The URL Loading System

定义：描述 Foundation 框架类在标准的网络传输协议下，用 URLs 连接因特网并与服务器交互的一整套体系。

支持的传输协议：

File Transfer Protocol (ftp://)
Hypertext Transfer Protocol (http://)
Hypertext Transfer Protocol with encryption (https://)
Local file URLs (file:///)
Data URLs (data://)

结构图

网络系统模块

5个模块：代理支持、身份验证和凭据、cookie 存储、配置管理和缓存管理。

Cookie，有时也用其复数形式 Cookies，指某些网站为了辨别用户身份、进行 session 跟踪而储存在用户本地终端上的数据（通常经过加密）。

NSURLSessionTask

NSURLSessionDelegate 委托协议

Session 会话的概念

Session中任务的行为取决于三个方面：

Session 的类型（取决于创建的配置对象类型）；
task 任务的类型；
task 任务被创建时，app 是否处于前台状态？

Session 的类型

默认会话（Default session）：与其他用于下载URL的 Foundation 方法类似。使用永久性的基于磁盘的缓存并将凭据存储在用户的钥匙串中。
短暂会话（Ephemeral session）：不会将任何数据存储到磁盘; 所有缓存，凭证等都保存在 RAM 中并与会话相关联。因此，当应用程序使会话无效时，会自动清除该会话。
后台会话（Background session）：类似于默认会话，但是会使用单独的进程处理所有数据传输。后台会话有一些额外的限制。

⚠️ NSURLSession 使用完成之后需要释放，否则会引起内存泄漏问题。

task 任务类型

NSURLSession 支持三种类型的任务：data tasks, download tasks 和 upload tasks。

data tasks：使用 NSData 对象发送和接收数据。处理应用程序与服务器之间的简短的，经常交互的请求。数据任务可以在每次接收到数据后就返回，或者通过 completion handler 一次性返回所有数据到您的应用程序。
download tasks：下载任务以文件的形式检索数据，并在应用程序未运行时支持后台下载。
upload tasks：上传任务以文件的形式发送数据，并在应用程序未运行时支持后台上传。

后台传输注意事项

NSURLSession 类在您的应用程序被暂停时支持后台传输。后台传输仅由使用后台会话配置对象（调用 backgroundSessionConfiguration :返回的会话）提供。

必须提供委托对象来进行事件传递。（对于上传和下载任务，代理的行为与在进程内传输相同。）
只支持HTTP和HTTPS协议（没有自定义协议）。
始终遵循重定向。
只支持 file 文件上传（应用程序退出后，data 或 stream 类型的传输将会失败）。
如果在应用程序处于后台时启动后台传输，配置对象的 discretionary 属性将被视为true。

网络请求创建流程

graph LR
NSURL-->NSURLRequest
NSURLRequest-->NSURLSessionTask
NSURLSessionConfiguration-->NSURLSession
NSURLSession-->NSURLSessionTask

网络请求流程图.png

创建和配置 Session

一、NSURLSessionDataTask 示例

// 1.创建 NSURLSessionConfiguration
NSURLSessionConfiguration *defaultConfiguration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
NSURLSessionConfiguration *ephemeralConfiguration = [NSURLSessionConfiguration ephemeralSessionConfiguration];
NSURLSessionConfiguration *backgroundConfiguration = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfigurationWithIdentifier: @"com.myapp.networking.background"];

// 配置默认会话的缓存行为
NSString *cachesDirectory = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
NSString *cachePath = [cachesDirectory stringByAppendingPathComponent:@"MyCache"];

/* Note:
 iOS需要设置相对路径:〜/Library/Caches
 OS X 要设置绝对路径。
 */
NSURLCache *cache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:16384
                                                  diskCapacity:268435456
                                                      diskPath:cachePath];
defaultConfiguration.URLCache = cache;
defaultConfiguration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;

// 2.创建 NSURLSession
NSOperationQueue *operationQueue = [NSOperationQueue mainQueue];

NSURLSession *defaultSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:defaultConfiguration delegate:self delegateQueue:operationQueue];
NSURLSession *ephemeralSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:ephemeralConfiguration delegate:self delegateQueue:operationQueue];
NSURLSession *backgroundSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:backgroundConfiguration delegate:self delegateQueue:operationQueue];

// 3.创建 NSURLSessionDataTask
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];

[[defaultSession dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
    NSLog(@"Got response %@ with error %@.\n", response, error);
    NSLog(@"DATA:\n%@\nEND DATA\n", [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding]);
          }] resume];

二、NSURLSessionDownloadTask 示例

NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Cocoa/Reference/Foundation/ObjC_classic/FoundationObjC.pdf"];

