带你学开源项目:OkHttp–自己动手实现OkHttp

一、开源项目 OkHttp

在Android、Java开发领域中,相信大家都听过或者在使用Square家大名鼎鼎的网络请求库: OkHttp https://github.com/square/okhttp ,当前多数著名的开源项目如 FrescoGlidePicassoRetrofit 都在使用OkHttp,这足以说明其质量,而且该项目仍处在不断维护中

二、问题

在分析okhttp源码之前,我想先提出一个问题,如果我们自己来设计一个网络请求库,这个库应该长什么样子?大致是什么结构呢?

下面我和大家一起来构建一个网络请求库,并在其中融入okhttp中核心的设计思想,希望借此让读者感受并学习到okhttp中的精华之处,而非仅限于了解其实现。

笔者相信,如果你能耐心阅读完本篇,不仅能对http协议有进一步理解,更能够学习到世界级项目的思维精华,提高自身思维方式。

三、思考

首先,我们假设要构建的的网络请求库叫做WingjayHttpClient,那么,作为一个网络请求库,它最基本功能是什么呢?

在我看来应该是:接收用户的请求 -> 发出请求 -> 接收响应结果并返回给用户。

那么从使用者角度而言,需要做的事是:

  1. 创建一个Request:在里面设置好目标URL;请求method如GET/POST等;一些header如Host、User-Agent等;如果你在POST上传一个表单,那么还需要body。
  2. 将创建好的Request传递给WingjayHttpClient
  3. WingjayHttpClient去执行Request,并把返回结果封装成一个Response给用户。而一个Response里应该包括statusCode如200,一些header如content-type等,可能还有body

到此即为一次完整请求的雏形。那么下面我们来具体实现这三步。

四、雏形实现

下面我们先来实现一个httpClient的雏形,只具备最基本的功能。

1. 创建Request

首先,我们要建立一个Request类,利用Request类用户可以把自己需要的参数传入进去,基本形式如下:

2. 将Request对象传递给WingjayHttpClient

我们可以设计WingjayHttpClient如下:

3. 执行Request,并把返回结果封装成一个Response返回

五、功能扩展

利用上面的雏形,可以得到其使用方法如下:

然而,上面的雏形是远远不能胜任常规的应用需求的,因此,下面再来对它添加一些常用的功能模块。

1. 重新把简陋的user Request组装成一个规范的http request

一般的request中,往往用户只会指定一个URL和method,这个简单的user request是不足以成为一个http request,我们还需要为它添加一些header,如Content-Length, Transfer-Encoding, User-Agent, Host, Connection, 和 Content-Type,如果这个request使用了cookie,那我们还要将cookie添加到这个request中。

我们可以扩展上面的sendRequest(request)方法:

2. 支持自动重定向

有时我们请求的URL已经被移走了,此时server会返回301状态码和一个重定向的新URL,此时我们要能够支持自动访问新URL而不是向用户报错。

对于重定向这里有一个测试性URL:http://www.publicobject.com/helloworld.txt ,通过访问并抓包,可以看到如下信息:

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因此,我们在接收到Response后要根据status_code是否为重定向,如果是,则要从Response Header里解析出新的URL-Location并自动请求新URL。那么,我们可以继续改写sendRequest(request)方法:

利用上面的代码,我们通过获取原始userRequest的返回结果,判断结果是否为重定向,并做出自动followup处理。

一些常用的状态码 100~199:指示信息,表示请求已接收,继续处理 200~299:请求成功,表示请求已被成功接收、理解、接受 300~399:重定向,要完成请求必须进行更进一步的操作 400~499:客户端错误,请求有语法错误或请求无法实现 500~599:服务器端错误,服务器未能实现合法的请求

3. 支持重试机制

所谓重试,和重定向非常类似,即通过判断Response状态,如果连接服务器失败等,那么可以尝试获取一个新的路径进行重新连接,大致的实现和重定向非常类似,此不赘述。

4. Request & Response 拦截机制

这是非常核心的部分。

通过上面的重新组装request和重定向机制,我们可以感受的,一个request从user创建出来后,会经过层层处理后,才真正发出去,而一个response,也会经过各种处理,最终返回给用户。

笔者认为这和网络协议栈非常相似,用户在应用层发出简单的数据,然后经过传输层、网络层等,层层封装后真正把请求从物理层发出去,当请求结果回来后又层层解析,最终把最直接的结果返回给用户使用。

最重要的是,每一层都是抽象的,互不相关的!

因此在我们设计时,也可以借鉴这个思想,通过设置拦截器Interceptor,每个拦截器会做两件事情:

  1. 接收上一层拦截器封装后的request,然后自身对这个request进行处理,例如添加一些header,处理后向下传递;
  2. 接收下一层拦截器传递回来的response,然后自身对response进行处理,例如判断返回的statusCode,然后进一步处理。

那么,我们可以为拦截器定义一个抽象接口,然后去实现具体的拦截器。

大家可以看下上面这个拦截器设计是否有问题?

