AFNetworking到底长啥样(上)

AFNetworking是iOS界知名的网络三方库，现已完全取代了ASI。最新的AFNetworking3.0也早已从NSURLConnection切换到了NSURLSession，使用起来也更加方便。作为一名不断探索的资深iOSer，还是要看看源码提升下内功。

一、概述

首先看下AFNetworking的结构及其继承关系：

Class	SuperClass	Description
AFURLSessionManager	NSObject	①用于管理NSURLSession实例。②负责生成dataTask、uploadTask和downloadTask。
AFHTTPSessionManager	AFURLSessionManager	AFURLSessionManager的子类，封装了网络请求并提供了Convenience Methods发起HTTP请求。
AFHTTPRequestSerializer	NSObject	生成网络请求所需的Request，包括对参数的处理。
AFHTTPResponseSerializer	NSObject	解析返回来的Response，并验证合法性。
AFSecurityPolicy	NSObject	主要处理HTTPs通信。
AFURLSessionManagerTaskDelegate	NSObject	作为task的delegate，调用回调。

涉及的主要类都在上表中了，下面简单说下其他的辅助类：

(1)_AFURLSessionTaskSwizzling:这个类只做一件事：使用Method Swizzling更改NSURLSessionDataTask及其父类的resume及suspend实现，在其调用时发送消息：AFNSURLSessionTaskDidResumeNotification和AFNSURLSessionTaskDidSuspendNotification即：

- (void)af_resume {
    NSAssert([self respondsToSelector:@selector(state)], @"Does not respond to state");
    NSURLSessionTaskState state = [self state];
    [self af_resume];

    if (state != NSURLSessionTaskStateRunning) {
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:AFNSURLSessionTaskDidResumeNotification object:self];
    }
}

- (void)af_suspend {
    NSAssert([self respondsToSelector:@selector(state)], @"Does not respond to state");
    NSURLSessionTaskState state = [self state];
    [self af_suspend];

    if (state != NSURLSessionTaskStateSuspended) {
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:AFNSURLSessionTaskDidSuspendNotification object:self];
    }
}

(2)AFJSONRequestSerializer：是AFHTTPRequestSerializer的子类，相比于AFHTTPRequestSerializer，它增加了对parameters是否是合法JSON格式的校验。在POST情况下，parameters会通过NSJSONSerialization转化为NSData放到HTTPBody里。此外，header的Content-Type也会被设置为application/json。

(3)AFQueryStringPair：包含field和value属性，用于表示参数（eg. name='layne'），并且field和value要经过“PercentEscaped”处理，处理函数如下：

NSString * AFPercentEscapedStringFromString(NSString *string) {
    static NSString * const kAFCharactersGeneralDelimitersToEncode = @":#[]@"; // does not include "?" or "/" due to RFC 3986 - Section 3.4
    static NSString * const kAFCharactersSubDelimitersToEncode = @"!$&'()*+,;=";

    NSMutableCharacterSet * allowedCharacterSet = [[NSCharacterSet URLQueryAllowedCharacterSet] mutableCopy];
    [allowedCharacterSet removeCharactersInString:[kAFCharactersGeneralDelimitersToEncode stringByAppendingString:kAFCharactersSubDelimitersToEncode]];

    // FIXME: https://github.com/AFNetworking/AFNetworking/pull/3028
    // return [string stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:allowedCharacterSet];

    static NSUInteger const batchSize = 50;

    NSUInteger index = 0;
    NSMutableString *escaped = @"".mutableCopy;

    while (index < string.length) {
        NSUInteger length = MIN(string.length - index, batchSize);
        NSRange range = NSMakeRange(index, length);

        // To avoid breaking up character sequences such as emoji
        range = [string rangeOfComposedCharacterSequencesForRange:range];

        NSString *substring = [string substringWithRange:range];
        NSString *encoded = [substring stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:allowedCharacterSet];
        [escaped appendString:encoded];

        index += range.length;
    }

    return escaped;
}

这里有两点需要说明：

①对于字符截断问题（eg.emoji），这里使用了：rangeOfComposedCharacterSequencesForRange:，根据给定的range调整实际的range来防止字符截断。

②这里设置了batchSize分块进行escape。为啥要这么做？FIXME: https://github.com/AFNetworking/AFNetworking/pull/3028给出了具体解释：

Batching is required for escaping due to an internal bug in iOS 8.1 and 8.2. Encoding more than a few hundred Chinese characters causes various malloc error crashes. To avoid this issue until iOS 8 is no longer supported, batching MUST be used for encoding. This introduces roughly a 20% overhead.

