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【转】iOS中流(Stream)的使用

时间:2017-01-09 22:11:23      阅读:99      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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转自:http://southpeak.github.io/blog/2014/07/17/ioszhong-liu-stream-de-shi-yong/

流提供了一种简单的方式在不同和介质中交换数据,这种交换方式是与设备无关的。流是在通信路径中串行传输的连续的比特位序列。从编码的角度来看,流是单向的,因此流可以是输入流或输出流。除了基于文件的流外,其它形式的流都是不可查找的,这些流的数据一旦消耗完后,就无法从流对象中再次获取。

在Cocoa中包含三个与流相关的类:NSStream、NSInputStream和NSOutputStream。NSStream是一个抽象基类,定义了所有流对象的基础接口和属性。NSInputStream和NSOutputStream继承自NSStream,实现了输入流和输出流的默认行为。下图描述了流的应用场景:

技术分享

从图中看,NSInputStream可以从文件、socket和NSData对象中获取数据;NSOutputStream可以将数据写入文件、socket、内存缓存和NSData对象中。这三处类主要处理一些比较底层的任务。

流对象有一些相关的属性。大部分属性是用于处理网络安全和配置的,这些属性统称为SSL和SOCKS代理信息。两个比较重要的属性是:

  1. NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey:允许输出流查询写入到内存的数据
    NSStreamFileCurrentOffsetKey:允许操作基于文件的流的读写位置



可以给流对象指定一个代理对象。如果没有指定,则流对象作为自己的代理。流对象调用唯一的代理方法stream:handleEvent:来处理流相关的事件:

  1. 对于输入流来说,是有可用的数据可读取事件。我们可以使用read:maxLength:方法从流中获取数据
    对于输出流来说,是准备好写入的数据事件。我们可以使用write:maxLength:方法将数据写入流



Cocoa中的流对象与Core Foundation中的流对象是对应的。我们可以通过toll-free桥接方法来进行相互转换。NSStream、NSInputStream和NSOutputStream分别对应CFStream、CFReadStream和CFWriteStream。但这两者间不是完全一样的。Core Foundation一般使用回调函数来处理数据。另外我们可以子类化NSStream、NSInputStream和NSOutputStream,来自定义一些属性和行为,而Core Foundation中的流对象则无法进行扩展。

上面主要介绍了iOS中流的一些基本概念,我们下面将介绍流的具体使用,首先看看如何从流中读取数据。

从输入流中读取数据

从一个NSInputStream流中读取数据主要包括以下几个步骤:

  1. 从数据源中创建和初始化一个NSInputStream实例
    将流对象放入一个run loop中并打开流
    处理流对象发送到其代理的事件
    当没有更多数据可读取时,关闭并销毁流对象。
    准备流对象



要使用一个NSInputStream,必须要有数据源。数据源可以是文件、NSData对象和网络socket。创建好后,我们设置其代理对象,并将其放入到run loop中,然后打开流。代码清单1展示了这个准备过程.

代理清单1

 
复制代码
  1. - (void)setUpStreamForFile:(NSString *)path
  2. {
  3.     NSInputStream *inputStream = [[NSInputStream alloc] initWithFileAtPath:path];
  4.     inputStream.delegate = self;
  5.     [inputStream scheduleInRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  6.     [inputStream open];
  7. }



在流对象放入run loop且有流事件(有可读数据)发生时,流对象会向代理对象发送stream:handleEvent:消息。在打开流之前,我们需要调用流对象的scheduleInRunLoop:forMode:方法,这样做可以避免在没有数据可读时阻塞代理对象的操作。我们需要确保的是流对象被放入正确的run loop中,即放入流事件发生的那个线程的run loop中。

处理流事件

打开流后,我们可以使用streamStatus属性查看流的状态,用hasBytesAvailable属性检测是否有可读的数据,用streamError来查看流处理过程中产生的错误。

流一旦打开后,将会持续发送stream:handleEvent:消息给代理对象,直到流结束为止。这个消息接收一个NSStreamEvent常量作为参数,以标识事件的类型。对于NSInputStream对象,主要的事件类型包括NSStreamEventOpenCompleted、NSStreamEventHasBytesAvailable和NSStreamEventEndEncountered。通常我们会对NSStreamEventHasBytesAvailable更感兴趣。代理清单2演示了从流中获取数据的过程

代理清单2

 
复制代码
  1. - (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
  2. {
  3.     switch (eventCode) {
  4.         case NSStreamEventHasBytesAvailable:
  5.         {
  6.             if (!data) {
  7.                 data = [NSMutableData data];
  8.             }
  9.             uint8_t buf[1024];
  10.             unsigned int len = 0;
  11.             len = [(NSInputStream *)aStream read:buf maxLength:1024];  // 读取数据
  12.             if (len) {
  13.                 [data appendBytes:(const void *)buf length:len];
  14.             }
  15.         }
  16.             break;
  17.     }
  18. }



当NSInputStream在处理流的过程中出现错误时,它将停止流处理并产生一个NSStreamEventErrorOccurred事件给代理。我们同样的上面的代理方法中来处理这个事件。

清理流对象

当NSInputStream读取到流的结尾时,会发送一个NSStreamEventEndEncountered事件给代理,代理对象应该销毁流对象,此过程应该与创建时相对应,代码清单3演示了关闭和释放流对象的过程。