// 1.创建 NSURLSessionConfiguration
NSURLSessionConfiguration *backgroundConfiguration = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfigurationWithIdentifier: @"com.myapp.networking.background"];

// 2.创建 NSURLSession
NSOperationQueue *operationQueue = [NSOperationQueue mainQueue];

NSURLSession *backgroundSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:backgroundConfiguration delegate:self delegateQueue:operationQueue];

// 3.创建 NSURLSessionDownloadTask
NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [backgroundSession downloadTaskWithURL:url];
[downloadTask resume];

# prama mark - Delegate
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
      didWriteData:(int64_t)bytesWritten
 totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten
totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ wrote an additional %lld bytes (total %lld bytes) out of an expected %lld bytes.\n", session, downloadTask, bytesWritten, totalBytesWritten, totalBytesExpectedToWrite);
}
 
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
 didResumeAtOffset:(int64_t)fileOffset
expectedTotalBytes:(int64_t)expectedTotalBytes
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ resumed at offset %lld bytes out of an expected %lld bytes.\n", session, downloadTask, fileOffset, expectedTotalBytes);
}
 
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ finished downloading to URL %@\n", session, downloadTask, location);
 
    // Perform the completion handler for the current session
    self.completionHandlers[session.configuration.identifier]();
 
   // Open the downloaded file for reading
    NSError *readError = nil;
    NSFileHandle *fileHandle = [NSFileHandle fileHandleForReadingFromURL:location error:readError];
    // ...
 
   // Move the file to a new URL
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
    NSURL *cacheDirectory = [[fileManager URLsForDirectory:NSCachesDirectory inDomains:NSUserDomainMask] firstObject];
    NSError *moveError = nil;
    if ([fileManager moveItemAtURL:location toURL:cacheDirectory error:moveError]) {
        // ...
    }
}

三、Uploading Body Content

// 1.创建 NSURLSessionConfiguration
NSURLSessionConfiguration *defaultConfiguration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];

// 配置默认会话的缓存行为
NSString *cachesDirectory = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
NSString *cachePath = [cachesDirectory stringByAppendingPathComponent:@"MyCache"];

/* Note:
 iOS需要设置相对路径:〜/Library/Caches
 OS X 要设置绝对路径。
 */
NSURLCache *cache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:16384
                                                  diskCapacity:268435456
                                                      diskPath:cachePath];
defaultConfiguration.URLCache = cache;
defaultConfiguration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;

// 2.创建 NSURLSession
NSOperationQueue *operationQueue = [NSOperationQueue mainQueue];

NSURLSession *defaultSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:defaultConfiguration delegate:self delegateQueue:operationQueue];

// ***************************************************************
// 3.1.上传 Data 
NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:textFileURL];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
[mutableRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"%lld", data.length] forHTTPHeaderField:@"Content-Length"];
[mutableRequest setValue:@"text/plain" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithRequest:mutableRequest fromData:data];
[uploadTask resume];

// ***************************************************************
// 3.2.上传 File 
NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithRequest:mutableRequest fromFile:textFileURL];
[uploadTask resume];

// ***************************************************************
// 3.3.上传 Stream
NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
mutableRequest.HTTPBodyStream = [NSInputStream inputStreamWithFileAtPath:textFileURL.path];
[mutableRequest setValue:@"text/plain" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
[mutableRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"%lld", data.length] forHTTPHeaderField:@"Content-Length"];
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithStreamedRequest:mutableRequest];
[uploadTask resume];

四、NSURLSessionDataTask 发送 GET 请求

- (void)p_NSURLSessionDataTask_GET {
    // 请求路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://op.juhe.cn/shanghai/hospital?dtype=&key=123"];
    
    // 1.创建 NSURLSession，使用共享 Session
    NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
    
    // 2.创建 NSURLSessionDataTask, 默认 GET 请求
    NSURLSessionDataTask *dataTask = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        if (error) {
            NSLog(@"%@",error.localizedDescription);
        }else {
            NSLog(@"%@",data);
        }
    }];
    // 3.执行 Task
    [dataTask resume];
}

五、NSURLSessionDataTask 发送 POST 请求

- (void)p_NSURLSessionDataTask_POST {
    // 请求路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://op.juhe.cn/shanghai/hospital"];
    
    // 创建请求对象
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
    // 设置请求方法
    request.HTTPMethod = @"POST";
    // 设置请求体
    NSString *stringBody = @"dtype=&key=123";
    request.HTTPBody = [stringBody dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    // 1.创建 NSURLSession,使用共享 Session
    NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
    // 2.创建 NSURLSessionDataTask
    NSURLSessionDataTask *dataTask = [session dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        if (error) {
            // error
        }else {
            // data
        }
    }];
    // 3.执行 Task
    [dataTask resume];
}

