Objective-C 网络编程基础与实践
2022-12-084.2k 阅读
一、Objective-C 网络编程概述
在现代应用开发中，网络功能是不可或缺的一部分。Objective-C 作为一种广泛应用于 iOS 和 macOS 开发的编程语言，提供了丰富的框架和工具来实现网络编程。通过网络编程，应用程序可以与服务器进行数据交互，获取远程资源，实现实时通信等功能。
（一）网络编程涉及的概念
- URL（统一资源定位符）：它是互联网上资源的地址，用于标识网络上的各种资源，如网页、图片、数据文件等。在 Objective-C 网络编程中，URL 是访问远程资源的基础。例如，一个典型的 URL
https://www.example.com/api/data，其中https是协议，www.example.com是主机名，/api/data是路径。 - HTTP（超文本传输协议）：这是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。它是目前网络应用中最常用的协议之一。HTTP 基于请求 - 响应模型，客户端发送请求到服务器，服务器返回响应。请求和响应都包含头部信息和可选的正文内容。常见的 HTTP 方法有 GET、POST、PUT、DELETE 等。
- 网络请求与响应：客户端发起网络请求，通常携带一些参数和请求头信息，服务器接收并处理请求后返回响应。响应包含状态码（如 200 表示成功，404 表示未找到资源等）、响应头和响应体。
二、使用 NSURLSession 进行网络请求
NSURLSession 是 iOS 7 及以上版本引入的强大网络框架，它提供了更灵活、高效的网络请求处理方式，替代了较老的 NSURLConnection。
（一）创建 NSURLSession
- 共享会话：可以通过
[NSURLSession sharedSession]获取一个共享的NSURLSession实例。这个共享会话适用于大多数常见的网络请求场景，它会复用网络连接，提高效率。
NSURLSession *sharedSession = [NSURLSession sharedSession];
- 配置会话：如果需要自定义会话的配置，比如设置超时时间、缓存策略等，可以创建一个
NSURLSessionConfiguration对象，并基于此创建NSURLSession。
NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
// 设置请求超时时间为 10 秒
configuration.timeoutIntervalForRequest = 10;
NSURLSession *customSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration];
（二）发送 GET 请求
GET 请求通常用于从服务器获取数据。以下是发送 GET 请求的示例代码：
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/api/data"];
NSURLSessionDataTask *dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
if (!error && data) {
NSString *responseString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"GET 请求响应数据: %@", responseString);
} else {
NSLog(@"GET 请求错误: %@", error);
}
}];
[dataTask resume];
在上述代码中，首先创建了一个 NSURL 对象表示请求的 URL。然后通过 NSURLSession 的 dataTaskWithURL:completionHandler: 方法创建一个数据任务，该任务会在后台线程执行请求。完成处理程序会在请求完成后被调用，根据返回的数据和错误情况进行相应处理。
（三）发送 POST 请求
POST 请求常用于向服务器提交数据，比如用户登录信息、表单数据等。示例代码如下：
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/api/submit"];
NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
request.HTTPMethod = @"POST";
// 设置请求体数据
NSString *postString = @"param1=value1¶m2=value2";
request.HTTPBody = [postString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSURLSessionDataTask *dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
if (!error && data) {
NSString *responseString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"POST 请求响应数据: %@", responseString);
} else {
NSLog(@"POST 请求错误: %@", error);
}
}];
[dataTask resume];
这里首先创建了一个可变的 NSURLRequest 对象，并设置其 HTTP 方法为 POST。然后构建请求体数据，并将其设置到请求对象的 HTTPBody 属性中。最后通过 NSURLSession 发送请求并处理响应。
三、处理网络响应
当网络请求完成后，会得到服务器返回的响应。正确处理响应对于应用程序的正常运行至关重要。
（一）解析 HTTP 状态码
HTTP 状态码可以告诉我们请求的结果。在响应处理程序中，可以通过 NSHTTPURLResponse 类来获取状态码。
NSURLSessionDataTask *dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
if (!error && data) {
NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
NSInteger statusCode = httpResponse.statusCode;
if (statusCode == 200) {
// 处理成功响应
NSString *responseString = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"成功响应数据: %@", responseString);
} else {
NSLog(@"非成功状态码: %ld", (long)statusCode);
}
} else {
NSLog(@"请求错误: %@", error);
}
}];
（二）解析响应数据
- JSON 数据解析：在现代网络应用中，JSON（JavaScript Object Notation）是一种非常流行的数据交换格式。Objective-C 提供了
NSJSONSerialization类来解析 JSON 数据。
NSURLSessionDataTask *dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
if (!error && data) {
NSError *jsonError;
id jsonObject = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:NSJSONReadingMutableContainers error:&jsonError];
