Cocoa 网络编程

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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

+ (NSData *)sendSynchronousRequest:(NSURLRequest *)request
                 returningResponse:(NSURLResponse **)response
                             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

+ (void)sendAsynchronousRequest:(NSURLRequest*) request
                          queue:(NSOperationQueue*) queue
              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：

- (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

- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
- (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：

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。
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：

dispatch_async(connectionQueue, ^{
        NSMutableURLRequest *request = [[NSMutableURLRequest alloc] init];
        [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];

        NSURLConnection *connection = [[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self]; // 没有设置 startImmediately 为 NO，会立即开始
        //[connection start]; 这一句没有必要写，写了也一样不能 work。
});

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：

dispatch_async(connectionQueue, ^{
        NSMutableURLRequest *request = [[NSMutableURLRequest alloc] init];
        [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];

        NSURLConnection *connection = [[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
});

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：

dispatch_async(connectionQueue, ^{
        NSMutableURLRequest *request = [[NSMutableURLRequest alloc] init];
        [request setURL:[NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:someURL]]];

        NSURLConnection *connection = [[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];
        while(!self.finished) {
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
    });

然后在 finish 回调中执行：

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

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：

NSRunLoop* runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; // 添加 inputSource，让 runloop 保持 alive
[self.connection scheduleInRunLoop:runLoop
                           forMode:NSDefaultRunLoopMode];   
[self.connection start];
[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：

- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}

- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error
{
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}

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：

NSURLConnection *connection = [[NSURLConnection alloc] initWithRequest:aURLRequest
                                                              delegate:self
                                                      startImmediately:NO];
[connection setDelegateQueue:[[NSOperationQueue alloc] init]];
[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

[深入浅出Cocoa]iOS网络编程系列
Cocoa网络编程总结之NSURLConnection
http://iosdevelopmentjournal.com/blog/2013/01/27/running-network-requests-in-the-background/
https://stackoverflow.com/questions/8941353/ios-dispatch-async-and-nsurlconnection-delegate-functions-not-being-called/13733626#13733626
https://satanwoo.github.io/2015/09/11/A-New-Start/
https://stackoverflow.com/questions/1728631/asynchronous-request-to-the-server-from-background-thread
https://stackoverflow.com/questions/1363787/is-it-safe-to-call-cfrunloopstop-from-another-thread
http://www.dribin.org/dave/blog/archives/2009/05/05/concurrent_operations/
http://nshipster.com/nsoperation/```objectivec