OkHttp解析

一、整體思路

從使用方法出發，首先是怎么使用，其次是我們使用的功能在內部是如何實現的，實現方案上有什么技巧，有什么范式。全文基本上是對 OkHttp 源碼的一個分析與導讀，非常建議大家下載 OkHttp 源碼之后，跟著本文，過一遍源碼。對于技巧和范式，由于目前我的功力還不到位，分析內容沒多少，歡迎大家和我一起討論。

首先放一張完整流程圖（看不懂沒關系，慢慢往后看）：

二、基本用例

來自OkHttp 官方網站。

2.1.創建 OkHttpClient 對象

OkHttpClient client = new OkHttpClient();

咦，怎么不見 builder？莫急，且看其構造函數：

public OkHttpClient() {
  this(new Builder());
}

原來是方便我們使用，提供了一個“快捷操作”，全部使用了默認的配置。OkHttpClient.Builder類成員很多，后面我們再慢慢分析，這里先暫時略過：

public Builder() {
  dispatcher = new Dispatcher();
  protocols = DEFAULT_PROTOCOLS;
  connectionSpecs = DEFAULT_CONNECTION_SPECS;
  proxySelector = ProxySelector.getDefault();
  cookieJar = CookieJar.NO_COOKIES;
  socketFactory = SocketFactory.getDefault();
  hostnameVerifier = OkHostnameVerifier.INSTANCE;
  certificatePinner = CertificatePinner.DEFAULT;
  proxyAuthenticator = Authenticator.NONE;
  authenticator = Authenticator.NONE;
  connectionPool = new ConnectionPool();
  dns = Dns.SYSTEM;
  followSslRedirects = true;
  followRedirects = true;
  retryOnConnectionFailure = true;
  connectTimeout = 10_000;
  readTimeout = 10_000;
  writeTimeout = 10_000;
}

2.2.發起 HTTP 請求

String run(String url) throws IOException {
  Request request = new Request.Builder()
      .url(url)
      .build();

  Response response = client.newCall(request).execute();
  return response.body().string();
}

OkHttpClient實現了Call.Factory，負責根據請求創建新的Call。

那我們現在就來看看它是如何創建 Call 的：

/**
  * Prepares the {@code request} to be executed at some point in the future.
  */
@Override public Call newCall(Request request) {
  return new RealCall(this, request);
}

如此看來功勞全在RealCall類了，下面我們一邊分析同步網絡請求的過程，一邊了解RealCall的具體內容。

2.2.1.同步網絡請求

我們首先看RealCall#execute：

@Override public Response execute() throws IOException {
  synchronized (this) {
    if (executed) throw new IllegalStateException("Already Executed");  // (1)
    executed = true;
  }
  try {
    client.dispatcher().executed(this);                                 // (2)
    Response result = getResponseWithInterceptorChain();                // (3)
    if (result == null) throw new IOException("Canceled");
    return result;
  } finally {
    client.dispatcher().finished(this);                                 // (4)
  }
}

這里我們做了 4 件事：

1. 檢查這個 call 是否已經被執行了，每個 call 只能被執行一次，如果想要一個完全一樣的 call，可以利用call#clone方法進行克隆。
2. 利用client.dispatcher().executed(this)來進行實際執行dispatcher是剛才看到的OkHttpClient.Builder的成員之一，它的文檔說自己是異步 HTTP 請求的執行策略，現在看來，同步請求它也有摻和。
3. 調用getResponseWithInterceptorChain()函數獲取 HTTP 返回結果，從函數名可以看出，這一步還會進行一系列“攔截”操作。
4. 最后還要通知dispatcher自己已經執行完畢。

dispatcher 這里我們不過度關注，在同步執行的流程中，涉及到 dispatcher 的內容只不過是告知它我們的執行狀態，比如開始執行了（調用executed），比如執行完畢了（調用finished），在異步執行流程中它會有更多的參與。

真正發出網絡請求，解析返回結果的，還是getResponseWithInterceptorChain：

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

  Interceptor.Chain chain = new RealInterceptorChain(
      interceptors, null, null, null, 0, originalRequest);
  return chain.proceed(originalRequest);
}

在OkHttp 開發者之一介紹 OkHttp 的文章里面，作者講到：

the whole thing is just a stack of built-in interceptors.

可見Interceptor是 OkHttp 最核心的一個東西，不要誤以為它只負責攔截請求進行一些額外的處理（例如 cookie），實際上它把實際的網絡請求、緩存、透明壓縮等功能都統一了起來，每一個功能都只是一個Interceptor，它們再連接成一個Interceptor.Chain，環環相扣，最終圓滿完成一次網絡請求。

從getResponseWithInterceptorChain函數我們可以看到Interceptor.Chain的分布依次是：

1. 在配置OkHttpClient時設置的interceptors；
2. 負責失敗重試以及重定向的RetryAndFollowUpInterceptor；
3. 負責把用戶構造的請求轉換為發送到服務器的請求、把服務器返回的響應轉換為用戶友好的響應的BridgeInterceptor；
4. 負責讀取緩存直接返回、更新緩存的CacheInterceptor；
5. 負責和服務器建立連接的ConnectInterceptor；
6. 配置OkHttpClient時設置的networkInterceptors；
7. 負責向服務器發送請求數據、從服務器讀取響應數據CallServerInterceptor。