简单说就是，在8.1和8.2上超过100个中文字符会挂。

(4)AFStreamingMultipartFormData用于multipart方式上传的formData.

(5)AFHTTPBodyPart

(6)AFMultipartBodyStream

(7)AFJSONResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析JSON格式的response.

(8)AFXMLParserResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析(NSXMLParser)XML格式的response.

(9)AFXMLDocumentResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析(NSXMLDocument)XML格式的response.

(10)AFPropertyListResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析(NSXMLDocument)PropertyList格式的response，

(11)AFImageResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析图片response。

(12)AFCompoundResponseSerializer：AFHTTPResponseSerializer的子类，解析复合类型的response。

二、类分析

1.AFURLSessionManager

AFURLSessionManager是管理网络请求的主类，它的结构如下：

• 管理着

  一个session(NSURLSession实例)，用于发起网络请求。

  一个operationQueue,用于执行代理回调。

  一个responseSerializer(实现了AFURLResponseSerialization)，用于response解析。

  一个securityPolicy(AFSecurityPolicy实例)，用于HTTPs配置。

  一个reachabilityManager(AFNetworkReachabilityManager实例)，用于网络连通性监听。

• 通过重写tasks、dataTasks、uploadTasks和downloadTasks属性的getter方法，使用getTasksWithCompletionHandler:获取session管理的tasks。

• 提供多种生成task的函数。如：

  -dataTaskWithRequest:completionHandler:
  -dataTaskWithRequest:uploadProgress:downloadProgress:completionHandler:
  
  -uploadTaskWithRequest:fromFile:progress:completionHandler:
  -uploadTaskWithRequest:fromData:progress:completionHandler:
  -uploadTaskWithStreamedRequest:progress:completionHandler:
  
  -downloadTaskWithRequest:progress:destination:completionHandler:
  -downloadTaskWithResumeData:progress:destination:completionHandler:

• 监控上传/下载进度。

  -uploadProgressForTask:   
  -downloadProgressForTask:

• 定义回调block属性，每个block对应NSURLSession相关的delegate方法。

  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDidBecomeInvalidBlock sessionDidBecomeInvalid;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDidReceiveAuthenticationChallengeBlock sessionDidReceiveAuthenticationChallenge;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSessionBlock didFinishEventsForBackgroundURLSession AF_API_UNAVAILABLE(macos);
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskWillPerformHTTPRedirectionBlock taskWillPerformHTTPRedirection;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskDidReceiveAuthenticationChallengeBlock taskDidReceiveAuthenticationChallenge;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskNeedNewBodyStreamBlock taskNeedNewBodyStream;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskDidSendBodyDataBlock taskDidSendBodyData;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskDidCompleteBlock taskDidComplete;
  #if AF_CAN_INCLUDE_SESSION_TASK_METRICS
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionTaskDidFinishCollectingMetricsBlock taskDidFinishCollectingMetrics;
  #endif
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDataTaskDidReceiveResponseBlock dataTaskDidReceiveResponse;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDataTaskDidBecomeDownloadTaskBlock dataTaskDidBecomeDownloadTask;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDataTaskDidReceiveDataBlock dataTaskDidReceiveData;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDataTaskWillCacheResponseBlock dataTaskWillCacheResponse;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDownloadTaskDidFinishDownloadingBlock downloadTaskDidFinishDownloading;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDownloadTaskDidWriteDataBlock downloadTaskDidWriteData;
  @property (readwrite, nonatomic, copy) AFURLSessionDownloadTaskDidResumeBlock downloadTaskDidResume;

• 声明了常量。

  //通知
  AFNetworkingTaskDidResumeNotification
  AFNetworkingTaskDidCompleteNotification
  AFNetworkingTaskDidSuspendNotification
  
  AFURLSessionDidInvalidateNotification
  AFURLSessionDownloadTaskDidFailToMoveFileNotification
  
