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OkHttp 知识梳理(1) - OkHttp 源码解析之入门

2017-11-21  本文已影响504人  泽毛

OkHttp 知识梳理系列文章

OkHttp 知识梳理(1) - OkHttp 源码解析之入门
OkHttp 知识梳理(2) - OkHttp 源码解析之异步请求 & 线程调度
OkHttp 知识梳理(3) - OkHttp 之缓存基础

一、简介

OkHttp无疑是目前使用的最多的网络框架，现在最火的Retrofit也就是基于OkHttp来实现的，和以前一样，我们将从最简单的例子开始，一步步剖析OkHttp的使用及内部实现原理。

OkHttp项目相关文档

二、OKHttp 的使用

2.1 应用背景

我们首先用一个简单的例子来演示OkHttp的简单使用 - 通过中国天气网提供的官方API获取城市的天气，完整的代码可以查看我的Github仓库 RepoOkHttp 中第一章的例子。

2.2 引入依赖

目前官网的最新版本为3.9.1，因此我们需要在build.gradle文件中进行声明：

compile 'com.squareup.okhttp3:okhttp:3.9.1'

不要忘了在AndroidManifest.xml中声明网络权限：

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

最后，我们用一个简单的例子演示OkHttp的同步请求，首先，通过HandlerThread创建一个异步线程，通过发送消息的形式，通知它发起网络请求，请求完毕之后，将结果中的body部分发送回主线程用TextView进行展示：

public class SimpleActivity extends AppCompatActivity {

    private static final String URL = "http://www.weather.com.cn/adat/sk/101010100.html";
    private static final int MSG_REQUEST = 0;
    private static final int MSG_UPDATE_UI = 0;

    private Button mBtRequest;
    private Button mBtRequestAsync;
    private TextView mTvResult;
    private BackgroundHandler mBackgroundHandler;
    private MainHandler mMainHandler;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_simple);
        mBtRequest = (Button) findViewById(R.id.bt_request_sync);
        mBtRequestAsync = (Button) findViewById(R.id.bt_request_async);
        mTvResult = (TextView) findViewById(R.id.tv_result);
        mBtRequest.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override
            public void onClick(View v) {
                startSyncRequest();
            }

        });
        mBtRequestAsync.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override
            public void onClick(View v) {
                startAsyncRequest();
            }
        });
        HandlerThread backgroundThread = new HandlerThread("backgroundThread");
        backgroundThread.start();
        mBackgroundHandler = new BackgroundHandler(backgroundThread.getLooper());
        mMainHandler = new MainHandler();
    }

    /**
     * 同步发起请求的例子。
     */
    private void startSyncRequest() {
        //发送消息到异步线程，发起请求。
        mBackgroundHandler.sendEmptyMessage(MSG_REQUEST);
    }

    /**
     * 异步发起请求的例子。
     */
    private void startAsyncRequest() {
        OkHttpClient client = new OkHttpClient();
        Request request = new Request.Builder().url(URL).build();
        Call call = client.newCall(request);
        call.enqueue(new Callback() {

            @Override
            public void onFailure(Call call, IOException e) {

            }

            @Override
            public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
                String result = response.body().string();
                //返回结果给主线程。
                Message message = mMainHandler.obtainMessage(MSG_UPDATE_UI, result);
                mMainHandler.sendMessage(message);
            }
        });
    }

    private class BackgroundHandler extends Handler {

        BackgroundHandler(Looper looper) {
            super(looper);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            //在异步线程发起请求。
            OkHttpClient client = new OkHttpClient();
            Request request = new Request.Builder().url(URL).build();
            Call call = client.newCall(request);
            try {
                Response response = call.execute();
                String result = response.body().string();
                //返回结果给主线程。
                Message message = mMainHandler.obtainMessage(MSG_UPDATE_UI, result);
                mMainHandler.sendMessage(message);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private class MainHandler extends Handler {

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            //主线程获取到结果之后进行更新。
            String result = (String) msg.obj;
            mTvResult.setText(result);
        }
    }