在這里，位置決定了功能，最后一個 Interceptor 一定是負責和服務器實際通訊的，重定向、緩存等一定是在實際通訊之前的。

責任鏈模式在這個Interceptor鏈條中得到了很好的實踐。

它包含了一些命令對象和一系列的處理對象，每一個處理對象決定它能處理哪些命令對象，它也知道如何將它不能處理的命令對象傳遞給該鏈中的下一個處理對象。該模式還描述了往該處理鏈的末尾添加新的處理對象的方法。

對于把Request變成Response這件事來說，每個Interceptor都可能完成這件事，所以我們循著鏈條讓每個Interceptor自行決定能否完成任務以及怎么完成任務（自力更生或者交給下一個Interceptor）。這樣一來，完成網絡請求這件事就徹底從RealCall類中剝離了出來，簡化了各自的責任和邏輯。兩個字：優雅！

責任鏈模式在安卓系統中也有比較典型的實踐，例如 view 系統對點擊事件（TouchEvent）的處理。

回到 OkHttp，在這里我們先簡單分析一下ConnectInterceptor和CallServerInterceptor，看看 OkHttp 是怎么進行和服務器的實際通信的。

2.2.1.1.建立連接：ConnectInterceptor

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

  // We need the network to satisfy this request. Possibly for validating a conditional GET.
  boolean doExtensiveHealthChecks = !request.method().equals("GET");
  HttpCodec httpCodec = streamAllocation.newStream(client, doExtensiveHealthChecks);
  RealConnection connection = streamAllocation.connection();

  return realChain.proceed(request, streamAllocation, httpCodec, connection);
}

實際上建立連接就是創建了一個HttpCodec對象，它將在后面的步驟中被使用，那它又是何方神圣呢？它是對 HTTP 協議操作的抽象，有兩個實現：Http1Codec和Http2Codec，顧名思義，它們分別對應 HTTP/1.1 和 HTTP/2 版本的實現。

在Http1Codec中，它利用Okio對Socket的讀寫操作進行封裝，Okio 以后有機會再進行分析，現在讓我們對它們保持一個簡單地認識：它對java.io和java.nio進行了封裝，讓我們更便捷高效的進行 IO 操作。

而創建HttpCodec對象的過程涉及到StreamAllocation、RealConnection，代碼較長，這里就不展開，這個過程概括來說，就是找到一個可用的RealConnection，再利用RealConnection的輸入輸出（BufferedSource和BufferedSink）創建HttpCodec對象，供后續步驟使用。

2.2.1.2.發送和接收數據：CallServerInterceptor

@Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
  HttpCodec httpCodec = ((RealInterceptorChain) chain).httpStream();
  StreamAllocation streamAllocation = ((RealInterceptorChain) chain).streamAllocation();
  Request request = chain.request();

  long sentRequestMillis = System.currentTimeMillis();
  httpCodec.writeRequestHeaders(request);

  if (HttpMethod.permitsRequestBody(request.method()) && request.body() != null) {
    Sink requestBodyOut = httpCodec.createRequestBody(request, request.body().contentLength());
    BufferedSink bufferedRequestBody = Okio.buffer(requestBodyOut);
    request.body().writeTo(bufferedRequestBody);
    bufferedRequestBody.close();
  }

  httpCodec.finishRequest();

  Response response = httpCodec.readResponseHeaders()
      .request(request)
      .handshake(streamAllocation.connection().handshake())
      .sentRequestAtMillis(sentRequestMillis)
      .receivedResponseAtMillis(System.currentTimeMillis())
      .build();

  if (!forWebSocket || response.code() != 101) {
    response = response.newBuilder()
        .body(httpCodec.openResponseBody(response))
        .build();
  }

  if ("close".equalsIgnoreCase(response.request().header("Connection"))
      || "close".equalsIgnoreCase(response.header("Connection"))) {
    streamAllocation.noNewStreams();
  }

  // 省略部分檢查代碼

  return response;
}

我們抓住主干部分：

1. 向服務器發送 request header；
2. 如果有 request body，就向服務器發送；
3. 讀取 response header，先構造一個Response對象；
4. 如果有 response body，就在 3 的基礎上加上 body 構造一個新的Response對象；

這里我們可以看到，核心工作都由HttpCodec對象完成，而HttpCodec實際上利用的是 Okio，而 Okio 實際上還是用的Socket，所以沒什么神秘的，只不過一層套一層，層數有點多。

其實Interceptor的設計也是一種分層的思想，每個Interceptor就是一層。為什么要套這么多層呢？分層的思想在 TCP/IP 協議中就體現得淋漓盡致，分層簡化了每一層的邏輯，每層只需要關注自己的責任（單一原則思想也在此體現），而各層之間通過約定的接口/協議進行合作（面向接口編程思想），共同完成復雜的任務。

