读AFNetworking源码

把AFNetworking的源码读了一遍,关于详细的源码解析的文章网上已经有很多,便不再赘述。我尝试从源码里寻找以下问题的答案:

  • 用户发起一次网络请求后,AFN都做了些什么?
  • UIImageView+AFNetworking怎么实现图片的下载与缓存?

先来个整体的架构:

整体架构

最核心的两个类是AFURLSessionManagerAFHTTPSessionManager,他们的职责简单来说就是:

  • 提供一组API给客户端发起网络请求
  • 协调系统各个其他组件,类似于控制器的角色
  • 调用AFHTTPRequestSerializer加工网络请求
  • 调用AFHTTPResponseSerializer解析返回数据
  • 调用AFNetworkReachabilityManager判断网络状态
  • 调用AFSecurityPolicy验证HTTPS请求证书的有效性
  • 内部利用AFURLSessionManagerTaskDelegate处理部分NSURLSessionTaskDelegate回调

用户发起一次网络请求后,AFN都做了些什么?

假设用户发起一次POST请求:

[self.manager
     POST:@"post"
     parameters:@{@"key":@"value"}
     progress:nil
     success:nil
     failure:nil];

来个顺序图会比较清楚一些:

发起POST请求

UIImageView+AFNetworking怎么实现图片的下载与缓存?

先来看下调setImageWithURLRequest:placeholderImage:success:failure:后AFN都做了些什么,直接贴代码了:

- (void)setImageWithURLRequest:(NSURLRequest *)urlRequest
              placeholderImage:(UIImage *)placeholderImage
                       success:(void (^)(NSURLRequest *request, NSHTTPURLResponse * _Nullable response, UIImage *image))success
                       failure:(void (^)(NSURLRequest *request, NSHTTPURLResponse * _Nullable response, NSError *error))failure
{

    if ([urlRequest URL] == nil) {
        [self cancelImageDownloadTask];
        self.image = placeholderImage;
        return;
    }

    if ([self isActiveTaskURLEqualToURLRequest:urlRequest]){
        return;
    }

    [self cancelImageDownloadTask];

    AFImageDownloader *downloader = [[self class] sharedImageDownloader];
    id <AFImageRequestCache> imageCache = downloader.imageCache;

    //Use the image from the image cache if it exists
    UIImage *cachedImage = [imageCache imageforRequest:urlRequest withAdditionalIdentifier:nil];
    if (cachedImage) {
        if (success) {
            success(urlRequest, nil, cachedImage);
        } else {
            self.image = cachedImage;
        }
        [self clearActiveDownloadInformation];
    } else {
        if (placeholderImage) {
            self.image = placeholderImage;
        }

        __weak __typeof(self)weakSelf = self;
        NSUUID *downloadID = [NSUUID UUID];
        AFImageDownloadReceipt *receipt;
        receipt = [downloader
                   downloadImageForURLRequest:urlRequest
                   withReceiptID:downloadID
                   success:^(NSURLRequest * _Nonnull request, NSHTTPURLResponse * _Nullable response, UIImage * _Nonnull responseObject) {
                       __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;
                       if ([strongSelf.af_activeImageDownloadReceipt.receiptID isEqual:downloadID]) {
                           if (success) {
                               success(request, response, responseObject);
                           } else if(responseObject) {
                               strongSelf.image = responseObject;
                           }
                           [strongSelf clearActiveDownloadInformation];
                       }

                   }
                   failure:^(NSURLRequest * _Nonnull request, NSHTTPURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nonnull error) {
                       __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;
                        if ([strongSelf.af_activeImageDownloadReceipt.receiptID isEqual:downloadID]) {
                            if (failure) {
                                failure(request, response, error);
                            }
                            [strongSelf clearActiveDownloadInformation];
                        }
                   }];

        self.af_activeImageDownloadReceipt = receipt;
    }
}

主要做了:

  1. 做一些保护,判空,排重
  2. 起一个AFImageDownloader单例来完成真正的下载任务
  3. 先找cache,有直接返回,没有的话用AFImageDownloader开启下载
  4. 用一个叫AFImageDownloadReceipt的对象来记录每一次下载,可以理解为一个下载收据,用[NSUUID UUID]作为它的ID,每个UIImageView实例对应了唯一个正在下载的收据,用af_activeImageDownloadReceipt持有

这里要注意的是AFImageDownloader是个单例,AFN所有UIKit分类中需要用到下载图片的地方都用了同一个downloader.

