从零开发一个即时通讯 APP

发表于 2017-06-20 更新于 2026-07-04 分类于学习笔记

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，那为什么不直接从更底层的 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 端我并不准备从 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 都已经封装得很好。
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收到回执，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，发送图片的 URL，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。
我想的是基于连接的，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。

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

连接需要用户 ID、服务器地址和端口。
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。

- (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 ID、时间、文字内容、图片 URL、发送方 ID、接收方 ID、消息类型、图片比例。

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。