}

运行结果为：


运行结果

三、简要流程分析

是不是很简单，仅仅几句话就完成了网络请求，核心的四个步骤为：

//1.构建 OkHttpClient 对象
OkHttpClient client = new OkHttpClient();
//2.构建 Request 对象。
Request request = new Request.Builder().url(URL).build();
//3.由 OkHttpClient 通过 Request 创建 Call 对象
Call call = client.newCall(request);
try {
    //4.通过 Call 对象发起请求
    Response response = call.execute();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3.1 构建 OkHttpClient 对象

OkHttpClient提供了许多配置项供使用者进行设置，例如缓存、Cookie、超时时间等等，对于其中参数的初始化可以采用建造者模式，其源码地址为 OkHttpClient.java，例如：

OkHttpClient.Builder builder = new OkHttpClient.Builder()
                    .connectTimeout(3000, TimeUnit.MILLISECONDS)
                    .readTimeout(3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
OkHttpClient client = builder.build();

如果我们什么也不做，像最开始的那样直接new OkHttpClient()，那么将会采用默认的配置，部分配置如下，关于各个参数的含义可以参考：OkHttpClient.Builder。

//(1) Sets the dispatcher used to set policy and execute asynchronous requests.
this.dispatcher = new Dispatcher();

//(2) Configure the protocols used by this client to communicate with remote servers
this.protocols = OkHttpClient.DEFAULT_PROTOCOLS;

//(3) Unknow 
this.connectionSpecs = OkHttpClient.DEFAULT_CONNECTION_SPECS;

//(4) Configure a factory to provide per-call scoped listeners that will receive analytic events for this client
this.eventListenerFactory = EventListener.factory(EventListener.NONE);

//(5) Sets the proxy selection policy to be used if no is specified explicitly
this.proxySelector = ProxySelector.getDefault();

//(6) Sets the handler that can accept cookies from incoming HTTP responses and provides cookies to outgoing HTTP requests
this.cookieJar = CookieJar.NO_COOKIES;

//(7) Sets the socket factory used to create connections
this.socketFactory = SocketFactory.getDefault();

//(8) Sets the verifier used to confirm that response certificates apply to requested hostnames for HTTPS connections
this.hostnameVerifier = OkHostnameVerifier.INSTANCE;

//(9) Sets the certificate pinner that constrains which certificates are trusted
this.certificatePinner = CertificatePinner.DEFAULT;

//(10) Sets the authenticator used to respond to challenges from proxy servers
this.proxyAuthenticator = Authenticator.NONE;

//(11) Sets the authenticator used to respond to challenges from origin servers
this.authenticator = Authenticator.NONE;

//(12) Sets the connection pool used to recycle HTTP and HTTPS connections
this.connectionPool = new ConnectionPool();

//(13) ets the DNS service used to lookup IP addresses for hostnames
this.dns = Dns.SYSTEM;

//(14) Configure this client to follow redirects from HTTPS to HTTP and from HTTP to HTTPS
this.followSslRedirects = true;

//(15) Configure this client to follow redirects
this.followRedirects = true;

//(16) Configure this client to retry or not when a connectivity problem is encountered
this.retryOnConnectionFailure = true;

//(17) TimeOut
this.connectTimeout = 10000;
this.readTimeout = 10000;
this.writeTimeout = 10000;

//(18) Sets the interval between web socket pings initiated by this client
this.pingInterval = 0;

上面的参数很多，后面用到的时候再去分析，这里我们主要关注两个重要的成员变量，它们是Interceptor类型元素的列表，在后面我们将会花很大的篇幅来介绍它：

final List<Interceptor> interceptors = new ArrayList();
final List<Interceptor> networkInterceptors = new ArrayList();

3.2 构建 Request

OkHttpClient用于全局的参数配置，一般来说，一个进程中拥有一个OkHttpClient对象即可。而Request则对应于一个请求的具体信息，每发起一次请求，就需要创建一个新的Request对象，其配置信息包括请求的url、method、headers、body等等，这些都是HTTP的基础知识，推荐大家看一下这篇文章 一篇文章带你详解 HTTP 协议（网络协议篇一），总结得很全面。

Request中的参数也可以通过建造者模式来进行配置，其源码地址为 Request.java。

3.3 构建 Call

经过前面两步我们得到了OkHttpClient和Request这两个实例，接下来就需要创建请求的具体执行者：

Call call = client.newCall(request);

newCall的代码很简单，其实就是通过RealCall的静态方法返回了一个RealCall对象，并持有OkHttpClient和Request的引用，同时它实现了Call接口：

public Call newCall(Request request) {
    return RealCall.newRealCall(this, request, false);
}