真正干活的是AFImageDownloader,我们来看一下它的实现。
先来看下初始化函数:

- (instancetype)init {
    NSURLSessionConfiguration *defaultConfiguration = [self.class defaultURLSessionConfiguration];
    AFHTTPSessionManager *sessionManager = [[AFHTTPSessionManager alloc] initWithSessionConfiguration:defaultConfiguration];
    sessionManager.responseSerializer = [AFImageResponseSerializer serializer];

    return [self initWithSessionManager:sessionManager
                 downloadPrioritization:AFImageDownloadPrioritizationFIFO
                 maximumActiveDownloads:4
                             imageCache:[[AFAutoPurgingImageCache alloc] init]];
}

实例化了一个AFHTTPSessionManager,给它配了个sessionConfiguration和AFImageResponseSerializer类型的responseSerializer,然后设置它的下载优先级为FIFO(先来先下载,合情合理),最大同时下载数为4(这个必须得控制下),cache类型为AFAutoPurgingImageCache
先来看下sessionConfiguration:

+ (NSURLCache *)defaultURLCache {
    // It's been discovered that a crash will occur on certain versions
    // of iOS if you customize the cache.
    //
    // More info can be found here: https://devforums.apple.com/message/1102182#1102182
    //
    // When iOS 7 support is dropped, this should be modified to use
    // NSProcessInfo methods instead.
    if ([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] compare:@"8.2" options:NSNumericSearch] == NSOrderedAscending) {
        return [NSURLCache sharedURLCache];
    }
    return [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:20 * 1024 * 1024
                                         diskCapacity:150 * 1024 * 1024
                                             diskPath:@"com.alamofire.imagedownloader"];
}

+ (NSURLSessionConfiguration *)defaultURLSessionConfiguration {
    NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];

    //TODO set the default HTTP headers

    configuration.HTTPShouldSetCookies = YES;
    configuration.HTTPShouldUsePipelining = NO;

    configuration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;
    configuration.allowsCellularAccess = YES;
    configuration.timeoutIntervalForRequest = 60.0;
    configuration.URLCache = [AFImageDownloader defaultURLCache];

    return configuration;
}
  1. NSURLRequestUseProtocolCachePolicy是默认缓存策略, 其策略如下:
    NSURLRequestUseProtocolCachePolicy decision tree for HTTP and HTTPS

    详情见:https://developer.apple.com/reference/foundation/nsurlrequestcachepolicy
  2. allowsCellularAccess = YES,允许非wifi下下载图片,这是当然
  3. URLCache允许20MB的内存空间和150MB的磁盘空间。当应用不在前台跑的时候,如果系统磁盘空间不够了,磁盘上的图片缓存会被清理。

切入正题,来看下图片是怎么下载的:

- (nullable AFImageDownloadReceipt *)downloadImageForURLRequest:(NSURLRequest *)request
                                                  withReceiptID:(nonnull NSUUID *)receiptID
                                                        success:(nullable void (^)(NSURLRequest *request, NSHTTPURLResponse  * _Nullable response, UIImage *responseObject))success
                                                        failure:(nullable void (^)(NSURLRequest *request, NSHTTPURLResponse * _Nullable response, NSError *error))failure {
    __block NSURLSessionDataTask *task = nil;
    dispatch_sync(self.synchronizationQueue, ^{
        NSString *URLIdentifier = request.URL.absoluteString;
        if (URLIdentifier == nil) {
            if (failure) {
                NSError *error = [NSError errorWithDomain:NSURLErrorDomain code:NSURLErrorBadURL userInfo:nil];
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    failure(request, nil, error);
                });
            }
            return;
        }