六、NSURLSessionDataTask 设置代理发送请求

- (void)p_NSURLSessionDataTask_Delegate {
    // 请求路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://op.juhe.cn/shanghai/hospital"];
    
    // 创建请求对象
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
    // 设置请求方法
    request.HTTPMethod = @"POST";
    // 设置请求体
    NSString *stringBody = @"dtype=&key=5718abc3837ecb471c5d5b1ef1e35130";
    request.HTTPBody = [stringBody dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    // 1.创建 NSURLSessionConfiguration
    NSURLSessionConfiguration *configuration =
        [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
    // 2.创建 NSURLSession
    NSURLSession *session =
        [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration
                                      delegate:self
                                 delegateQueue:nil];
    // 3.创建 NSURLSessionDataTask
    NSURLSessionDataTask *dataTask =
        [session dataTaskWithRequest:request];
    // 4.执行 Task
    [dataTask resume];
}

#pragma mark - NSURLSessionDelegate

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session didBecomeInvalidWithError:(nullable NSError *)error {
    // 请求失败调用。
}

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session didReceiveChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge
 completionHandler:(void (^)(NSURLSessionAuthChallengeDisposition disposition, NSURLCredential * _Nullable credential))completionHandler {
    // 处理身份验证和凭据。
}

- (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:(NSURLSession *)session {
    // 后台任务下载完成后调用
}

#pragma mark - NSURLSessionDataDelegate

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
          dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
 completionHandler:(void (^)(NSURLSessionResponseDisposition disposition))completionHandler {
    // 接收到服务器响应的时候调用
    // 默认情况下不接收数据，必须告诉系统是否接收服务器返回的数据
    completionHandler(NSURLSessionResponseAllow);
}

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
              task:(NSURLSessionTask *)task
didCompleteWithError:(nullable NSError *)error {
    // 请求失败调用
}

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
          dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
    didReceiveData:(NSData *)data {
    // 接受到服务器返回数据的时候调用,可能被调用多次
}

获取新闻示例代码：

-（void）viewdidload {

    //创建NSURLSession对象
    NSURLSessionConfiguration *config = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
    _session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:config
                                             delegate:nil
                                        delegateQueue:nil];
    //发起网络请求获取新闻
    [self fetchHrssnews];
}

#pragma 获取新闻方法
- (void)fetchHrssnews {
    
    //创建NSURLRequest对象
    NSString *requestString = hrssnewsString;
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:requestString];
    //方法参数：统一资源定位符、缓存策略：忽略本地缓存、等待web服务器响应最长时间
    NSMutableURLRequest *req = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url
                                                       cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData
                                                   timeoutInterval:60.0f];
    //设置请求方式为POST
    [req setHTTPMethod: @"POST"];
    
    //设置请求体
    NSString *dataString = @"ksym=0&jsym=15";
    NSData *postData = [dataString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    [req setHTTPBody:postData];
    
    //创建NSURLSessionDataTask对象
    NSURLSessionDataTask *dataTask = [self.session dataTaskWithRequest:req completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        
        //解析JSON数据
        NSDictionary *jsonObject = [NSJSONSerialization
                                    JSONObjectWithData:data
                                options:kNilOptions
                                error:nil];
        
        self.msgflag = jsonObject[@"msgflag"];
        HQLog(@"msgflag:%@",self.msgflag);
        self.msg = jsonObject[@"msg"];
        HQLog(@"msg:%@",self.msg);
        
        //判断是否成功获取服务器端数据
        if ([self.msgflag isEqualToString:@"0"]) {
            HQLog(@"msgflag:%@",self.msgflag);
        }else{
            HQLog(@"msgflag:-1,msg:For input string: ");
        }
        
        //使用dispatch_asynch函数让reloadData方法在主线程中运行
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            //重新加载UITableView对象的数据
            [self.tableView reloadData];});
            //停止刷新
            [self.tableView.mj_header endRefreshing];
    }];
    
    //NSURLSessionDataTask在刚创建的时候默认处于挂起状态，需要手动调用恢复。
    [dataTask resume];
    
}

参考

Apple: URL Session Programming Guide
Apple: NSURLSession
天天品尝iOS7甜点 :: Day 1 :: NSURLSession
iOS网络2——NSURLSession使用详解
NSURLSessionConfiguration API详解
iOS 通俗易懂的HTTP网络：URL、报文、Swift
开发只懂 AFN ？搞定 NSURLSession 才是硬道理

NSURLSession与NSURLConnection区别
iOS网络请求在Controller退出后是否应该被取消？@MrPeak
深度优化iOS网络模块 @MrPeak
NSURL /NSURLComponents

Objective-C 编程：NSURLSession