  //通知AFNetworkingTaskDidCompleteNotification中userInfo的key
  AFNetworkingTaskDidCompleteResponseDataKey
  AFNetworkingTaskDidCompleteSerializedResponseKey
  AFNetworkingTaskDidCompleteResponseSerializerKey
  AFNetworkingTaskDidCompleteAssetPathKey
  AFNetworkingTaskDidCompleteErrorKey

• 在生成task时为每个task生成对应的delegate(AFURLSessionManagerTaskDelegate实例),并使用{}的形式保存在可变字典mutableTaskDelegatesKeyedByTaskIdentifier中。

• 作为NSURLSession的delegate，实现的delegate方法有：

  /* ----------NSURLSessionDelegate---------- */
  //执行sessionDidBecomeInvalid block并发通知
  - (void)URLSession:didBecomeInvalidWithError:
  //生成disposition(NSURLSessionAuthChallengeDisposition实例)，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:didReceiveChallenge:completionHandler:
  //执行didFinishEventsForBackgroundURLSession block
  - (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:
  
  /* ----------NSURLSessionTaskDelegate---------- */
  //执行taskWillPerformHTTPRedirectionBlock生成新的request，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:task:willPerformHTTPRedirection:newRequest:completionHandler:
  //生成disposition(NSURLSessionAuthChallengeDisposition实例)，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler:
  //生成inputStream(NSInputStream实例)，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:task:needNewBodyStream:
  //转到task delegate中执行，并执行taskDidSendBodyData block
  - (void)URLSession:task:didSendBodyData:totalBytesSent:totalBytesExpectedToSend:
  //转到task delegate中执行，并执行taskDidComplete block
  - (void)URLSession:task:didCompleteWithError:
  
  /* ----------NSURLSessionDataDelegate---------- */
  //执行dataTaskDidReceiveResponse block生成disposition，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:dataTask:didReceiveResponse:completionHandler:
  //重新设置task delegate,并调用dataTaskDidBecomeDownloadTask block
  - (void)URLSession:dataTask:didBecomeDownloadTask:
  //转到task delegate中执行，并调用dataTaskDidReceiveData block
  - (void)URLSession:dataTask:didReceiveData:
  //执行dataTaskWillCacheResponse block生成cacheResponse，并调用completionHandler
  - (void)URLSession:dataTask:willCacheResponse:completionHandler:
  
  /* ----------NSURLSessionDownloadDelegate---------- */
  //转到task delegate中执行，并移动文件
  - (void)URLSession:downloadTask:didFinishDownloadingToURL:
  //转到task delegate中执行，并执行downloadTaskDidWriteData block
  - (void)URLSession:downloadTask:didWriteData:totalBytesWritten:totalBytesExpectedToWrite:
  //转到task delegate中执行，并执行downloadTaskDidResume block
  - (void)URLSession:downloadTask:didResumeAtOffset:expectedTotalBytes:

2.AFURLSessionManagerTaskDelegate

AFURLSessionManagerTaskDelegate这个类虽然后缀是·-Delegate,但它并不是一个协议，而是一个继承自NSObject的类。它和AFURLSessionManager都定义在文件AFURLSessionManager.m中。它的实例作为task的代理使用。

• 包含一个manager属性，使用weak回指使用它的AFURLSessionManager实例。

• 包含控制上传和下载进度的属性uploadProgress和downloadProgress(均为NSProgress实例),通过KVO监测各自的fractionCompleted，从而在结束时调用downloadProgressBlock和uploadProgressBlock。

• 实现的delegate包括：

  /* ----------NSURLSessionTaskDelegate---------- */
  //构造userInfo，并使用manager的responseSerializer解析response,最后调用self.completionHandler.
  - (void)URLSession:task:didCompleteWithError:
  //更新uploadProgress属性
  - (void)URLSession:task:didSendBodyData:totalBytesSent:totalBytesExpectedToSend:
  
  /* ----------NSURLSessionDataTask---------- */
  //更新downloadProgress属性，并用mutableData保存接收到的数据
  - (void)URLSession:dataTask:didReceiveData:
  
  /* ----------NSURLSessionDownloadTask-------- */
  //更新downloadProgress属性
  - (void)URLSession:downloadTask:didWriteData:totalBytesWritten:totalBytesExpectedToWrite:
  //更新downloadProgress属性
  - (void)URLSession:downloadTask:didResumeAtOffset:expectedTotalBytes:
  //清空downloadFileURL(nil),并移动文件
  - (void)URLSession:downloadTask:didFinishDownloadingToURL:

