OkHttp必须弄清楚的几个原理性问题

前言

okhttp是目前很火的网络请求框架，Android4.4开始HttpURLConnection的底层就是采用okhttp实现的，其Github地址： https://github.com/square/okhttp

来自官方说明：

总结一下，OkHttp支持http2，当然需要你请求的服务端支持才行，针对http1.x，OkHttp采用了连接池降低网络延迟，内部实现gzip透明传输，使用者无需关注，支持http协议上的缓存用于避免重复网络请求。

使用方法

引入依赖

 implementation 'com.squareup.okhttp3:okhttp:3.14.4'

请求网络

 OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient();
 Request request = new Request.Builder().url("http://mtancode.com/").build();
 // 同步方式
 Response response = okHttpClient.newCall(request).execute();
 // 异步方式
 okHttpClient.newCall(request).enqueue(new Callback() {
     @Override
     public void onFailure(Call call, IOException e) {
         Log.i(TAG, "onFailure");
         e.printStackTrace();
     }

     @Override
     public void onResponse(Call call, Response response) {
         try {
             Log.i(TAG, response.body().string());
         } catch (Throwable t) {
             t.printStackTrace();
         }
     }
 });

可以看到，使用起来非常简单，而且支持同步和异步两种方式请求网络。这里需要注意一下，回调的线程并不是UI线程。

主流程分析

同步和异步只是使用方式不同，但其原理都是一样的，最终会走到相同的逻辑，因此这里就直接从异步方式开始分析了，newCall方法会返回一个RealCall对象，看其enqueue方法：

@Override public void enqueue(Callback responseCallback) {
    synchronized (this) {
      if (executed) throw new IllegalStateException("Already Executed");
      executed = true;
    }
    transmitter.callStart();
    client.dispatcher().enqueue(new AsyncCall(responseCallback));
}

这里有个Dispatcher，顾名思义它就是专门分发和执行请求的，看它的enqueue方法：

void enqueue(AsyncCall call) {
    synchronized (this) {
      readyAsyncCalls.add(call);

      // Mutate the AsyncCall so that it shares the AtomicInteger of an existing running call to
      // the same host.
      if (!call.get().forWebSocket) {
        AsyncCall existingCall = findExistingCallWithHost(call.host());
        if (existingCall != null) call.reuseCallsPerHostFrom(existingCall);
      }
    }
    promoteAndExecute();
  }

把call添加到readyAsyncCalls列表中，看promoteAndExecute方法：

private boolean promoteAndExecute() {
    assert (!Thread.holdsLock(this));

    List<AsyncCall> executableCalls = new ArrayList<>();
    boolean isRunning;
    synchronized (this) {
      for (Iterator<AsyncCall> i = readyAsyncCalls.iterator(); i.hasNext(); ) {
        AsyncCall asyncCall = i.next();

        if (runningAsyncCalls.size() >= maxRequests) break; // Max capacity.
        if (asyncCall.callsPerHost().get() >= maxRequestsPerHost) continue; // Host max capacity.

        i.remove();
        asyncCall.callsPerHost().incrementAndGet();
        executableCalls.add(asyncCall);
        runningAsyncCalls.add(asyncCall);
      }
      isRunning = runningCallsCount() > 0;
    }

    for (int i = 0, size = executableCalls.size(); i < size; i++) {
      AsyncCall asyncCall = executableCalls.get(i);
      asyncCall.executeOn(executorService());
    }

    return isRunning;
}

把call搬到runningAsyncCalls中，遍历列表，对每个call调用executeOn方法：

void executeOn(ExecutorService executorService) {
  assert (!Thread.holdsLock(client.dispatcher()));
  boolean success = false;
  try {
    executorService.execute(this);
    success = true;
  } catch (RejectedExecutionException e) {
    InterruptedIOException ioException = new InterruptedIOException("executor rejected");
    ioException.initCause(e);
    transmitter.noMoreExchanges(ioException);
    responseCallback.onFailure(RealCall.this, ioException);
  } finally {
    if (!success) {
      client.dispatcher().finished(this); // This call is no longer running!
    }
  }
}

看AsyncCall的execute方法：

@Override protected void execute() {
  boolean signalledCallback = false;
  transmitter.timeoutEnter();
  try {
    Response response = getResponseWithInterceptorChain();
    responseCallback.onResponse(RealCall.this, response);
......
}

来到getResponseWithInterceptorChain方法，该方法内部会执行所有具体的处理逻辑，执行结束后，返回一个最终的response，然后回调给外部传入的callback，看看getResponseWithInterceptorChain方法：

Response getResponseWithInterceptorChain() throws IOException {
    // Build a full stack of interceptors.
    List<Interceptor> interceptors = new ArrayList<>();
    interceptors.addAll(client.interceptors());
    interceptors.add(new RetryAndFollowUpInterceptor(client));
    interceptors.add(new BridgeInterceptor(client.cookieJar()));
    interceptors.add(new CacheInterceptor(client.internalCache()));
    interceptors.add(new ConnectInterceptor(client));
    if (!forWebSocket) {
      interceptors.addAll(client.networkInterceptors());
    }
    interceptors.add(new CallServerInterceptor(forWebSocket));