Call接口的定义如下，它定义了请求的接口：

public interface Call extends Cloneable {

    //返回原始的请求对象。
    Request request();
    //同步发起请求。
    Response execute() throws IOException;
    //异步发起请求。
    void enqueue(Callback var1);
    //取消请求。
    void cancel();
    //请求是否已经被执行。
    boolean isExecuted();
    //请求是否取消。
    boolean isCanceled();
    //clone 对象。
    Call clone();
    //工厂类。
    public interface Factory {
        Call newCall(Request var1);
    }

}

当使用RealCall发起请求时，有同步和异步两种方式，分别对应于.execute和.enqueue两个方法，这里我们先将 同步的方法，因为 异步 也是建立在它的基础之上的。

3.4 同步发起请求 - execute()

    //[同步请求的函数]
    public Response execute() throws IOException {
        synchronized(this) {
            //如果已经发起过请求，那么直接跑出异常。
            if(this.executed) {
                throw new IllegalStateException("Already Executed");
            }
            //标记为已经发起过请求。
            this.executed = true;
        }
        //捕获这个请求的 StackTrace。
        this.captureCallStackTrace();
        //通知监听者已经开始请求。
        this.eventListener.callStart(this);

        Response var2;
        try {
            //通过 OkHttpClient 的调度器执行请求。
            this.client.dispatcher().executed(this);
            //getResponseWithInterceptorChain() 责任链模式。
            Response result = this.getResponseWithInterceptorChain();
            if(result == null) {
                throw new IOException("Canceled");
            }
            
            var2 = result;
        } catch (IOException var7) {
            //通知监听者发生了异常。
            this.eventListener.callFailed(this, var7);
            throw var7;
        } finally {
            //通过调度器结束该任务。
            this.client.dispatcher().finished(this);
        }
        //返回结果。
        return var2;
    }

    Response getResponseWithInterceptorChain() throws IOException {
        List<Interceptor> interceptors = new ArrayList();
        interceptors.addAll(this.client.interceptors());
        interceptors.add(this.retryAndFollowUpInterceptor);
        interceptors.add(new BridgeInterceptor(this.client.cookieJar()));
        interceptors.add(new CacheInterceptor(this.client.internalCache()));
        interceptors.add(new ConnectInterceptor(this.client));
        if(!this.forWebSocket) {
            interceptors.addAll(this.client.networkInterceptors());
        }

        interceptors.add(new CallServerInterceptor(this.forWebSocket));
        Chain chain = new RealInterceptorChain(interceptors, (StreamAllocation)null, (HttpCodec)null, (RealConnection)null, 0, this.originalRequest, this, this.eventListener, this.client.connectTimeoutMillis(), this.client.readTimeoutMillis(), this.client.writeTimeoutMillis());
        return chain.proceed(this.originalRequest);
    }

整个通过请求分为以下几步：

3.4.1 将 Call 任务加入到同步队列当中

this.client.dispatcher().executed(this);

这里的执行并不是真正的执行，默认情况下调度器的实现为Dispatcher，它的executed方法实现为：

    //同步队列。
    private final Deque<RealCall> runningSyncCalls = new ArrayDeque();

    //Dispatcher.executed 仅仅是将 Call 加入到队列当中，而并没有真正执行。
    synchronized void executed(RealCall call) {
        this.runningSyncCalls.add(call);
    }

3.4.2 执行请求

Response result = this.getResponseWithInterceptorChain()

