浅谈iOS 网络缓存

最近公司项目安全自查, 就对现有项目详细的检查了一下, 其中就包括网络请求缓存安全这一块, 所以就查资料详细的学习了一下这一方面的知识, 这里做个记录也和想要了解这一块知识的同学做个分享

初识缓存

缓存的目的的以空间换时间

缓存有不同的分类方法:

按照功能分: 1. 优化型缓存 2. 存储型缓存
按照形式划分: 1. 内存型缓存 2. 磁盘型缓存(iOS 5以后支持)

GET网络请求缓存

POST请求不能被缓存,只有 GET 请求能被缓存。因为从数学的角度来讲,GET 的结果是 幂等 的,就好像字典里的 key 与 value 就是幂等的,而 POST 不 幂等 。缓存的思路就是将查询的参数组成的值作为 key ,对应结果作为value。从这个意义上说,一个文件的资源链接,也叫 GET 请求,下文也会这样看待。

缓存只需要二步

第一个步骤:请使用 GET 请求。

第二个步骤:

如果你已经使用 了 GET 请求,iOS 系统 SDK 已经帮你做好了缓存。你需要的仅仅是设置下内存缓存大小、磁盘缓存大小、以及缓存路径。甚至这两行代码不设置也是可以的,会有一个默认值。代码如下:

NSURLCache *urlCache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:4 * 1024 * 1024 diskCapacity:20 * 1024 * 1024 diskPath:nil];
[NSURLCache setSharedURLCache:urlCache];

如何控制缓存的有效性

借助 ETag 或 Last-Modified 判断缓存是否有效。

Last-Modified

Last-Modified 顾名思义,是资源最后修改的时间戳,往往与缓存时间进行对比来判断缓存是否过期。

在浏览器第一次请求某一个URL时,服务器端的返回状态会是200,内容是你请求的资源,同时有一个Last-Modified的属性标记此文件在服务期端最后被修改的时间,格式类似这样:

 Last-Modified: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT

客户端第二次请求此URL时,根据 HTTP 协议的规定,浏览器会向服务器传送 If-Modified-Since 报头,询问该时间之后文件是否有被修改过:

If-Modified-Since: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT

如果服务器端的资源没有变化,则自动返回 HTTP 304 (Not Changed.)状态码,内容为空,这样就节省了传输数据量。当服务器端代码发生改变或者重启服务器时,则重新发出资源,返回和第一次请求时类似。从而保证不向客户端重复发出资源,也保证当服务器有变化时,客户端能够得到最新的资源。

ETag

HTTP 协议规格说明定义ETag为“被请求变量的实体值” (参见 —— 章节 14.19)。 另一种说法是,ETag是一个可以与Web资源关联的记号(token)。它是一个 hash 值,用作 Request 缓存请求头,每一个资源文件都对应一个唯一的 ETag 值,
服务器单独负责判断记号是什么及其含义,并在HTTP响应头中将其传送到客户端,以下是服务器端返回的格式:

 ETag: "50b1c1d4f775c61:df3"


    客户端的查询更新格式是这样的:

    If-None-Match: W/"50b1c1d4f775c61:df3"

如果ETag没改变,则返回状态304然后不返回,这也和Last-Modified一样。

ETag 是的功能与 Last-Modified 类似:服务端不会每次都会返回文件资源。客户端每次向服务端发送上次服务器返回的 ETag 值,服务器会根据客户端与服务端的 ETag 值是否相等,来决定是否返回 data,同时总是返回对应的 HTTP 状态码。客户端通过 HTTP 状态码来决定是否使用缓存。比如:服务端与客户端的 ETag 值相等,则 HTTP 状态码为 304,不返回 data。服务端文件一旦修改,服务端与客户端的 ETag 值不等,并且状态值会变为200,同时返回 data。

因为修改资源文件后该值会立即变更。这也决定了 ETag 在断点下载时非常有用。
比如 AFNetworking 在进行断点下载时,就是借助它来检验数据的

示例代码:

/*!
 @brief 如果本地缓存资源为最新,则使用使用本地缓存。如果服务器已经更新或本地无缓存则从服务器请求资源。

 @details

 步骤:
 1. 请求是可变的,缓存策略要每次都从服务器加载
 2. 每次得到响应后,需要记录住 etag
 3. 下次发送请求的同时,将etag一起发送给服务器(由服务器比较内容是否发生变化)