    Interceptor.Chain chain = new RealInterceptorChain(interceptors, transmitter, null, 0,
        originalRequest, this, client.connectTimeoutMillis(),
        client.readTimeoutMillis(), client.writeTimeoutMillis());

    boolean calledNoMoreExchanges = false;
    try {
      Response response = chain.proceed(originalRequest);
      if (transmitter.isCanceled()) {
        closeQuietly(response);
        throw new IOException("Canceled");
      }
      return response;
    } catch (IOException e) {
      calledNoMoreExchanges = true;
      throw transmitter.noMoreExchanges(e);
    } finally {
      if (!calledNoMoreExchanges) {
        transmitter.noMoreExchanges(null);
      }
    }
  }

可以看到，这里添加了一系列的拦截器，构成拦截器链，请求会沿着这条链依次调用其intercept方法，每个拦截器都做自己该做的工作，最终完成请求，返回最终的response对象。

简单说下链式调用的实现方法：创建一个RealInterceptorChain，传入所有的interceptors，和当前index（从0开始），然后调用RealInterceptorChain的process方法，该方法里，获取到对应的interceptor，然后调用intercept方法，而在intercept方法中，会执行具体的处理逻辑，然后创建一个RealInterceptorChain，传入所有的interceptors，和当前index+1，继续调用RealInterceptorChain的process方法，如此重复直到index超过interceptors个数为止。其实这种实现方式跟Task实现链式调用很类似，整个调用过程会创建一系列的中间对象。

继续回到okhttp，这里其实是一种责任链设计模式，它的优点有：

• 可以降低逻辑的耦合，相互独立的逻辑写到自己的拦截器中，也无需关注其它拦截器所做的事情。
• 扩展性强，可以添加新的拦截器。

当然它也有缺点：

• 因为调用链路长，而且存在嵌套，遇到问题排查其它比较麻烦。

对于OkHttp，我们可以添加自己的拦截器：

OkHttpClient.Builder builder = new OkHttpClient().newBuilder();
builder.addInterceptor(new Interceptor() {
    @Override
    public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
        // TODO 自定义逻辑

        return chain.proceed(chain.request());
    }
});

来到这里，OkHttp的主流程就分析完了，至于具体的缓存逻辑，连接池逻辑，网络请求这些，都是在对应的拦截器里面实现的，下面对这些拦截器逐个进行分析。

缓存机制

代码在CacheInterceptor类中，实现HTTP协议的缓存机制，OkHttp默认并不没有开启缓存，要自己传入一个Cache对象。

先了解下HTTP协议的缓存机制：

首先缓存分为三种：过期时间缓存、第一差异缓存和第二差异缓存，而且在优先级上，过期时间缓存 > 第一差异缓存 > 第二差异缓存。

过期时间缓存，就是通过HTTP响应头部的字段控制：

• expires：响应字段，绝对过期时间，HTTP1.0。
• Cache-Control：响应字段，相对过期时间，HTTP1.1。注意如果值为no-cache，表示跳过过期时间缓存逻辑，值为no-store表示跳过过期时间缓存逻辑和差异缓存逻辑，也就是不使用缓存数据。

当客户端请求时，发现缓存未过期，就直接返回缓存数据了，不请求网络，否则，执行第一差异缓存逻辑：

• If-None-Match：请求字段，值为ETag。
• ETag：响应字段，服务端会根据内容生成唯一的字符串。

如果服务端发现If-None-Match的值和当前ETag一样，就说明数据内容没有变化，就返回304，否则，执行第二差异缓存逻辑：

• If-Modified-Since：请求字段，客户端告诉服务端本地缓存的资源的上次修改时间。
• Last-Modified：响应字段，服务端告诉客户端资源的最后修改时间。

如果服务端发现If-Modified-Since的值就是资源的最后修改时间，就说明数据内容没有变化，就返回304，否则，返回所有资源数据给客户端，响应码为200。

回到OkHttp，CacheInterceptor拦截器处理的逻辑，其实就是上面所说的HTTP缓存逻辑，注意到OkHttp提供了一个现成的缓存类Cache，它采用DiskLruCache实现缓存策略，至于缓存的位置和大小，需要你自己指定。

这里其实会有个问题，上面的缓存都是依赖HTTP协议本身的缓存机制的，如果我们请求的服务器不支持这套缓存机制，或者需要实现更灵活的缓存管理，直接使用上面这套缓存机制就可能不太可行了，这时我们可以自己新增拦截器，自行实现缓存的管理。

连接池

连接池的逻辑在ConnectInterceptor拦截器中处理，看intercept方法：

@Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
    RealInterceptorChain realChain = (RealInterceptorChain) chain;
    Request request = realChain.request();
    Transmitter transmitter = realChain.transmitter();

