从零开发一个即时通讯APP

前言

这是我的毕业设计。刚开始确定这个课题的时候是因为以前有稍微研究过一些XMPP协议,在这个基础上做起来应该不难。然后开始选技术的时候还有半年,我想为什么不从更底层做起呢!那就不用XMPP,当时接触过相关的即时通讯技术还有WebSocket,那为什么直接从更底层的Socket开始封装呢
服务端就用Go语言吧,用来做IM服务器和HTTP服务器都很好。

技术选型

既然是基于Socket,iOS端我并不准备中C语言的Socket开发封装起,而是使用一个第三方库CocoaAsyncSocket。XMPP的iOS framework也是从这个库开始封装。而Go语言的IM服务端则直接使用原生开发即可,无论是UDP还是TCP都已经封装的很好。
HTTP服务器使用的框架是Gin,已经相当成熟,可以用于大型服务端的开发了。
关于传输的数据格式,XMPP使用的是XML,但是体积太大,冗余过多不必要的数据,考虑了很久好像也没必要自己封装二进制的数据格式,我用的是Google的protocol buffer。HTTP服务器还是使用JSON。
我还需要存储客户端的IP地址,由于需要快速读写,我使用的是Redis。
AccessToken验证方式使用的是JSON Web Token(JWT)

实现思路

我的想法是使用UDP Socket来传输数据,至于为什么使用UDP呢,一开始的想法是UDP比TCP快,虽然可能会丢包但是可以试着优化。关于使用UDP来做IM这个想法也被一些大神喷过,但是这都是我自己的想法,就这样做着先。
使用UDP会丢包,所以我想需要一个回执机制,接收端收到了消息后就给发送端发送一个回执,这个回执包括这条消息的ID,如果发送方过一段时间还没有接受到回执的时候则重新发送。而且这个回执还不能丢,所以我使用TCP来发送回执。
UDP是无连接性的,还是要使用TCP来连接服务端,表明登录状态。所以TCP的作用是连接和发送回执。
具体思路是当客户端登录和重新连接的时候,客户端使用UDP Socket绑定端口,然后使用TCP Socket来发送UDP 地址给服务端,服务端把用户的ID和UDP地址存进Redis,等发送方发送的消息包含接收端的用户ID,服务端再从Redis取出接收方的UDP地址进行转发。
发送图片我是这样实现的,我会把图片上传到七牛云,发图片的URL来发送,接收端只需要使用URL来加载图片即可

简单封装一个通讯协议

就叫简单的即时通讯协议,Simple Instant Messaging Protocol,简称SIMP
我想是基于连接的,所以一个用户对应一个 SIMPConnection,每一个SIMPConnection是一个单例,使用代理进行回调

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- (BOOL)connectionToRemoteHost:(NSString *)host port:(NSInteger)port forUser:(NSString *)userID;

连接需要用户ID和服务器的地址和端口
在连接的时候就创建TCP和UDP Socket 进行连接,TCP Socket要发送连接的数据,包括UDP Socket的地址

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- (BOOL)connectionToRemoteHost:(NSString *)host port:(NSInteger)port forUser:(NSString *)userID {
self.host = host;
self.port = port;
self.userID = userID;
self.tcpSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0)];
self.udpSocket = [[GCDAsyncUdpSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];
return [self connect];
}

- (BOOL)connect {
NSError *error;
BOOL tcpSuccess = [self.tcpSocket connectToHost:self.host onPort:self.port error:&error];
CheckError(@"TCPSocketConnectToHost", &error);


BOOL udpSuccess = [self.udpSocket connectToHost:self.host onPort:self.port + 1 error:&error];

CheckError(@"UDPSocketConnectToHost", &error);
[self.udpSocket beginReceiving:&error];
CheckError(@"beginReceiving", &error);

[self sendConnectData];
return tcpSuccess && udpSuccess;
}

还有封装一个 SIMPMessage 里面包含protobuf的数据
我的protobuf数据是这样的,版本,消息的ID,时间,文字内容,图片URL,发送方的ID和接收方的ID,消息类型,图片的比例

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syntax = "proto3";
message Message {
float version = 1;
uint64 messageId = 2;
uint64 time = 3;
string content = 4;
string imageURL = 5;
string fromUser = 6;
string toUser = 7;
MessageType type = 8;
float imageScale = 9;
enum MessageType {
TEXT = 0;
IMAGE = 1;
AUDIO = 2;
CONNECT = 3;
RECEIPT = 4;
}
}

还有消息队列,群聊等一些我已经有想法但是还没实现的功能
架构
关于整个APP的流程如下

关于iOS端,使用了MVVM设计模式结合RAC,在Controller里面只需要组合一下视图和布局,绑定数据即可,把处理数据和大部分逻辑都放在了ViewModel里面,结构还算清晰。
关于数据管理,我使用了一个Redux思想的全局数据调度中心,实现了单向数据流,数据的持久化等。数据持久化用到了FMDB。但是大部分代码是一个大神写的,很屌。

效果和下一步

目前实现传输文字和图片,好友添加还是在后台添加(前端还没做),动态模块等。

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Demo

先上传到了github,目前功能还不完善,还会持续开发
https://github.com/AscenZ/Hey