我们想象这个拦截器能够接收一个request,进行拦截处理,并返回结果。

但实际上,它无法返回结果,而且它在处理request后,并不能继续向下传递,因为它并不知道下一个Interceptor在哪里,也就无法继续向下传递。

那么,如何解决才能把所有Interceptor串在一起,并能够依次传递下去。

使用方法如下:假如我们现在有三个Interceptor需要依次拦截:

里面的RealInterceptorChain的基本思想是:我们把所有interceptors传进去,然后chain去依次把request传入到每一个interceptors进行拦截即可。

通过下面的示意图可以明确看出拦截流程:

其中,RetryAndFollowupInterceptor是用来做自动重试和自动重定向的拦截器;BridgeInterceptor是用来扩展requestheader的拦截器。这两个拦截器存在于okhttp里,实际上在okhttp里还有好几个拦截器,这里暂时不做深入分析。

  1. CacheInterceptor 这是用来拦截请求并提供缓存的,当request进入这一层,它会自动去检查缓存,如果有,就直接返回缓存结果;否则的话才将request继续向下传递。而且,当下层把response返回到这一层,它会根据需求进行缓存处理;
  2. ConnectInterceptor 这一层是用来与目标服务器建立连接
  3. CallServerInterceptor 这一层位于最底层,直接向服务器发出请求,并接收服务器返回的response,并向上层层传递。

上面几个都是okhttp自带的,也就是说需要在WingjayHttpClient自己实现的。除了这几个功能性的拦截器,我们还要支持用户自定义拦截器,主要有以下两种(见图中非虚线框蓝色字部分):

  1. interceptors 这里的拦截器是拦截用户最原始的request。
  2. NetworkInterceptor 这是最底层的request拦截器。

如何区分这两个呢?举个例子,我创建两个LoggingInterceptor,分别放在interceptors层和NetworkInterceptor层,然后访问一个会重定向的URL_1,当访问完URL_1后会再去访问重定向后的新地址URL_2。对于这个过程,interceptors层的拦截器只会拦截到URL_1的request,而在NetworkInterceptor层的拦截器则会同时拦截到URL_1URL_2两个request。具体原因可以看上面的图。

5. 同步、异步 Request池管理机制

这是非常核心的部分。

通过上面的工作,我们修改WingjayHttpClient后得到了下面的样子:

也就是说,WingjayHttpClient现在能够同步地处理单个Request了。

然而,在实际应用中,一个WingjayHttpClient可能会被用于同时处理几十个用户request,而且这些request里还分成了同步异步两种不同的请求方式,所以我们显然不能简单把一个request直接塞给WingjayHttpClient

我们知道,一个request除了上面定义的http协议相关的内容,还应该要设置其处理方式同步异步。那这些信息应该存在哪里呢?两种选择:

  1. 直接放入Request 从理论上来讲是可以的,但是却违背了初衷。我们最开始是希望用Request来构造符合http协议的一个请求,里面应该包含的是请求目标网址URL,请求端口,请求方法等等信息,而http协议是不关心这个request是同步还是异步之类的信息
  2. 创建一个类,专门来管理Request的状态 这是更为合适的,我们可以更好的拆分职责。

因此,这里选择创建两个类SyncCallAsyncCall,用来区分同步异步

基于上面两个类,我们的使用场景如下:

从上面的代码可以看到,WingjayHttpClient的职责发生了变化:以前是response = client.sendRequest(request);,而现在变成了

那么,我们也需要对WingjayHttpClient进行改造,基本思路是在内部添加请求池来对所有request进行管理。那么这个请求池我们怎么来设计呢?有两个方法:

  1. 直接在WingjayHttpClient内部创建几个容器 同样,从理论上而言是可行的。当用户把(a)syncCall传给client后,client自动把call存入对应的容器进行管理。
  2. 创建一个独立的类进行管理 显然这样可以更好的分配职责。我们把WingjayHttpClient的职责定义为,接收一个call,内部进行处理后返回结果。这就是WingjayHttpClient的任务,那么具体如何去管理这些request的执行顺序和生命周期,自然不需要由它来管。

因此,我们创建一个新的类:Dispatcher,这个类的作用是:

  1. 存储外界不断传入的SyncCallAsyncCall,如果用户想取消则可以遍历所有的call进行cancel操作;
  2. 对于SyncCall,由于它是即时运行的,因此Dispatcher只需要在SyncCall运行前存储进来,在运行结束后移除即可;
  3. 对于AsyncCallDispatcher首先启动一个ExecutorService,不断取出AsyncCall去进行执行,然后,我们设置最多执行的request数量为64,如果已经有64个request在执行中,那么就将这个asyncCall存入等待区。

根据设计可以得到Dispatcher构造:

有了这个Dispatcher,那我们就可以去修改WingjayHttpClient以实现

这两个方法了。具体实现如下

基于以上,我们能够很好的处理同步异步两种请求,使用场景如下:

六、总结

到此,我们基本把okhttp里核心的机制都讲解了一遍,相信读者对于okhttp的整体结构和核心机制都有了较为详细的了解。

系列文章 《带你学开源项目:RxLifecycle-当Activity被destory时自动暂停网络请求》、 《带你学开源项目:Meizhi Android之RxJava & Retrofit最佳实践》

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