Cocos2d-x网络模块3：Socket连接（1）

在客户端游戏开发中，相较于HTTP，使用Socket进行网络通信更为常见，而HTTP主要用于网页或网页游戏。本文将使用第三方Socket通信库ODSocket，详细介绍Socket连接的相关知识及实现。

一、Socket简介

1. 套接字(socket)概念

套接字(socket)是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元，也是通信的基石。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议、本地主机的IP地址、本地进程的协议端口、远地主机的IP地址以及远地进程的协议端口。可以简单表示为：{ IP地址 : 端口号 }。

当应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会面临同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区分不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可通过Socket接口与传输层区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，从而实现数据传输的并发服务。

2. 套接字类型

TCP/IP的socket提供以下三种类型的套接字：

• 流式套接字(SOCK_STREAM)：提供了一个面向连接(TCP)、可靠的数据传输服务。数据会无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。它内设流量控制，可避免数据流超限，数据被看作是无长度限制的字节流。文件传送协议(FTP)就使用流式套接字。
• 数据报式套接字(SOCK_DGRAM)：提供了一个无连接服务(UDP)。数据包以独立包形式被发送，不保证无错，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系统(NFS)使用数据报式套接字。
• 原始式套接字(SOCK_RAW)：该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP进行直接访问，常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

3. 建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听、客户端请求、连接确认。

• 服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
• 客户端请求：客户端的套接字提出连接请求，目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后向服务器端套接字提出连接请求。
• 连接确认：当服务器端套接字监听到或接收到客户端套接字的连接请求时，会响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端。一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

4. 典型套接字调用过程举例

TCP/IP协议的应用一般采用客户/服务器模式，因此在实际应用中，必须有客户和服务器两个进程，并且首先启动服务器。其系统调用时序如下：

面向连接的协议(TCP)的套接字系统调用

• 服务器必须首先启动，直到它执行完accept()调用，进入等待状态后，方能接收客户请求。
• 假如客户在此前启动，则connect()将返回出错代码，连接不成功。

无连接的协议(UDP)的套接字调用

• 无连接服务器也必须先启动，否则客户请求传不到服务进程。
• 无连接客户不调用connect()。因此在数据发送之前，客户与服务器之间尚未建立完全相关，但各自通过socket()和bind()建立了半相关。
• 发送数据时，发送方除指定本地套接字号外，还需指定接收方套接字号，从而在数据收发过程中动态地建立了全相关。

二、Socket连接实现

0. 准备工作

将ODSocket源码放在Classes目录下。

1. 客户端

使用ODSocket的API实现与服务端的网络连接，步骤如下：

1. 创建ODSocket：ODSocket socket;
2. 初始化：调用Init()和Create()方法。
3. 设置服务器信息：设置需要连接的服务器的IP地址和端口号。
4. 连接服务器：调用Connect(ip, port)方法。
5. 发送数据：调用Send(string, length)方法。
6. 接收数据：调用Recv(string, length, 0)方法。
7. 关闭连接：调用Close()方法。

以下是示例代码：

// 引入头文件
#include "ODSocket/ODSocket.h"

// Socker连接
void HelloWorld::connectServer()
{
// 初始化
// ODSocket socket;
socket.Init();
socket.Create(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// 设置服务器的IP地址，端口号
// 并连接服务器 Connect
const char* ip = "127.0.0.1";
int port = 12345;
bool result = socket.Connect(ip, port);

// 发送数据 Send
socket.Send("login", 5);

if (result) {
CCLOG("connect to server success!");
// 开启新线程，在子线程中，接收数据
std::thread recvThread = std::thread(&HelloWorld::receiveData, this);
recvThread.detach(); // 从主线程分离
}
else {
CCLOG("can not connect to server");
return;
}
}

// 接收数据
void HelloWorld::receiveData()
{
// 因为是强联网
// 所以可以一直检测服务端是否有数据传来
while (true) {
// 接收数据 Recv
char data[512] = "";
int result = socket.Recv(data, 512, 0);
printf("%d", result);

// 与服务器的连接断开了
if (result <= 0) break;
CCLOG("%s", data);
}

// 关闭连接
socket.Close();
}

2. 服务端

使用Eclipse开发环境，Java语言，服务端使用ServerSocket来监听端口。

2.1 Server类

用于创建ServerSocket，监听端口，等待客户连接。

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建ServerSocket，监听端口号：12345
ServerSocket ss = new ServerSocket(12345);

// 创建用于管理客户端的收发数据的子线程类
ClientThread clientThread = new ClientThread();
clientThread.start();

System.out.println("服务器开启啦");

// 监听端口号：12345
// 等待客户连接 accept()
while (true) {
// 开始接收客户端的连接
Socket socket = ss.accept();
System.out.println("有新客户连接~");
clientThread.addClient(socket);
}
}
}

2.2 ClientThread类

用于管理、处理客户端的收发数据请求。

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;

// 继承Thread线程类
public class ClientThread extends Thread {
// 客户端连接的socket列表
private ArrayList<Socket> clients = new ArrayList<>();

// 添加客户
public void addClient(Socket socket) {
clients.add(socket);
}

// 删除客户
public void removeClient(Socket socket) {
clients.remove(socket);
}

// 向客户发送数据
public void sendMessage(Socket socket, String data) throws IOException {
// 给玩家发送数据
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write(data.getBytes("UTF-8"));
}

@Override
public void run() {
while (true) {
try {
for (Socket socket : clients) {
// 获取客户端发来的数据
InputStream is = socket.getInputStream();
int len = is.available() + 1;
byte[] buff = new byte[len];
int flag = is.read(buff);

// read()返回-1，说明客户端的socket已断开
if (flag == -1) {
System.out.println("有客户断开连接~");
this.removeClient(socket);
break;
}

// 输出接收到的数据
String read = new String(buff);
System.out.println("收到数据：" + read);

// 给玩家发送数据
String data = "恭喜你，连接成功啦~~";
sendMessage(socket, data);
}
sleep(10);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

3. 运行服务器

在Eclipse开发工具中，运行服务器程序。

4. 运行客户端

运行客户端程序进行测试。

5. 关闭客户端程序

观察服务端的输出情况。

综上所述，通过以上步骤，我们可以使用ODSocket实现客户端与服务端的Socket连接，并进行数据的收发。