簡單應該是我們的終極追求之一，盡管有時為了達成目標不得不復雜，但如果有另一種更簡單的方式，我想應該沒有人不愿意替換。

2.2.2.發起異步網絡請求

client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
    @Override
    public void onFailure(Call call, IOException e) {
    }

    @Override
    public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
        System.out.println(response.body().string());
    }
});

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

// Dispatcher#enqueue
synchronized void enqueue(AsyncCall call) {
  if (runningAsyncCalls.size() < maxRequests && runningCallsForHost(call) < maxRequestsPerHost) {
    runningAsyncCalls.add(call);
    executorService().execute(call);
  } else {
    readyAsyncCalls.add(call);
  }
}

這里我們就能看到 dispatcher 在異步執行時發揮的作用了，如果當前還能執行一個并發請求，那就立即執行，否則加入readyAsyncCalls隊列，而正在執行的請求執行完畢之后，會調用promoteCalls()函數，來把readyAsyncCalls隊列中的AsyncCall“提升”為runningAsyncCalls，并開始執行。

這里的AsyncCall是RealCall的一個內部類，它實現了Runnable，所以可以被提交到ExecutorService上執行，而它在執行時會調用getResponseWithInterceptorChain()函數，并把結果通過responseCallback傳遞給上層使用者。

這樣看來，同步請求和異步請求的原理是一樣的，都是在getResponseWithInterceptorChain()函數中通過Interceptor鏈條來實現的網絡請求邏輯，而異步則是通過ExecutorService實現。

2.3返回數據的獲取

在上述同步（Call#execute()執行之后）或者異步（Callback#onResponse()回調中）請求完成之后，我們就可以從Response對象中獲取到響應數據了，包括 HTTP status code，status message，response header，response body 等。這里 body 部分最為特殊，因為服務器返回的數據可能非常大，所以必須通過數據流的方式來進行訪問（當然也提供了諸如string()和bytes()這樣的方法將流內的數據一次性讀取完畢），而響應中其他部分則可以隨意獲取。

響應 body 被封裝到ResponseBody類中，該類主要有兩點需要注意：

1. 每個 body 只能被消費一次，多次消費會拋出異常；
2. body 必須被關閉，否則會發生資源泄漏；

在2.2.1.2.發送和接收數據：CallServerInterceptor小節中，我們就看過了 body 相關的代碼：

if (!forWebSocket || response.code() != 101) {
  response = response.newBuilder()
      .body(httpCodec.openResponseBody(response))
      .build();
}

由HttpCodec#openResponseBody提供具體 HTTP 協議版本的響應 body，而HttpCodec則是利用 Okio 實現具體的數據 IO 操作。

這里有一點值得一提，OkHttp 對響應的校驗非常嚴格，HTTP status line 不能有任何雜亂的數據，否則就會拋出異常，在我們公司項目的實踐中，由于服務器的問題，偶爾 status line 會有額外數據，而服務端的問題也毫無頭緒，導致我們不得不忍痛繼續使用 HttpUrlConnection，而后者在一些系統上又存在各種其他的問題，例如魅族系統發送 multi-part form 的時候就會出現沒有響應的問題。

2.4.HTTP 緩存

在2.2.1.同步網絡請求小節中，我們已經看到了Interceptor的布局，在建立連接、和服務器通訊之前，就是CacheInterceptor，在建立連接之前，我們檢查響應是否已經被緩存、緩存是否可用，如果是則直接返回緩存的數據，否則就進行后面的流程，并在返回之前，把網絡的數據寫入緩存。

這塊代碼比較多，但也很直觀，主要涉及 HTTP 協議緩存細節的實現，而具體的緩存邏輯 OkHttp 內置封裝了一個Cache類，它利用DiskLruCache，用磁盤上的有限大小空間進行緩存，按照 LRU 算法進行緩存淘汰，這里也不再展開。

我們可以在構造OkHttpClient時設置Cache對象，在其構造函數中我們可以指定目錄和緩存大小：

public Cache(File directory, long maxSize);

而如果我們對 OkHttp 內置的Cache類不滿意，我們可以自行實現InternalCache接口，在構造OkHttpClient時進行設置，這樣就可以使用我們自定義的緩存策略了。

三、總結

OkHttp 還有很多細節部分沒有在本文展開，例如 HTTP2/HTTPS 的支持等，但建立一個清晰的概覽非常重要。對整體有了清晰認識之后，細節部分如有需要，再單獨深入將更加容易。

在文章最后我們再來回顧一下完整的流程圖：

• OkHttpClient實現Call.Factory，負責為Request創建Call；
• RealCall為具體的Call實現，其enqueue()異步接口通過Dispatcher利用ExecutorService實現，而最終進行網絡請求時和同步execute()接口一致，都是通過getResponseWithInterceptorChain()函數實現；
• getResponseWithInterceptorChain()中利用Interceptor鏈條，分層實現緩存、透明壓縮、網絡 IO 等功能；