        // 1) Append the success and failure blocks to a pre-existing request if it already exists
        AFImageDownloaderMergedTask *existingMergedTask = self.mergedTasks[URLIdentifier];
        if (existingMergedTask != nil) {
            AFImageDownloaderResponseHandler *handler = [[AFImageDownloaderResponseHandler alloc] initWithUUID:receiptID success:success failure:failure];
            [existingMergedTask addResponseHandler:handler];
            task = existingMergedTask.task;
            return;
        }

        // 2) Attempt to load the image from the image cache if the cache policy allows it
        switch (request.cachePolicy) {
            case NSURLRequestUseProtocolCachePolicy:
            case NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad:
            case NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad: {
                UIImage *cachedImage = [self.imageCache imageforRequest:request withAdditionalIdentifier:nil];
                if (cachedImage != nil) {
                    if (success) {
                        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                            success(request, nil, cachedImage);
                        });
                    }
                    return;
                }
                break;
            }
            default:
                break;
        }

        // 3) Create the request and set up authentication, validation and response serialization
        NSUUID *mergedTaskIdentifier = [NSUUID UUID];
        NSURLSessionDataTask *createdTask;
        __weak __typeof__(self) weakSelf = self;

        createdTask = [self.sessionManager
                       dataTaskWithRequest:request
                       uploadProgress:nil
                       downloadProgress:nil
                       completionHandler:^(NSURLResponse * _Nonnull response, id  _Nullable responseObject, NSError * _Nullable error) {
                           dispatch_async(self.responseQueue, ^{
                               __strong __typeof__(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
                               AFImageDownloaderMergedTask *mergedTask = self.mergedTasks[URLIdentifier];
                               if ([mergedTask.identifier isEqual:mergedTaskIdentifier]) {
                                   mergedTask = [strongSelf safelyRemoveMergedTaskWithURLIdentifier:URLIdentifier];
                                   if (error) {
                                       for (AFImageDownloaderResponseHandler *handler in mergedTask.responseHandlers) {
                                           if (handler.failureBlock) {
                                               dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                                                   handler.failureBlock(request, (NSHTTPURLResponse*)response, error);
                                               });
                                           }
                                       }
                                   } else {
                                       [strongSelf.imageCache addImage:responseObject forRequest:request withAdditionalIdentifier:nil];

                                       for (AFImageDownloaderResponseHandler *handler in mergedTask.responseHandlers) {
                                           if (handler.successBlock) {
                                               dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                                                   handler.successBlock(request, (NSHTTPURLResponse*)response, responseObject);
                                               });
                                           }
                                       }
                                       
                                   }
                               }
                               [strongSelf safelyDecrementActiveTaskCount];
                               [strongSelf safelyStartNextTaskIfNecessary];
                           });
                       }];

        // 4) Store the response handler for use when the request completes
        AFImageDownloaderResponseHandler *handler = [[AFImageDownloaderResponseHandler alloc] initWithUUID:receiptID
                                                                                                   success:success
                                                                                                   failure:failure];
        AFImageDownloaderMergedTask *mergedTask = [[AFImageDownloaderMergedTask alloc]
                                                   initWithURLIdentifier:URLIdentifier
                                                   identifier:mergedTaskIdentifier
                                                   task:createdTask];
        [mergedTask addResponseHandler:handler];
        self.mergedTasks[URLIdentifier] = mergedTask;

        // 5) Either start the request or enqueue it depending on the current active request count
        if ([self isActiveRequestCountBelowMaximumLimit]) {
            [self startMergedTask:mergedTask];
        } else {
            [self enqueueMergedTask:mergedTask];
        }

        task = mergedTask.task;
    });
    if (task) {
        return [[AFImageDownloadReceipt alloc] initWithReceiptID:receiptID task:task];
    } else {
        return nil;
    }
}

作者注释中已经写的很清楚了,分为5步:

  1. 如果是重复请求,将成功和失败的block回调存入之前已存在的任务中
  2. 如果缓存策略允许,尝试从缓存中取图片
  3. 创建请求,response序列化对象
  4. 将成功失败的block存起来备用
  5. 根据当前活跃请求数,直接开启下载任务或者加入下载队列