if (!jsonError && jsonObject) {
if ([jsonObject isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
NSDictionary *jsonDict = (NSDictionary *)jsonObject;
NSLog(@"解析后的 JSON 字典: %@", jsonDict);
} else if ([jsonObject isKindOfClass:[NSArray class]]) {
NSArray *jsonArray = (NSArray *)jsonObject;
NSLog(@"解析后的 JSON 数组: %@", jsonArray);
}
} else {
NSLog(@"JSON 解析错误: %@", jsonError);
}
} else {
NSLog(@"请求错误: %@", error);
}
}];
- XML 数据解析：虽然 JSON 更为常用，但在某些场景下仍会遇到 XML（可扩展标记语言）数据。可以使用
NSXMLParser来解析 XML 数据。这里以一个简单的 XML 数据解析为例，假设 XML 数据如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF - 8"?>
<root>
<item>
<name>Item 1</name>
<value>Value 1</value>
</item>
<item>
<name>Item 2</name>
<value>Value 2</value>
</item>
</root>
解析代码如下：
@interface XMLParser : NSObject <NSXMLParserDelegate>
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *items;
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *currentItem;
@property (nonatomic, strong) NSString *currentElement;
@end
@implementation XMLParser
- (instancetype)init {
self = [super init];
if (self) {
_items = [NSMutableArray array];
}
return self;
}
- (void)parser:(NSXMLParser *)parser didStartElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName attributes:(NSDictionary<NSString *,NSString *> *)attributeDict {
if ([elementName isEqualToString:@"item"]) {
_currentItem = [NSMutableDictionary dictionary];
}
_currentElement = elementName;
}
- (void)parser:(NSXMLParser *)parser foundCharacters:(NSString *)string {
if (_currentItem && _currentElement) {
NSMutableArray *array = _currentItem[_currentElement];
if (!array) {
array = [NSMutableArray array];
_currentItem[_currentElement] = array;
}
[array addObject:string];
}
}
- (void)parser:(NSXMLParser *)parser didEndElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName {
if ([elementName isEqualToString:@"item"]) {
[_items addObject:_currentItem];
_currentItem = nil;
}
_currentElement = nil;
}
@end
// 使用解析器
NSURLSessionDataTask *dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
if (!error && data) {
XMLParser *parser = [[XMLParser alloc] init];
NSXMLParser *xmlParser = [[NSXMLParser alloc] initWithData:data];
xmlParser.delegate = parser;
BOOL success = [xmlParser parse];
if (success) {
NSLog(@"解析后的 XML 数据: %@", parser.items);
} else {
NSLog(@"XML 解析失败");
}
} else {
NSLog(@"请求错误: %@", error);
}
}];
四、网络请求的优化与处理
在实际应用中，网络请求可能会面临各种问题，如网络不稳定、请求超时等。需要对网络请求进行优化和妥善处理。
（一）设置合理的超时时间
通过 NSURLSessionConfiguration 的 timeoutIntervalForRequest 属性可以设置请求的超时时间。如果请求在指定时间内未完成，将会触发超时错误。合理设置超时时间可以避免应用程序长时间等待无响应的请求。
NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
configuration.timeoutIntervalForRequest = 15; // 设置超时时间为 15 秒
NSURLSession *customSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration];
（二）处理网络变化
应用程序需要能够感知网络状态的变化，以便做出相应的处理。可以使用 Reachability 类来监测网络连接状态。首先，下载并导入 Reachability 类到项目中。然后，在需要监测的地方添加如下代码：
#import "Reachability.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) Reachability *reachability;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.reachability = [Reachability reachabilityForInternetConnection];
[self.reachability startNotifier];
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(reachabilityChanged:) name:kReachabilityChangedNotification object:nil];
[self updateInterfaceWithReachability:self.reachability];
}
- (void)reachabilityChanged:(NSNotification *)note {
Reachability *reachability = note.object;
