Cocoa 网络编程

Cocoa 中网络编程层次结构分为三层,自上而下分别是:

  • Cocoa 层:NSURL,Bonjour,Game Kit,WebKit
  • Core Foundation 层:基于 C 的 CFNetwork 和 CFNetServices
  • OS 层:基于 C 的 BSD socket

这里主要介绍处于 Cocoa 层的基于 NSURL 的一系列方法。在 iOS7 之前,主要使用的网络编程 API 是 NSURLConnection 一族的类,在 iOS7 之后苹果引入了 NSURLSession 类族,用于替代 NSURLConnection。

注意:在 Xcode 7 / iOS 9.0 中苹果正式废弃了 NSURLConnection 系列 API,并建议开发者尽快迁移到 NSURLSession。因此下面有关 NSURLConnection 的内容仅作为参考使用。

NSURLConnection

CoreFoundation 中提供了一个类 NSURLConnection ,用于处理用户的网络请求,NSURLConnection 基本可以满足我们大多数的网络请求操作。NSURLConnection 本身并不能单独使用,需要与一族网络通信有关的类进行协同工作,包括 NSURLRequest, NSURLResponse,NSURLCache 等等。

基本的请求操作

同步请求,使用 sendAsynchronousRequest 方法

  1. +(NSData*)sendSynchronousRequest:(NSURLRequest*)request
  2. returningResponse:(NSURLResponse**)response
  3. error:(NSError**)error;

这个同步请求是阻塞的,并且不可以中途 cancel 掉。我们可以将同步请求放到主线程之外的线程中,执行效果也会类似于异步,比如放到 GCD 的 dispatch_async 里面执行。

异步请求,使用 sendAsynchronousRequest

  1. +(void)sendAsynchronousRequest:(NSURLRequest*) request
  2. queue:(NSOperationQueue*) queue
  3. completionHandler:(void(^)(NSURLResponse* response,NSData* data,NSError* connectionError)) handler;

这个异步请求是非阻塞的,异步执行后把结果通过 block 回调回来,不能中途 cancel 掉

异步请求,使用委托

首先初始化请求:

  1. -(id)initWithRequest:(NSURLRequest*)request delegate:(id)delegate;

然后根据需要在 delegate 类(NSURLConnectionDataDelegate协议)里面实现下列代理函数,获取异步请求的返回的数据与结果

  1. -(void)connection:(NSURLConnection*)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse*)response
  2. -(void)connection:(NSURLConnection*)connection didReceiveData:(NSData*)data
  3. -(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection*)connection
  4. -(void)connection:(NSURLConnection*)connection didFailWithError:(NSError*)error

这个异步请求是非阻塞的,异步执行后把返回的数据与结果通过 delegate 函数回调回来,可以使用 cancel 中途取消。

将请求放到后台线程

上面提到的 NSURLConnection 的异步方法实际上还是跑在主线程当中,在主线程中执行网络操作会带来两个问题:

  1. 尽管在网络连接过程中不会对主线程造成阻塞,但是 delegate 的回调方法还是在主线程中执行的。如果我们在回调方法中(特别是 completion 回调)中进行了大量的耗时操作,仍然会造成主线程的阻塞。
  2. NSURLConnection 默认会跑在当前的 runloop 中,并且跑在 Default Mode,当用户执行滚动的 UI 操作时会发生 runloop mode 的切换,也就导致了 NSURLConnection 不能及时执行和完成回调。

为了解决这些问题,我们可以让整个 NSURLConnection 都在后台线程中执行。

怎么做?

简单地把start函数放到后台的 queue 中是不行的,像下面这样:

  1. dispatch_async(connectionQueue,^{
  2. NSMutableURLRequest*request =[[NSMutableURLRequest alloc] init];
  3. [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];
  4. NSURLConnection*connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];// 没有设置 startImmediately 为 NO,会立即开始
  5. //[connection start]; 这一句没有必要写,写了也一样不能 work。
  6. });

因为 dispatch_async 开出的线程中,默认 runloop 没有执行,因此线程会立即结束,来不及调用回调方法。我们可以添加代码让 runloop 跑起来:

  1. dispatch_async(connectionQueue,^{
  2. NSMutableURLRequest*request =[[NSMutableURLRequest alloc] init];
  3. [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];
  4. NSURLConnection*connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];
  5. [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  6. });

这样回调函数才能够被调用,但是这样又带来一个问题,这个线程中 runloop 会一直跑着,导致这个线程也一直不结束,为了让所在线程在完成任务时正确释放掉,我们可以这样做:

  1. dispatch_async(connectionQueue,^{
  2. NSMutableURLRequest*request =[[NSMutableURLRequest alloc] init];
  3. [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];
  4. NSURLConnection*connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];
  5. while(!self.finished){
  6. [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
  7. }
  8. });

然后在 finish 回调中执行:

  1. -(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection*)connection {
  2. self.finish = YES;
  3. }

这样的实现实际上是有些 dirty 的,引入了一个死循环来判断是否应该终止 loop。看起来 GCD 并不适合和 NSURLConnection 一起工作。

除了 GCD 之外就没有别的办法了吗?幸好,苹果还提供了下面两种方法:

scheduleInRunLoop:forMode:

这个函数可以让我们指定 NSURLConnection 跑在某个 runloop:

  1. NSRunLoop* runLoop =[NSRunLoop currentRunLoop];
  2. [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];// 添加 inputSource,让 runloop 保持 alive
  3. [self.connection scheduleInRunLoop:runLoop
  4. forMode:NSDefaultRunLoopMode];
  5. [self.connection start];
  6. [runLoop run];

这样,我们把它加到任意的有 Runloop 的线程中(其实 Cocoa 的线程都是自带 runloop 的,不过没有打开)都可以正常工作了,加到 NSOperationQueue 中也是可以的。

知名的开源网络库 AFNetworking 就是这么做的,代码参考这里

注意一点,这样做的话, NSURLConnection 任务所在的线程是永远不会退出的,为了让它正确退出,可以在请求完成时结束掉 runloop:

  1. -(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection*)connection
  2. {
  3. CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
  4. }
  5. -(void)connection:(NSURLConnection*)connection didFailWithError:(NSError*)error
  6. {
  7. CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
  8. }

AFNetworking 中负责响应回调的线程,就是通过 Runloop 来保持永不退出的,一直在后台负责响应回调。

setDelegateQueue:

更简单的方法是直接使用这个函数,直接使用 NSOperationQueue 来管理我们的 Connection:

  1. NSURLConnection*connection =[[NSURLConnection alloc] initWithRequest:aURLRequest
  2. delegate:self
  3. startImmediately:NO];
  4. [connection setDelegateQueue:[[NSOperationQueue alloc] init]];
  5. [connection start];

如果我们不需要太多自定义功能,这个函数也完全够用了,不需要配置 runloop,不需要担心线程不会正常退出的问题,可以让我们专注于业务代码的编写。

注意上面提到的这两个函数只能取其中一个,如果同时用了两个会报错。

NSURLSession

http://objccn.io/issue-5-4/

参考资料