 @return 图片资源
 */
- (void)getData:(GetDataCompletion)completion {
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:kETagImageURL];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringCacheData timeoutInterval:15.0];

    // 发送 etag
    if (self.etag.length > 0) {
        [request setValue:self.etag forHTTPHeaderField:@"If-None-Match"];
    }

    [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse *response, NSData *data, NSError *connectionError) {

        // NSLog(@"%@ %tu", response, data.length);dd
        // 类型转换(如果将父类设置给子类,需要强制转换)
        NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
        NSLog(@"statusCode == %@", @(httpResponse.statusCode));
        // 判断响应的状态码是否是 304 Not Modified (更多状态码含义解释: https://github.com/ChenYilong/iOSDevelopmentTips)
        if (httpResponse.statusCode == 304) {
            NSLog(@"加载本地缓存图片");
            // 如果是,使用本地缓存
            // 根据请求获取到`被缓存的响应`!
            NSCachedURLResponse *cacheResponse =  [[NSURLCache sharedURLCache] cachedResponseForRequest:request];
            // 拿到缓存的数据
            data = cacheResponse.data;
        }

        // 获取并且纪录 etag,区分大小写
        self.etag = httpResponse.allHeaderFields[@"Etag"];

        NSLog(@"etag值%@", self.etag);
        !completion ?: completion(data);
    }];
}

相应的 NSURLSession 搭配 ETag 代码

 /*!
 @brief 如果本地缓存资源为最新,则使用使用本地缓存。如果服务器已经更新或本地无缓存则从服务器请求资源。

 @details

 步骤:
 1. 请求是可变的,缓存策略要每次都从服务器加载
 2. 每次得到响应后,需要记录住 etag
 3. 下次发送请求的同时,将etag一起发送给服务器(由服务器比较内容是否发生变化)

 @return 图片资源
 */
- (void)getData:(GetDataCompletion)completion {
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:kETagImageURL];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringCacheData timeoutInterval:15.0];

    // 发送 etag
    if (self.etag.length > 0) {
        [request setValue:self.etag forHTTPHeaderField:@"If-None-Match"];
    }

    [[[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {

        // NSLog(@"%@ %tu", response, data.length);
        // 类型转换(如果将父类设置给子类,需要强制转换)
        NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
        NSLog(@"statusCode == %@", @(httpResponse.statusCode));
        // 判断响应的状态码是否是 304 Not Modified (更多状态码含义解释: https://github.com/ChenYilong/iOSDevelopmentTips)
        if (httpResponse.statusCode == 304) {
            NSLog(@"加载本地缓存图片");
            // 如果是,使用本地缓存
            // 根据请求获取到`被缓存的响应`!
            NSCachedURLResponse *cacheResponse =  [[NSURLCache sharedURLCache] cachedResponseForRequest:request];
            // 拿到缓存的数据
            data = cacheResponse.data;
        }

        // 获取并且纪录 etag,区分大小写
        self.etag = httpResponse.allHeaderFields[@"Etag"];

        NSLog(@"%@", self.etag);
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            !completion ?: completion(data);
        });
    }] resume];
}

iOSNSURLRequest提供了7种缓存策略

NSURLRequestUseProtocolCachePolicy // 默认的缓存策略(取决于协议)

NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData // 忽略缓存,重新请求

NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData // 未实现

NSURLRequestReloadIgnoringCacheData = NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData // 忽略缓存,
重新请求

NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad// 有缓存就用缓存,没有缓存就重新请求

NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad// 有缓存就用缓存,没有缓存就不发请求,当做请求出错处理(用于离线模式)

NSURLRequestReloadRevalidatingCacheData // 未实现

使用缓存策略的简单示例

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 1.创建请求
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://127.0.0.1:8080/YYServer/video"];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
    
    // 2.设置缓存策略(有缓存就用缓存,没有缓存就重新请求)
    request.cachePolicy = NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad;
    
    // 3.发送请求
    [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse *response, NSData *data, NSError *connectionError) {
        if (data) {
            NSDictionary *dict = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:NSJSONReadingMutableLeaves error:nil];
            
            NSLog(@"%@", dict);
        }
    }];
}

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