[self updateInterfaceWithReachability:reachability];
}
- (void)updateInterfaceWithReachability:(Reachability *)reachability {
NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
if (status == NotReachable) {
NSLog(@"网络不可用");
// 可以在此处提示用户网络不可用，暂停网络请求等
} else if (status == ReachableViaWiFi) {
NSLog(@"通过 WiFi 连接");
} else if (status == ReachableViaWWAN) {
NSLog(@"通过移动数据连接");
}
}
- (void)dealloc {
[[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self name:kReachabilityChangedNotification object:nil];
[self.reachability stopNotifier];
}
@end
（三）数据缓存
为了减少不必要的网络请求，提高应用程序的性能，可以对网络数据进行缓存。NSURLSession 本身提供了一些缓存策略，如 NSURLRequestUseProtocolCachePolicy、NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData 等。
NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
configuration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;
NSURLSession *customSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration];
此外，还可以手动实现自定义的缓存机制，比如将网络数据存储到本地文件或者数据库中，并在下次请求相同数据时先检查缓存是否存在且有效。
五、使用 AFNetworking 框架进行网络编程
AFNetworking 是一个广泛使用的第三方网络框架，它对 NSURLSession 进行了更高级的封装，提供了更简洁、易用的 API，同时支持多种请求方式、数据解析和缓存策略等。
（一）AFNetworking 的安装
- CocoaPods 安装：在项目的
Podfile文件中添加pod 'AFNetworking'，然后在终端执行pod install命令即可安装。 - 手动安装：从 AFNetworking 的官方 GitHub 仓库下载源代码，将其添加到项目中，并配置相应的依赖。
（二）发送 GET 请求
#import <AFNetworking/AFNetworking.h>
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
[manager GET:@"https://www.example.com/api/data" parameters:nil progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) {
NSLog(@"GET 请求成功: %@", responseObject);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"GET 请求失败: %@", error);
}];
在上述代码中，首先创建了一个 AFHTTPSessionManager 对象，然后通过 GET 方法发送 GET 请求。parameters 参数用于传递请求参数，如果没有参数则设置为 nil。success 和 failure 块分别处理请求成功和失败的情况。
（三）发送 POST 请求
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
NSDictionary *parameters = @{@"param1": @"value1", @"param2": @"value2"};
[manager POST:@"https://www.example.com/api/submit" parameters:parameters progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) {
NSLog(@"POST 请求成功: %@", responseObject);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"POST 请求失败: %@", error);
}];
这里构建了一个包含请求参数的字典，并通过 POST 方法发送 POST 请求。
（四）数据解析与序列化
AFNetworking 支持自动解析多种数据格式，如 JSON、XML 等。默认情况下，它会根据响应的 Content - Type 头信息来选择合适的解析器。对于 JSON 数据，它会自动将响应数据解析为 NSDictionary 或 NSArray。
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
// 设置响应序列化器为 JSON 序列化器
manager.responseSerializer = [AFJSONResponseSerializer serializer];
[manager GET:@"https://www.example.com/api/jsonData" parameters:nil progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) {
if ([responseObject isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
NSDictionary *jsonDict = (NSDictionary *)responseObject;
NSLog(@"解析后的 JSON 字典: %@", jsonDict);
} else if ([responseObject isKindOfClass:[NSArray class]]) {
NSArray *jsonArray = (NSArray *)responseObject;
NSLog(@"解析后的 JSON 数组: %@", jsonArray);
}
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"请求失败: %@", error);
}];
如果需要处理 XML 数据，可以设置响应序列化器为 AFXMLParserResponseSerializer。
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
manager.responseSerializer = [AFXMLParserResponseSerializer serializer];
[manager GET:@"https://www.example.com/api/xmlData" parameters:nil progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, NSXMLParser * _Nullable responseObject) {
// 处理 XML 解析器对象
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"请求失败: %@", error);