可以看到,这些步骤都被放入了一个串行队列synchronizationQueue中,并用dispatch_sync的方式调用,保证了线程安全性。
在图片下载成功的回调中,将当前活跃任务数-1,并在下载队列里拿一个任务出来下载:

[strongSelf safelyDecrementActiveTaskCount];
[strongSelf safelyStartNextTaskIfNecessary];

接着来看下图片的缓存,这里用了AFAutoPurgingImageCache这个类来做。
这是个实现了AFImageRequestCache协议的类:

@protocol AFImageRequestCache <AFImageCache>

- (void)addImage:(UIImage *)image forRequest:(NSURLRequest *)request withAdditionalIdentifier:(nullable NSString *)identifier;

- (BOOL)removeImageforRequest:(NSURLRequest *)request withAdditionalIdentifier:(nullable NSString *)identifier;

- (nullable UIImage *)imageforRequest:(NSURLRequest *)request withAdditionalIdentifier:(nullable NSString *)identifier;

@end

如果它的缓存实现不满足你的要求,也可以自己实现一套。
记得以前老版本的AFN用了NSCache来做图片缓存,现在的版本在AFAutoPurgingImageCache里用了NSDictionary自己实现了一套,作者应该是觉得系统的NSCache不太好定制化需求,比如想更精准的控制缓存清理的时间用NSCache就做不到。不过NSCache是线程安全的,用了NSDictionary必须自己来保证。代码里用了dispatch_barrier_async来保证线程安全:

- (void)addImage:(UIImage *)image withIdentifier:(NSString *)identifier {
    dispatch_barrier_async(self.synchronizationQueue, ^{
        AFCachedImage *cacheImage = [[AFCachedImage alloc] initWithImage:image identifier:identifier];

        AFCachedImage *previousCachedImage = self.cachedImages[identifier];
        if (previousCachedImage != nil) {
            self.currentMemoryUsage -= previousCachedImage.totalBytes;
        }

        self.cachedImages[identifier] = cacheImage;
        self.currentMemoryUsage += cacheImage.totalBytes;
    });

    dispatch_barrier_async(self.synchronizationQueue, ^{
        if (self.currentMemoryUsage > self.memoryCapacity) {
            UInt64 bytesToPurge = self.currentMemoryUsage - self.preferredMemoryUsageAfterPurge;
            NSMutableArray <AFCachedImage*> *sortedImages = [NSMutableArray arrayWithArray:self.cachedImages.allValues];
            NSSortDescriptor *sortDescriptor = [[NSSortDescriptor alloc] initWithKey:@"lastAccessDate"
                                                                           ascending:YES];
            [sortedImages sortUsingDescriptors:@[sortDescriptor]];

            UInt64 bytesPurged = 0;

            for (AFCachedImage *cachedImage in sortedImages) {
                [self.cachedImages removeObjectForKey:cachedImage.identifier];
                bytesPurged += cachedImage.totalBytes;
                if (bytesPurged >= bytesToPurge) {
                    break ;
                }
            }
            self.currentMemoryUsage -= bytesPurged;
        }
    });
}
- (nullable UIImage *)imageWithIdentifier:(NSString *)identifier {
    __block UIImage *image = nil;
    dispatch_sync(self.synchronizationQueue, ^{
        AFCachedImage *cachedImage = self.cachedImages[identifier];
        image = [cachedImage accessImage];
    });
    return image;
}
- (UIImage*)accessImage {
    self.lastAccessDate = [NSDate date];
    return self.image;
}
  1. 每次命中缓存都会更新cache的最后访问时间lastAccessDate
  2. 如果有新图加入缓存了以后,缓存占用内存超出了容量,会清理部分缓存的图片
  3. 从最久没被使用的图开始清理,直到所占内存达标

默认的内存容量为100M,每次清理后默认会降到60M以下:

- (instancetype)init {
    return [self initWithMemoryCapacity:100 * 1024 * 1024 preferredMemoryCapacity:60 * 1024 * 1024];
}

大致先分析到这里。

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