注：AFURLSessionManagerTaskDelegate实例本身不持有task，它们之间的代理关系是以{}的形式保存在可变字典mutableTaskDelegatesKeyedByTaskIdentifier中的。

3.AFHTTPSessionManager

AFHTTPSessionManager是AFURLSessionManager的子类，它针对HTTP请求封装了更为便利的方法。它的结构如下:

• 主要包含requestSerializer(AFHTTPRequestSerializer实例)和responseSerializer(AFHTTPResponseSerializer实例)，分别用于request的封装及response的解析。

• 提供三个实例初始化方法：

  + (instancetype)manager;
  - (instancetype)initWithBaseURL:(nullable NSURL *)url;
  - (instancetype)initWithBaseURL:(nullable NSURL *)url sessionConfiguration:(nullable NSURLSessionConfiguration *)configuration;

  最终调用的都是第三个函数。

• 封装的Convenience Method如下：

  • GET

  - GET:parameters:headers:progress:success:failure:

  • POST

  - POST:parameters:headers:progress:success:failure:
  - POST:paramters:headers:constructingBodyWithBlock:progress:success:failure:

  • HEAD

  - HEAD:parameters:headers:success:failure:

  • PUT

  - PUT:parameters:headers:success:failure:

  • PATCH

  - PATCH:parameters:headers:success:failure:

  • DELETE

  - DELETE:paramaters:headers:success:failure:

  注：上面只列出了有效的方法，其他的都已经被标记为DEPRECATED_ATTRIBUTE了。

• 除了包含...constructingBodyWithBlock…的POST函数外，其余的convenience methods都是通过以下函数生成对应的dataTask：

  - (NSURLSessionDataTask *)dataTaskWithHTTPMethod:
                                                                          URLString:
                                                                        parameters:
                                                                 uploadProgress:
                                                              downloadProgress:
                                                                               success:
                                                                               failure:

  在上述函数中，requestSerializer会通过HTTPMethod、URLString和parameters生成request，然后会调用父类的：dataTaskWithRequest:uploadProgress:downloadProgress: completionHandler:生成dataTask并返回。返回的dataTask会被resume启动。

4.AFHTTPRequestSerializer

AFHTTPRequestSerializer继承自NSObject,用于封装request。

• 实现了协议AFURLRequestSerialization。这个协议只有一个函数：

  - (NSURLRequest *)requestBySerializingRequest:(NSURLRequest *)request
                               withParameters:(id)parameters
                                        error:(NSError *__autoreleasing *)error;

  用于将参数包含到原始request中形成新的request。

• 使用数组mutableHTTPRequestHeaders保存要包含在request header中的数据。默认包含Accept-Language和User-Agent。其中，在设置User-Agent时，为了保证ASCII编码规则，作者使用了ICU文本变换。

  CFStringTransform((__bridge CFMutableStringRef)(mutableUserAgent), NULL, (__bridge CFStringRef)@"Any-Latin; Latin-ASCII; [:^ASCII:] Remove", false)

  ICU 库提供了一整套强大的文本变换功能，可以实现不用语系之间的字符转换，如汉字转拼音。在上面的例子中，User-Agent字段会先被转换为Latin，接着变换为Latin-ASCII，最后清除所有不是ASCII的字符。 其他的变换可参考 ICU 用户手册。

• 采用KVO机制监测相关属性，若用户设置了对应属性，该属性会被记录下来，在生成request时加入。

  allowsCellularAccess
  cachePolicy
  HTTPShouldHandleCookies
  HTTPShouldUsePipelining
  networkServiceType
  timeoutInterval

  • 首先重写+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key，禁止以上6个字段的KVO自动触发。
  • 在以上6个字段的setter中使用willChangeValueForKey和didChangeValueForKey手动触发KVO。

• 生成request使用以下函数：

  - (NSMutableURLRequest *)requestWithMethod:(NSString *)method
                                 URLString:(NSString *)URLString
                                parameters:(id)parameters
                                     error:(NSError *__autoreleasing *)error

  执行的操作包括：

  ① 根据URLString和method创建mutableRequest

  NSMutableURLRequest *mutableRequest = [[NSMutableURLRequest alloc] initWithURL:url];
  mutableRequest.HTTPMethod = method;

