设置为 socket 的代理。
将读写流添加到当前运行循环。
打开读写流。
设置异步读取。
将 isConnecting 属性设置为 YES。

通过对源码的解析，我们不仅可以了解 connect 方法的实现细节，还可以深入理解 socket 编程的基本流程。

结语

本文通过对 GCDAsyncSocket 源码的解析，帮助您深入理解了 socket 编程的精髓。GCDAsyncSocket 是一个非常优秀的 socket 库，它不仅提供了丰富的 API，还具有异步、安全、可靠和可扩展等优点。如果您想要深入学习 socket 编程，那么强烈推荐您使用 GCDAsyncSocket。