从零开发一个即时通讯APP

发表于 2017-06-20 更新于 2024-01-02 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

1	- (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

- (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

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。