代理清单3

 
复制代码
  1. - (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
  2. {
  3.     switch (eventCode) {
  4.         case NSStreamEventEndEncountered:
  5.         {
  6.             [aStream close];
  7.             [aStream removeFromRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  8.             aStream = nil;
  9.         }
  10.             break;
  11.     }
  12. }



写入数据到输出流

类似于从输入流读取数据,写入数据到输出流时,需要下面几个步骤:

  1. 使用要写入的数据创建和初始化一个NSOutputStream实例,并设置代理对象
    将流对象放到run loop中并打开流
    处理流对象发送到代理对象中的事件
    如果流对象写入数据到内存,则通过请求NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey属性来获取数据
    当没有更多数据可供写入时,处理流对象



基本流程与输入流的读取差不多,我们主要介绍不同的地方

数据可写入的位置包括文件、C缓存、程序内存和网络socket。

  1. hasSpaceAvailable属性表示是否有空间来写入数据
    在stream:handleEvent:中主要处理NSStreamEventHasSpaceAvailable事件,并调用流的write:maxLength方法写数据。代码清单4演示了这一过程。
    如果NSOutputStream对象的目标是应用的内存时,在NSStreamEventEndEncountered事件中可能需要从内存中获取流中的数据。我们将调用NSOutputStream对象的propertyForKey:的属性,并指定key为NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey来获取这些数据。



代理清单4
- (void)stream:(NSStream *)aStream handleEvent:(NSStreamEvent)eventCode
{
    switch (eventCode) {
        case NSStreamEventHasSpaceAvailable:
        {
            uint8_t *readBytes = (uint8_t *)[data mutableBytes];
            readBytes += byteIndex;
            int data_len = [data length];
            unsigned int len = (data_len - byteIndex >= 1024) ? 1024 : (data_len - byteIndex);
            uint8_t buf[len];

            (void)memcpy(buf, readBytes, len);

            len = [aStream write:(const uint_8 *)buf maxLength:len];
            byteIndex += len;
            break;
        }
    }
}


这里需要注意的是:当代理接收到NSStreamEventHasSpaceAvailable事件而没有写入任何数据到流时,代理将不再从run loop中接收该事件,直到NSOutputStream对象接收到更多数据,这时run loop会重启NSStreamEventHasSpaceAvailable事件。

流的轮循处理

在流的处理过程中,除了将流放入run loop来处理流事件外,还可以对流进行轮循处理。我们将流处理数据的过程放到一个循环中,并在循环中不断地去询问流是否有可用的数据供读取(hasBytesAvailable)或可用的空间供写入(hasSpaceAvailable)。当处理到流的结尾时,我们跳出循环结束流的操作。

具体的过程如代码清单5所示

代码清单5

 
复制代码
  1. - (void)createNewFile {
  2.     NSOutputStream *oStream = [[NSOutputStream alloc] initToMemory];
  3.     [oStream open];
  4.     ???uint8_t *readBytes = (uint8_t *)[data mutableBytes];
  5.     uint8_t buf[1024];
  6.     int len = 1024;
  7.     while (1) {
  8.         if (len == 0) break;
  9.         if ([oStream hasSpaceAvailable])
  10.         {
  11.             (void)strncpy(buf, readBytes, len);
  12.             readBytes += len;
  13.             if ([oStream write:(const uint8_t *)buf maxLength:len] == -1)
  14.             {
  15.                 [self handleError:[oStream streamError]];
  16.                 break;
  17.             }
  18.             [bytesWritten setIntValue:[bytesWritten intValue]+len];
  19.             len = (([data length] - [bytesWritten intValue] >= 1024) ? 1024 : [data length] - [bytesWritten intValue]);
  20.         }
  21.     }
  22.     NSData *newData = [oStream propertyForKey:NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey];
  23.     if (!newData) {
  24.         NSLog(@"No data written to memory!");
  25.     } else {
  26.         [self processData:newData];
  27.     }
  28.     [oStream close];
  29.     [oStream release];
  30.     oStream = nil;
  31. }



这种处理方法的问题在于它会阻塞当前线程,直到流处理结束为止,才继续进行后面的操作。而这种问题在处理网络socket流时尤为严重,我们必须等待服务端数据回来后才能继续操作。因此,通常情况下,建议使用run loop方式来处理流事件。

错误处理

当流出现错误时,会停止对流数据的处理。一个流对象在出现错误时,不能再用于读或写操作,虽然在关闭前可以查询它的状态。

NSStream和NSOutputStream类会以几种方式来告知错误的发生:

 
复制代码
  1. 如果流被放到run loop中,对象会发送一个NSStreamEventErrorOccurred事件到代理对象的stream:handleEvent:方法中
  2. 任何时候,可以调用streamStatus属性来查看是否发生错误(返回NSStreamStatusError)
  3. 如果在通过调用write:maxLength:写入数据到NSOutputStream对象时返回-1,则发生一个写错误。



一旦确定产生错误时,我们可以调用流对象的streamError属性来查看错误的详细信息。在此我们不再举例。

设置Socket流

在iOS中,NSStream类不支持连接到远程主机,幸运的是CFStream支持。前面已经说过这两者可以通过toll-free桥接来相互转换。使用CFStream时,我们可以调用CFStreamCreatePairWithSocketToHost函数并传递主机名和端口号,来获取一个CFReadStreamRef和一个CFWriteStreamRef来进行通信,然后我们可以将它们转换为NSInputStream和NSOutputStream对象来处理。

具体的处理流程我们会在后期详细讨论。

参考

Stream Programming Guide

【转】iOS中流(Stream)的使用

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