iOS 實作 UDP Connectionless

12 min readDec 30, 2023

目錄 1. Socket 1-1 TCP 1-2 UDP 2. CocoaAsyncSocket 2-1 程式碼 2-2 Read 2-3 Write 3. 成果

⦿ Socket
    ⦿ TCP
    ⦿ UDP
⦿ CocoaAsyncSocket
    ⦿ 程式碼
    ⦿ Read
    ⦿ Write
⦿ 成果

Socket

在現代網路 TCP/IP 的架構下，Socket 代表著使用 TCP、UDP 等傳輸層協議做網路溝通時的介面，是基於 BSD（Berkeley Software Distribution）中的 UNIX Socket 發展出的 API。

Socket 在 TCP/IP 架構下分兩類型：

Datagram：Connectionless，基於非連接的資料傳輸（UDP）
Stream：Connection oriented，基於連接的資料傳輸（TCP）

TCP

以 TCP 來說，Socket 分為 Server 與 Client，參照之前兩篇文章。

使用 Arduino 讓 ESP32 搖身一變成為 TCP Server (一)

使用 Arduino 讓 ESP32 搖身一變成為 TCP Server (二)

CocoaAsyncSocket

在 iOS 中，我們可以使用 cocoapods 來管理套件，pod init => open Podfile => 加入 pod ‘CocoaAsyncSocket’ => pod install => 開啟 Project.xcworkspace。

接著，在 Storyboard 加入下面的 UI。

由於 UDP Socket 是基於非連接，所以我們並不需要擔心其中一方的 IP，只需要綁定 Port 即可，接著要有一欄是用來傳送訊息，一欄是用來接收訊息，最後再加個清除訊息，基本功能就差不多了。

程式碼

首先在 VC 的 viewDidLoad 中建立 udpSocket 實例，在主線程使用，設置 delegate 為 self。

import CocoaAsyncSocket

var udpSocket: GCDAsyncUdpSocket!

override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        udpSocket = GCDAsyncUdpSocket(delegate: self,
                                      delegateQueue: .main)
}

就可以在 extension 中使用 delegate function。

extension UDPClientViewController: GCDAsyncUdpSocketDelegate {
    func udpSocket(_ sock: GCDAsyncUdpSocket, didNotConnect error: Error?) {
       if let error = error {
            print("didNotConnect, because of： \(error)")
        }
    }
    
    func udpSocketDidClose(_ sock: GCDAsyncUdpSocket, withError error: Error?) {
        if let error = error {
            print("關閉連接，因為： \(error)")
        }
    }

    func udpSocket(_ sock: GCDAsyncUdpSocket,
                   didReceive data: Data,
                   fromAddress address: Data,
                   withFilterContext filterContext: Any?) {
        print("didReceiveData")
        
        var host: NSString?
        var port: UInt16 = 0
        
        GCDAsyncUdpSocket.getHost(&host, port: &port, fromAddress: address)
        
        let text = String(data: data,encoding: String.Encoding.utf8) ?? "Can't be identified"
        showMessage(dateString() + "\n\"\(host! as String)\" sent: \(text)\n")
    }

    func udpSocket(_ sock: GCDAsyncUdpSocket, didSendDataWithTag tag: Int) {
        print("didSendDataWithTag")
    }
    
    func udpSocket(_ sock: GCDAsyncUdpSocket,
                   didNotSendDataWithTag tag: Int,
                   dueToError error: Error?) {
        print("didNotSendDataWithTag")
    }
    

}

當綁定 Port 後即可開始廣播，所以只需要注意這幾個 function，didNotConnect 跟 didClose，沒辦法建立 Socket 以及 Socket 關閉。

didReceive、didSendDataWithTag、didNotSendDataWithTag，接收、傳送與傳送失敗，就可完成基本的除錯與透過 Socket 溝通。

其實在 GCDAsyncUdpSocketDelegate 中還有一個 function 如下：

    func udpSocket(_ sock: GCDAsyncUdpSocket, didConnectToAddress address: Data) {
        print("didConnectToAddress \(address)")
    }

不過這個例子中我們不會使用到它，暫且忽略吧。

這還沒完，我們還缺少綁定 Port 以及建立 Socket、關閉 Socket 的 function。

@IBAction func bindBtnTapped(_ sender: Any) {
        bindBtn.isSelected = !bindBtn.isSelected
        if bindBtn.isSelected {
            bindBtn.setTitle("Unbind", for: .normal)
            bindBtn.setTitleColor(.black, for: .selected)
            bindSocket()
        } else {
            bindBtn.setTitle("Bind", for: .normal)
            bindBtn.setTitleColor(.white, for: .selected)
            unbindSocket()
        }
}

當按下 bindBtn，我們要去改變 isSelected，而在之前的文章中，我們說過 isSelected 是一個很好辨識狀態的素材，因為如果使用預設的 Button 不對它操作，它將永遠是 false。

改變 isSelected 後，也跟著改變操作，因為在這個套件中我們並不能同時綁定兩個 Port，所以關於操作的生命週期需要相當注意，綁定後不得再綁定，所以綁定後，Button 變成需解綁的狀態。

以及如果 View Controller 要消失時，我們必須要解綁，所以在 viewWillDisappear 中加入如下：

override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {
        super.viewWillDisappear(animated)
        unbindSocket()
}

接著，我們先來看看 bindSocket()。

        guard let text = portTextField.text,
              let port = UInt16(text) else { return }
        
        do {
            try udpSocket.bind(toPort: port)
            showMessage(dateString())
            showMessage("已經綁定 Port: \(port)")
            showMessage(separateLine)
            
        } catch(let error) {
            print(error)
        }
        
        do {
            try udpSocket.enableBroadcast(true)
            print("Broadcast")
            
        } catch {
            print("can't broadcast")
        }
        
        do {
            try udpSocket.beginReceiving()
            print("begin receiving...")
        } catch {
            print("receiving is not in process.")
        }
        
        view.endEditing(true)

確保 Port 欄位是能夠合法轉換成 UInt16 後，將 Socket 綁定這個 Port，接著讓 Socket 可以廣播，以及可以開始接收訊息。

然後是與 bind 相對的 unbindSocket()。

func unbindSocket() {
        if udpSocket != nil && udpSocket.isClosed() == false {
            udpSocket.close()
        }
}

如果 Socket 不是 nil，並且尚未 closed，我們才讓它 close。

幾乎快完成了！再加把勁。

Read

Read 我們在 delegate function 裡面做了。

Write

Write 我們必須在 Send Button 裡做。

@IBAction func sendBtnTapped(_ sender: Any) {
        let data = messageTextField.text?.data(using: .utf8)
        udpSocket.send(data!,
                       toHost: ip,
                       port: UInt16(portTextField.text!)!,
                       withTimeout: -1,
                       tag: 0)
        view.endEditing(true)
}

因為是廣播，所以這個 ip 位址是 “255.255.255.255”，Port 當然是前面綁定的 Port，這裡直接 umwarp 沒關係，因為前面是 Port 合法才做綁定。

完成了！

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繼續閱讀｜回目錄

成果

當我們綁定 8088 Port，就可以開始向內網綁定這個 Port 的其他人發送廣播訊息。

而實際上也會發給自己，這邊看到 IP 是 192.168.1.186，不過卻有兩則訊息，一個是 ::ffff:192.168.1.186，一個是 192.168.1.186，後者是 IPv4，前者是 IPv4 的映射，即是 IPv6（IPv4-mapped IPv6），這表示說這個廣播是 IPv4 與 IPv6 皆適用，並不能算是廣播兩次。

如果我們使用另外一個設備廣播，會接到如下訊息。