真正地触发了请求的执行是上面这句，我们来简单看一下getResponseWithInterceptorChain是怎么触发请求的。

    Response getResponseWithInterceptorChain() throws IOException {
        List<Interceptor> interceptors = new ArrayList();
        //先加入使用者自定义的拦截器。
        interceptors.addAll(this.client.interceptors());
        //加入标准的拦截器。
        interceptors.add(this.retryAndFollowUpInterceptor);
        interceptors.add(new BridgeInterceptor(this.client.cookieJar()));
        interceptors.add(new CacheInterceptor(this.client.internalCache()));
        interceptors.add(new ConnectInterceptor(this.client));
        if(!this.forWebSocket) {
            interceptors.addAll(this.client.networkInterceptors());
        }
        //访问服务器的拦截器。
        interceptors.add(new CallServerInterceptor(this.forWebSocket));
        //创建调用链，注意第五个参数目前的值为0。
        Chain chain = new RealInterceptorChain(interceptors, (StreamAllocation)null, (HttpCodec)null, (RealConnection)null, 0, this.originalRequest, this, this.eventListener, this.client.connectTimeoutMillis(), this.client.readTimeoutMillis(), this.client.writeTimeoutMillis());
        //执行调用链的 proceed 方法。
        return chain.proceed(this.originalRequest);
    }

这里我们将一系列的Interceptor加入到了List当中，构建完之后，List中的内容如下所示，对于使用者自定义的interceptors将会加在列表的头部，而自定义的networkInterceptors则会加在CallServerInterceptor之前：

List<Interceptor>
接着创建了一个RealInterceptorChain对象，它的构造函数的第1参数就是上面List<Interceptor>列表，除此之外还需要注意第5个参数为0，这个对于下面的分析很重要，最后就是调用了RealInterceptorChain的proceed方法，其实参就是前面创建的Request对象，为了便于理解，我们再看一下RealInterceptorChain： RealInterceptorChain

接下来，看一下 最关键的 RealInterceptorChain的proceed中的逻辑：

    //RealInterceptorChain 的 proceed 方法。
    public Response proceed(Request request) throws IOException {
        return this.proceed(request, this.streamAllocation, this.httpCodec, this.connection);
    }


    public Response proceed(Request request, StreamAllocation streamAllocation, HttpCodec httpCodec, RealConnection connection) throws IOException {
        if(this.index >= this.interceptors.size()) {
            throw new AssertionError();
        } else {
            ++this.calls;
            if(this.httpCodec != null && !this.connection.supportsUrl(request.url())) {
                throw new IllegalStateException("network interceptor " + this.interceptors.get(this.index - 1) + " must retain the same host and port");
            } else if(this.httpCodec != null && this.calls > 1) {
                throw new IllegalStateException("network interceptor " + this.interceptors.get(this.index - 1) + " must call proceed() exactly once");
            } else {
                //关键部分的代码是这几句。
                //(1) 创建一个新的 RealInterceptorChain 对象，这里注意前面说的第5个参数变成了 index+1。
                RealInterceptorChain next = new RealInterceptorChain(this.interceptors, streamAllocation, httpCodec, connection, this.index + 1, request, this.call, this.eventListener, this.connectTimeout, this.readTimeout, this.writeTimeout);
                //(2) 取列表中位于 index 位置的拦截器。
                Interceptor interceptor = (Interceptor)this.interceptors.get(this.index);
                //(3) 调用它的 intercept 方法，并传入新创建的 RealInterceptorChain。
                Response response = interceptor.intercept(next);
                if(httpCodec != null && this.index + 1 < this.interceptors.size() && next.calls != 1) {
                    throw new IllegalStateException("network interceptor " + interceptor + " must call proceed() exactly once");
                } else if(response == null) {
                    throw new NullPointerException("interceptor " + interceptor + " returned null");
                } else if(response.body() == null) {
                    throw new IllegalStateException("interceptor " + interceptor + " returned a response with no body");
                } else {
                    return response;
                }
            }
        }
    }

忽略不重要的代码，RealInterceptorChain关键的代码有三个步骤：

而每个Interceptor在执行完它的操作之后，就会调用RealInterceptorChain的proceed方法，使得下一个Interceptor的intercept方法可以被执行，以第一个拦截器RetryAndFollowUpInterceptor为例：

    public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
        Request request = chain.request();
        RealInterceptorChain realChain = (RealInterceptorChain) chain;
        Call call = realChain.call();
        EventListener eventListener = realChain.eventListener();
        this.streamAllocation = new StreamAllocation(this.client.connectionPool(), this.createAddress(request.url()), call, eventListener, this.callStackTrace);
        int followUpCount = 0;
        Response priorResponse = null;
        //这是一个 While 循环，知道没有达到终止的条件就一直重试。
        while(!this.canceled) {
            boolean releaseConnection = true;

