基于 CocoaAsyncSocket 实现的底层网络通信系统，来源于即时通讯领域实际工作经验（已脱敏）。展示了从小型项目单 TCP 架构，逐步演进为适用于中大型项目多路复用架构的过程，包含协议设计、架构解耦、高并发优化等核心实践。
个人利用非工作时间整理，持续更新中... 🚀
- 即学即用：整体系统经过生产环境验证，对应小、中、大型项目有不同的设计方案。（亿级流量暂无实际经验）
- 深度解耦：企业级架构设计，模块可插拔
- 性能保障：支持万级并发，内置线程安全模型
按需使用，快速定位需求
| 需求分类 | 将会实现的功能 | 常用场景 |
|---|---|---|
| 网通通信核心 | TCP连接管理、心跳保活、断线重连、TLS安全传输 | 即时通讯IM、IoT设备管理 |
| 协议设计 | 自定义二进制协议（魔数+CRC32+TLV结构）、Protobuf兼容、数据压缩 | 高吞吐、低延迟场景 |
| 高并发优化 | 多路复用连接池（支持10k+并发）、GCD多读单写模型、零拷贝传输优化 | 实时数据同步、高并发消息推送 |
| 现代企业级架构 | VIPER分层架构+注入式解耦框架（Typhoon）实现的聊天UI界面、IM防腐层设计 | 大型项目长期维护 |
| 可靠传输 | ACK/NACK 确认机制、超时重传、自适应动态心跳 | 弱网环境、可靠级传输 |
| 阶段 | 方案 | 适用场景 | 关键特性 |
|---|---|---|---|
| TJPConcurrentNetworkManager | 单 TCP 通道 | 小型项目/中型项目早期 | 心跳保活、断线重连、协议解析、线程安全 |
| TJPNetworkManagerFinal | 中心管理+会话自治 | 中大型项目 | 多路复用连接池、状态机驱动、VIPER业务层、动态策略配置 |
- 1KB 数据包吞吐测试：12,000 pps (9.6 Gbps)
- 1MB 大包传输延迟：平均 70ms（含完整往返校验）
- 10k 并发连接：内存占用 2.3GB（216B/连接）
- 同时传输消息：线程切换耗时占比 < 3%
- 60% 丢包环境：消息平均到达时延 1.25s
- 80% 带宽限制：吞吐量保持理论值 90%
- 传统
NSMutableData：碎片率约 12% - 当前环形缓冲区：碎片率约 2.1%
高性能单 TCP 通信模块（生产环境验证）
- 核心特性
- 连接管理：TLS 支持 + 单连接管理
- 协议解析：定长头部 + TLV协议 + CRC32校验
- 健壮机制：指数退避重连 + 心跳保活（15s间隔/30s超时）
- 线程安全：串行队列资源管理
- 容错设计：ACK确认重试 + 随机抖动防惊群
日均10w+连接验证 | 单元测试覆盖率>90%
- 架构亮点
- 中心协调器：动态扩容 + 故障隔离
- 会话自治模型：独立状态机 + 自适应心跳
- 安全协议栈：二进制协议设计 + TLS加密
Objective-C 接入示例
// 1. 初始化配置
NSString *host = @"127.0.0.1";
uint16_t port = 12345;
TJPNetworkConfig *config = [TJPNetworkConfig configWithHost:host port:port maxRetry:5 heartbeat:15.0];
// 2. 创建会话（中心协调器自动管理）
TJPConcreteSession *session = [[TJPNetworkCoordinator shared] createSessionWithConfiguration:config];
// 3. 连接服务器
[self.session connectToHost:host port:port];
// 4. 发送消息
NSData *messageData = [@"Hello World" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[session sendData:messageData];Swift 接入示例
// 1. 初始化配置
let host = "127.0.0.1"
let port: UInt16 = 12345
let config = TJPNetworkConfig(host: host, port: port, maxRetry: 5, heartbeat: 15.0)
// 2. 创建会话（中心协调器自动管理）
let session = TJPNetworkCoordinator.shared.createSession(with: config)
// 3. 连接服务器
session.connectToHost(host, port: port)
// 4. 发送消息
let message = "Hello World"
if let messageData = message.data(using: .utf8) {
session.sendData(messageData)
}中大型应用分层解耦设计解决方案
- 架构优势
- 模块化设计：协议通信 + 依赖解耦
- 完整链路演示：View → Presenter → Interactor → Router
- 响应式编程：ReactiveCocoa 数据驱动
- 可测试性：天然支持依赖注入
- 灵活路由：Push/Present/Modal自由组合
如需更进一步对接状态管理框架、状态机、权限控制等高级功能，也可在现有架构基础上自然延展。
- AOP切面日志：多参数方法监听崩溃，问题已定位，后期修复。
- v1.0.0：网络框架基础核心功能基本完成、生产级VIPER架构演示完成
- v1.0.1：修复了因libffi编译导致无法在模拟器运行的问题
- v1.1.0：新增全链路追踪、关键指标采集（网络质量/成功率/延迟）并添加演示Demo，引入序列号分区机制，整体逻辑优化
- 心跳保活增强：运营商NAT超时适配
- 防拦截策略：运营商级心跳包伪装
- 连接保持：智能心跳间隔动态调整
- 连接池优化：智能资源分配
- 分包策略升级：大文件分片传输
- QoS保障：流量优先级控制
- 弱网对抗：智能降级策略
- 错误恢复：多级故障回滚
- 协议演进：可靠UDP传输
✨ 持续迭代中，期待您的 Star 关注！ ✨
- IM防腐层整理、聊天界面整理、可靠UDP协议、消息可靠传输、多级ACK响应机制...