}];
（五）网络请求的缓存
AFNetworking 提供了方便的缓存机制。可以通过设置 AFHTTPSessionManager 的 requestSerializer 的 cachePolicy 属性来控制缓存策略。
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
manager.requestSerializer.cachePolicy = NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad;
此外，AFNetworking 还支持自定义缓存，例如使用 AFImageRequestOperation 来缓存图片，通过设置 AFImageCache 来管理图片缓存。
六、Socket 编程基础
除了基于 HTTP 的网络请求，在某些场景下，如实时通信、游戏开发等，需要使用 Socket 进行网络编程。
（一）Socket 概念
Socket 是应用层与传输层之间的接口，它提供了一种网络通信的机制。在 iOS 和 macOS 开发中，可以使用 CFStream 或 GCDAsyncSocket 等框架来进行 Socket 编程。Socket 分为 TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）两种类型。TCP 是面向连接的、可靠的协议，适用于对数据准确性要求高的场景；UDP 是无连接的、不可靠的协议，但传输速度快，适用于对实时性要求高但对数据准确性要求相对较低的场景，如视频流、音频流传输等。
（二）使用 CFStream 进行 TCP Socket 编程
- 创建 CFStream：
CFReadStreamRef readStream;
CFWriteStreamRef writeStream;
CFStreamCreatePairWithSocketToHost(kCFAllocatorDefault, (CFStringRef)@"www.example.com", 80, &readStream, &writeStream);
这里创建了一对 CFReadStream 和 CFWriteStream 用于与指定主机和端口进行通信。
2. 配置和打开流：
CFStreamSetProperty(readStream, kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket, kCFBooleanTrue);
CFStreamSetProperty(writeStream, kCFStreamPropertyShouldCloseNativeSocket, kCFBooleanTrue);
CFStreamOpen(readStream);
CFStreamOpen(writeStream);
设置流的属性并打开流。 3. 读写数据：
char buffer[1024];
CFIndex bytesRead = CFReadStreamRead(readStream, buffer, sizeof(buffer));
if (bytesRead > 0) {
NSString *receivedData = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer length:bytesRead encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"接收到的数据: %@", receivedData);
}
NSString *sendString = @"Hello, Server!";
NSData *sendData = [sendString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
CFIndex bytesWritten = CFWriteStreamWrite(writeStream, [sendData bytes], [sendData length]);
通过 CFReadStreamRead 读取数据，通过 CFWriteStreamWrite 发送数据。
4. 关闭流：
CFStreamClose(readStream);
CFStreamClose(writeStream);
CFRelease(readStream);
CFRelease(writeStream);
（三）使用 GCDAsyncSocket 进行 TCP Socket 编程
- 安装 GCDAsyncSocket：可以通过 CocoaPods 安装，在
Podfile中添加pod 'GCDAsyncSocket'并执行pod install。 - 创建和连接 Socket：
#import <GCDAsyncSocket/GCDAsyncSocket.h>
@interface ViewController () <GCDAsyncSocketDelegate>
@property (nonatomic, strong) GCDAsyncSocket *socket;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];
NSError *error;
[self.socket connectToHost:@"www.example.com" onPort:80 error:&error];
if (error) {
NSLog(@"连接错误: %@", error);
}
}
- 实现代理方法：
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port {
NSLog(@"已连接到服务器: %@:%hu", host, port);
NSString *sendString = @"Hello, Server!";
NSData *sendData = [sendString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[sock writeData:sendData withTimeout:-1 tag:0];
}
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag {
NSString *receivedData = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"接收到的数据: %@", receivedData);
[sock readDataWithTimeout:-1 tag:0];
}
- 关闭 Socket：
- (void)dealloc {
[self.socket disconnect];
}
七、总结网络编程要点与拓展
在 Objective - C 的网络编程中，无论是基于 NSURLSession 的原生网络请求，还是使用 AFNetworking 这样的第三方框架，都需要深入理解网络请求的流程、响应处理以及各种优化策略。同时，Socket 编程为实现实时性较高的网络应用提供了有力手段。在实际开发中，要根据应用的具体需求选择合适的网络编程方式。
在未来的开发中，随着网络技术的不断发展，如 5G 的普及，网络应用对性能和实时性的要求会越来越高。Objective - C 的网络编程也需要不断跟进，例如更高效地处理大数据量的传输、更好地利用新的网络特性等。开发者需要持续关注相关技术的更新，以打造出更优秀的网络应用。同时，安全也是网络编程中至关重要的一环，要注意对网络请求和数据传输进行加密处理，防止数据泄露和恶意攻击。
总之，Objective - C 的网络编程是一个丰富而不断发展的领域，通过深入学习和实践，可以开发出功能强大、稳定高效的网络应用。