            Response response;
            try {
                //调用下一个拦截器。
                response = realChain.proceed(request, this.streamAllocation, (HttpCodec)null, (RealConnection)null);
                releaseConnection = false;
            } catch (RouteException var16) {
                if(!this.recover(var16.getLastConnectException(), false, request)) {
                    throw var16.getLastConnectException();
                }

                releaseConnection = false;
                continue;
            } catch (IOException var17) {
                boolean requestSendStarted = !(var17 instanceof ConnectionShutdownException);
                if(!this.recover(var17, requestSendStarted, request)) {
                    throw var17;
                }

                releaseConnection = false;
                continue;
            } finally {
                if(releaseConnection) {
                    this.streamAllocation.streamFailed((IOException)null);
                    this.streamAllocation.release();
                }

            }

            if(priorResponse != null) {
                response = response.newBuilder().priorResponse(priorResponse.newBuilder().body((ResponseBody)null).build()).build();
            }

            Request followUp = this.followUpRequest(response);
            if(followUp == null) {
                if(!this.forWebSocket) {
                    this.streamAllocation.release();
                }
                //返回了 response，那么整个调用就结束了。
                return response;
            }
            //....
        }

        this.streamAllocation.release();
        throw new IOException("Canceled");
    }

整个递归调用的过程为：

递归调用结果

在整个递归调用过程中，如果有任意一个Interceptor的intercept方法返回了而没有调用proceed方法，那么整个调用将会结束，排在它之后的Interceptor将不会被执行。

CallServerInterceptor

CallServerInterceptor是最后一个Interceptor，与之前的拦截器不同，在它的intercept方法中 不会创建一个新的 RealInterceptorChain ，而是直接返回了Response，使得整个递归调用一步步向上返回。

    public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
        //发起请求..
        Response response = responseBuilder.request(request).handshake(streamAllocation.connection().handshake()).sentRequestAtMillis(sentRequestMillis).receivedResponseAtMillis(System.currentTimeMillis()).build();
        realChain.eventListener().responseHeadersEnd(realChain.call(), response);
        int code = response.code();
        if(this.forWebSocket && code == 101) {
            response = response.newBuilder().body(Util.EMPTY_RESPONSE).build();
        } else {
            response = response.newBuilder().body(httpCodec.openResponseBody(response)).build();
        }
        //只有两种选择，抛出异常或者返回结果，不会进行下一步的调用。
        if((code == 204 || code == 205) && response.body().contentLength() > 0L) {
            throw new ProtocolException("HTTP " + code + " had non-zero Content-Length: " + response.body().contentLength());
        } else {
            return response;
        }
    }

3.4.3 结束任务

回到最开始的代码，当getResponseWithInterceptorChain返回之后，最后通过dispatcher.finish(RealCall call)方法结束任务：

    void finished(RealCall call) {
        this.finished(this.runningSyncCalls, call, false);
    }

    private <T> void finished(Deque<T> calls, T call, boolean promoteCalls) {
        int runningCallsCount;
        Runnable idleCallback;
        synchronized(this) {
            //从 runningSyncCalls 移除它。
            if (!calls.remove(call)) {
                throw new AssertionError("Call wasn't in-flight!");
            }
            //false 不执行。
            if (promoteCalls) {
                this.promoteCalls();
            }

            runningCallsCount = this.runningCallsCount();
            idleCallback = this.idleCallback;
        }
        //如果当前已经没有可以执行的任务，那么调用 idleCallback.run() 方法。
        if (runningCallsCount == 0 && idleCallback != null) {
            idleCallback.run();
        }

    }

    public synchronized int runningCallsCount() {
        return this.runningAsyncCalls.size() + this.runningSyncCalls.size();
    }

四、小结

可以看到，对于 同步请求，这个函数的调用都是在.execute()调用的线程执行的，其实 异步请求 的核心逻辑和同步请求是相同的，只不过加入了线程的管理。不知不觉说得又有点长了，还是把 异步请求 的分析放在下一篇文章里面讲吧，顺便结合OkHttp中对于线程的管理，这一章只是一个入门，关键是让大家对整个OkHttp请求的流程有个大概的印象，特别是调用链的模式。

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