螺旋式进阶学习：
项目采用 螺旋式进阶方式，从Demo演示到生产级代码，从单体架构演进至多路复用设计。每个阶段都配有对应的 设计思路文档，注释友好，结合实际开发经验和理论知识，逐步深入 iOS TCP网络的核心技术以及现代化架构设计。
Socket通信模块架构
+--------------------------+
| Network Layer |
| (CocoaAsyncSocket wrapper)|
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| SocketManager |
| (Connection, Heartbeat) |
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| Message Handler |
| (Message Parsing, Packets)|
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| Protocol Layer |
| (Custom Protocol Logic) |
+--------------------------+
通过实现完整的TCP状态机，掌握TCP协议的核心机制：
- 三次握手：在客户端与服务器之间建立可靠连接。
- 慢启动：在网络连接初期，逐渐增加传输速率以避免拥塞。
- 快速重传：在数据包丢失时，通过快速重传机制提高网络可靠性和数据传输效率。
- ACK/NACK机制：保证数据的可靠传输，客户端和服务器交换确认包。
- 超时重传机制：数据包未收到确认时，执行超时重传，确保数据传输的可靠性。
实现连接池技术，能够在同一时刻管理多个并发连接，满足高并发需求：
- 支持 10k+ 并发连接。
- 提高连接的复用效率，减少连接的创建和销毁次数，降低资源消耗。
在iOS项目中，采用VIPER架构模式进行分层设计，提高系统的可维护性和扩展性：
- 分层架构：将网络层、业务逻辑层和UI层解耦，提升代码可维护性。
- Typhoon注入式框架：使用Typhoon框架进行依赖注入，减少类之间的耦合，便于单元测试和功能扩展。
+-----------------+ +------------------+ +-----------------+
| | | | | |
| View | <--> | Presenter | <--> | Interactor |
| (UI Components) | | (Coordinator) | | (Business Logic)|
| | | | | |
+-----------------+ +------------------+ +-----------------+
^ |
| |
+----------------+ +---------------------+
| Entity | | Router |
| (Data Models) | | (Navigation Logic) |
+----------------+ +---------------------+
实现面向切面编程（AOP）：
- 通过切面方式AOP，为网络请求和响应逻辑增加额外的功能，如日志记录、错误处理等。
- 编程语言：Objective-C
- 工具：Xcode，Wireshark，Charles
- 网络协议：TCP，UDP，HTTP，HTTPS
- 其他技术：SSL/TLS，Socket编程，GCD，Protocol Buffers，VIPER架构，Typhoon框架，AOP
- 《计算机网络：自顶向下方法》
- 《TCP/IP详解》
- iOS官方文档：Networking Frameworks
- CocoaAsyncSocket - 一个常用的iOS Socket编程库，用于处理TCP和UDP协议的网络编程。
- Wireshark - 网络协议分析工具，帮助开发者监控和分析网络通信数据，调试网络层问题。
- Charles Proxy - 网络请求调试工具，适用于捕获、分析和调试HTTP/HTTPS请求。
- Typhoon - 一个依赖注入框架，用于iOS项目中管理对象依赖，帮助解耦组件，提升代码可维护性、可测试性。通过Typhoon可以实现清晰的依赖关系管理，支持生产级应用中的架构设计。
- Reachability - 非常常用的网络状态监听库，用来检测设备当前的网络连接状态。
- libffi - 一个用于实现外部函数接口（FFI，Foreign Function Interface）的开源库，它提供了一种在运行时调用外部函数的方式，特别是对于动态语言和静态编译语言之间的交互。
- ReactiveObjC - 一个响应式编程库，用于简化异步事件流的处理和管理，广泛用于 iOS 和 macOS 开发中。
- MJRefresh - 一个常用的下拉刷新与上拉加载更多的库，提供丰富的自定义选项，用于处理 UITableView 和 UICollectionView 的刷新功能。
- DZNEmptyDataSet - 一个简洁的空数据视图展示库，适用于 UITableView 和 UICollectionView，当数据为空时提供漂亮的占位视图。
- TCP/IP详解在线教程 - 一份详尽的TCP/IP协议教程，涵盖了从基础到高级的各个方面。