  ② 使用KVC将KVO监测的6个字段(用户设置过的)包含进mutableRequest中。

  for (NSString *keyPath in AFHTTPRequestSerializerObservedKeyPaths()) {
        if ([self.mutableObservedChangedKeyPaths containsObject:keyPath]) {
            [mutableRequest setValue:[self valueForKeyPath:keyPath] forKey:keyPath];
        }
  }

  ③ 调用AFURLRequestSerialization协议方法- requestBySerializingRequest: withParameters: error:。在这个协议方法内部执行：

  • 设置request的header
  • 将parameters格式化。默认的格式化形如name=layne$age=30&job=engineer。
  • 根据请求的Method(GET、POST、HEAD等)不同将参数加到request的不同位置(URL or Body)。

5.AFJSONRequestSerializer

AFJSONRequestSerializer是AFHTTPRequestSerializer的子类，使用NSJSONSerialization将参数编码成JSON格式，并设置Content-Type为application/json。它重写了AFURLRequestSerialization协议方法：

- (NSURLRequest *)requestBySerializingRequest:(NSURLRequest *)request
                               withParameters:(id)parameters
                                        error:(NSError *__autoreleasing *)error
{
    NSParameterAssert(request);

    if ([self.HTTPMethodsEncodingParametersInURI containsObject:[[request HTTPMethod] uppercaseString]]) {
        return [super requestBySerializingRequest:request withParameters:parameters error:error];
    }//若为GET/HEAD/DELETE方法，由于参数都拼接在URL中，因此无所谓json不json，直接调用父类的方法即可。

    NSMutableURLRequest *mutableRequest = [request mutableCopy];

    [self.HTTPRequestHeaders enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id field, id value, BOOL * __unused stop) {
        if (![request valueForHTTPHeaderField:field]) {
            [mutableRequest setValue:value forHTTPHeaderField:field];
        }
    }];//更新header数据

    if (parameters) {
        if (![mutableRequest valueForHTTPHeaderField:@"Content-Type"]) {
            [mutableRequest setValue:@"application/json" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
        }//设置Content-Type字段为“application/json”

        if (![NSJSONSerialization isValidJSONObject:parameters]) {
            if (error) {
                NSDictionary *userInfo = @{NSLocalizedFailureReasonErrorKey: NSLocalizedStringFromTable(@"The `parameters` argument is not valid JSON.", @"AFNetworking", nil)};
                *error = [[NSError alloc] initWithDomain:AFURLRequestSerializationErrorDomain code:NSURLErrorCannotDecodeContentData userInfo:userInfo];
            }
            return nil;
        }//非法的json格式(NSDictionary)数据

        NSData *jsonData = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:parameters options:self.writingOptions error:error];//json序列化

        if (!jsonData) {
            return nil;
        }

        [mutableRequest setHTTPBody:jsonData];
    }

    return mutableRequest;
}

6.AFHTTPResponseSerializer

AFHTTPResonseSerializer继承自NSObject，实现了AFURLResponseSerialization协议：

- (nullable id)responseObjectForResponse:(nullable NSURLResponse *)response
                           data:(nullable NSData *)data
                          error:(NSError * _Nullable __autoreleasing *)error;

在协议方法中根据acceptableStatusCodes和acceptableContentTypes判断response合法性。

7.AFJSONResponseSerializer

AFJSONResponseSerializer是AFHTTPResponseSerializer的子类。

• 设置acceptableContentTypes指定合法的content-type:

  application/json
  text/json
  text/javascript

• 重写AFURLResponseSerialization协议方法：

  - (BOOL)validateResponse:(nullable NSHTTPURLResponse *)response
                    data:(nullable NSData *)data
                   error:(NSError * _Nullable __autoreleasing *)error;

  在内部：

  (1)根据acceptableStatusCodes和acceptableContentTypes判断response合法性；

  (2)使用NSJSONSerialization将data转换为NSDictionary

  (3)根据removesKeysWithNullValues的值决定是否将NSDictionary中NSNull的数据清除。

以上就是AFNetworking主要的类结构及其功能。下一篇博客我们会以一个简单的POST请求来走一遍逻辑，看看AFN到底是如何工作的。