    // We need the network to satisfy this request. Possibly for validating a conditional GET.
    boolean doExtensiveHealthChecks = !request.method().equals("GET");
    Exchange exchange = transmitter.newExchange(chain, doExtensiveHealthChecks);

    return realChain.proceed(request, transmitter, exchange);
}

关键代码就是调用了Transmitter的newExchange方法，最终会得到一个Exchange对象，该对象表示一条连接，用于后面实现请求和读取响应数据，为了避免陷入代码中无法自拔，这里就不一步一步跟踪newExchange方法了，它最后会调用ExchangeFinder的findConnection的方法，这个方法就是在连接池中寻找可复用的连接，当然如果没找到，就创建一个新的连接，OkHttp对连接池的管理是在RealConnectionPool类中：

public final class RealConnectionPool {
  /**
   * Background threads are used to cleanup expired connections. There will be at most a single
   * thread running per connection pool. The thread pool executor permits the pool itself to be
   * garbage collected.
   */
  private static final Executor executor = new ThreadPoolExecutor(0 /* corePoolSize */,
      Integer.MAX_VALUE /* maximumPoolSize */, 60L /* keepAliveTime */, TimeUnit.SECONDS,
      new SynchronousQueue<>(), Util.threadFactory("OkHttp ConnectionPool", true));

  /** The maximum number of idle connections for each address. */
  private final int maxIdleConnections;
  private final long keepAliveDurationNs;
  private final Runnable cleanupRunnable = () -> {
    while (true) {
      long waitNanos = cleanup(System.nanoTime());
      if (waitNanos == -1) return;
      if (waitNanos > 0) {
        long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
        waitNanos -= (waitMillis * 1000000L);
        synchronized (RealConnectionPool.this) {
          try {
            RealConnectionPool.this.wait(waitMillis, (int) waitNanos);
          } catch (InterruptedException ignored) {
          }
        }
      }
    }
  };

  private final Deque<RealConnection> connections = new ArrayDeque<>();
  ......
}

主要关注几个重要的成员变量，maxIdleConnections表示连接池的最大缓存连接数，这里外部传入了5，也就是最多缓存5个连接，缓存的连接都被放到connections中，而keepAliveDurationNs表示连接的缓存时长，这里为5分钟，我们还看到这里还有个executor，它就是用来清理过期连接。

数据传输

在CallServerInterceptor拦截器中处理，采用okio实现，http请求和读取响应最终是在Http1ExchangeCodec或Http2ExchangeCodec中实现的。

透明gzip压缩

在BridgeInterceptor拦截器中处理，看一下intercept方法：

  @Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
    Request userRequest = chain.request();
    Request.Builder requestBuilder = userRequest.newBuilder();

    RequestBody body = userRequest.body();
    ......

    // If we add an "Accept-Encoding: gzip" header field we're responsible for also decompressing
    // the transfer stream.
    boolean transparentGzip = false;
    if (userRequest.header("Accept-Encoding") == null && userRequest.header("Range") == null) {
      transparentGzip = true;
      requestBuilder.header("Accept-Encoding", "gzip");
    }

    ......

    if (transparentGzip
        && "gzip".equalsIgnoreCase(networkResponse.header("Content-Encoding"))
        && HttpHeaders.hasBody(networkResponse)) {
      GzipSource responseBody = new GzipSource(networkResponse.body().source());
      Headers strippedHeaders = networkResponse.headers().newBuilder()
          .removeAll("Content-Encoding")
          .removeAll("Content-Length")
          .build();
      responseBuilder.headers(strippedHeaders);
      String contentType = networkResponse.header("Content-Type");
      responseBuilder.body(new RealResponseBody(contentType, -1L, Okio.buffer(responseBody)));
    }

    return responseBuilder.build();
  }

可以看到，OkHttp默认会为我们加上gzip头部字段，如果服务端支持的话，就会返回gzip压缩后的数据，这样就可以缩短传输时间和减少传输数据大小，接收到gzip压缩后的数据后，Okhttp会自动帮我们解压缩，所以这一切对使用者来说都是透明的，无需关注，当然如果我们自己明确指定了用gzip压缩，解压缩的事情就需要我们自己来做了。

支持HTTP2

OkHttp2支持HTTP2协议，当然如果服务端不支持就没办法了，针对HTTP2的相关类都在okhttp3.internal.http2包下，有兴趣可以自行查看源码。

关于HTTP2的优点，主要有：

• 多路复用：就是针对同个域名的请求，都可以在同一条连接中并行进行，而且头部和数据都进行了二进制封装。
• 二进制分帧：传输都是基于字节流进行的，而不是文本，二进制分帧层处于应用层和传输层之间。
• 头部压缩：HTTP1.x每次请求都会携带完整的头部字段，所以可能会出现重复传输，因此HTTP2采用HPACK对其进行压缩优化，可以节省不少的传输流量。
• 服务端推送：服务端可以主动推送数据给客户端。