- Apple iOS Network Programming Guide - 苹果官方的iOS网络编程指南，介绍了iOS中的网络编程技术和API。
iOS-Network-Stack-Dive
# 项目结构构思（后续会根据实际情况调整）
iOS-Network-Stack-Dive/
├── Docs/ # 文档
│ ├── ArchitectureExtensions/
│ │ └── AspectLoggerDesign.md
│ ├── CoreNetworkStackDoc/
│ │ ├── 协议流程解析图.jpg
│ │ ├── 单元测试用例文档
│ │ ├── ProtocolParseDesign.md
│ │ ├── TJPNetworkManagerV2Design.md
│ │ └── TJPNetworkV3FinalDesign.md
│ ├── VIPER-Integration/
│ │ ├── VIPER-Design.md
│ │ └── VIPER-RouterGuide.md
│ └── RFC/ # 协议标准文档
│ ├── RFC793-TCP.pdf
│ └── RFC768-UDP.pdf
├── Labs/
│ ├── NetworkFundamentals/
│ │ ├── Lab1-Socket-API/ # Socket实践
│ │ └── Lab2-NSStream-Analysis/ # 流解析实验
│ └── AdvancedLabs/
│ ├── CustomProtocol-Lab/ # 协议设计沙盒
│ └── WeakNetwork-Simulation/ # 弱网模拟测试
├── ArchitectureExtensions/
│ ├── VIPER-Integration/ # 生产级VIPER架构
│ │ ├── NetworkService/ # 网络服务层
│ │ │ ├── ConnectionManager/ # 连接池管理
│ │ │ └── ProtocolAdapter/ # 协议适配器
│ │ └── DI Container/ # 依赖注入实现
│ └── AOP/
│ │ └── LoggingAspect/ # 日志追踪切面
│ └── NetworkMonitor/ # 网络监控
├── CoreNetworkStack/
│ ├── TransportLayer/ # 传输层实现
│ │ ├── TCP-State-Machine/ # TCP状态机实现
│ │ └── Reliable-UDP/ # 可靠UDP实现
│ └── ProtocolLayer/
│ ├── BinaryProtocol/ # 自定义二进制协议
│ │ ├── Encoder-Decoder/ # 编解码器
│ │ └── CRC-Checker/ # 校验模块
│ └── Security/
│ ├── KeyExchange/ # 密钥交换
│ └── PacketEncryption/ # 数据加密
├── Tools/
│ ├── NetworkDebugger/ # 网络调试工具集
│ │ ├── PacketSniffer/ # 抓包分析器
│ │ └── LatencySimulator/ # 延迟模拟器
│ └── CI-Scripts/
│ ├── CoverageReport # 覆盖率检测
│ └── MemoryChecker # 内存检测
└── ProductionBridge/
├── CaseStudy-WeChat.pcapng # 协议抓包分析
└── VIPER-Sample/ # 真实项目代码片段
└── MessageModule/ # 消息模块实现
欢迎**任何开发者贡献代码、改进文档、提出意见和建议！！！**如果你有关于iOS网络栈的实践经验或心得，欢迎提交PR来丰富本项目。
本项目遵循 MIT 许可证，详细信息请查看 LICENSE 文件。
本项目不仅涵盖 TCP/UDP 通信、协议解析、网络优化 等底层技术，还涉及 现代化架构设计、高并发处理、网络安全 等企业级应用场景。
通过 螺旋式进阶学习，你将逐步掌握 iOS 网络通信的核心技术，并能在 生产环境 中 高效开发、优化即时通讯系统。
适合作为iOS开发者的网络层技术进阶指南。
本项目仅供个人学习、研究和交流使用，不得用于 商业用途。根据 MIT 许可证，您可以自由使用、修改、分发和出售本项目，但强烈建议您不要将其直接用于商业产品或服务中，如果您计划将项目用于商业用途，本项目作者不承担责任。
本项目遵循 MIT 许可证。在分发本项目的修改版本或源代码时，请保留原始版权声明和许可证文件。
所有相关的知识产权和版权归原作者所有，除非明确授予许可，否则不得将其用于任何不符合许可证条款的目的。
本项目涉及网络通信和消息传输功能，请确保您的使用符合 数据隐私法律和规定，特别是当您处理个人敏感数据时。
本项目不对任何因使用过程中涉及到的数据泄露、隐私侵犯或安全事件承担责任。
本项目是一个开源学习工具，不保证其完整性和稳定性，因此在用于生产环境时，可能存在数据丢失、通信中断等风险。请确保在使用前进行充分测试，并自行承担使用本项目可能带来的风险。
本项目不得用于任何形式的 恶意攻击、网络滥用、未经授权的数据访问 等活动。
项目使用者应遵守当地的法律和法规，确保使用本项目不会违反任何国家或地区的网络安全法律。