Android网络优化——应用层策略

网络性能指标：

1.建立连接的速度  2.传输速度  3.到达率（TCP/IP底层已经有错误重传机制，但是并不是专门为移动端设计的）4.长连接的存活率

 

优化切入口：

1.DNS优化（一般是优化的首选），使用HTTPDNS替代LocalDNS

DNS是指根据域名查出IP地址，是HTTP协议的前提，所以网络优化的第一步就是DNS优化。

DNS优化主要体现在两点：1.安全性：减少或避免由于DNS劫持造成服务不可用。2.速度：解决由于DNS调度不准确影响网络性能（1.DNS调度不准确2.运营商如果修改DNS的TTL会导致DNS修改生效延时，不同运营商实现细节不同，难以保证DNS解析的耗时）

HTTPDNS：大部分标准DNS都是基于UDP与DNS服务器交互的，HTTPDNS则是利用HTTP协议与DNS服务器交互，绕开了运营商的Local DNS服务，有效防止了域名劫持，提高域名解析效率，下图是HTTPDNS的原理。

 

 

2.连接重用，避免重复握手：

HTTP1.1的Keep-Alive。

如果之前已经连接过，会尽量重用之前的连接（15S好像）（不一定满足所有场景，国内比较乐观，国外）

客户端拥塞算法与服务端延时算法（服务端维护一个拥塞队列等待客户端ACK）冲突

解决方法：截包，看是不是每个请求都延时一定时间，如果有这种情况，可以选择关闭TCP delay的开关（发送方）

 

缺点：H1连接复用需要网络请求的域名和端口号一致，复用率有限。keep-alive必须等当前请求完全结束才能发起下一次请求，无法并发。

HTTP2.0的多路复用。

进一步提升复用率，支持一条连接同时处理多个请求，H2支持同一域名的复用。

缺点：1.一条连接只支持同一域名

2.后端支持H2需要额外的改造

3.同一域名只保留一条连接，所有请求都集中在一条连接，网络拥塞的时候会出现TCP队首阻塞。对于像视频播放，文件下载这样的场景，可能会遭到服务器单条连接的限速

针对H2的这些缺点，我们有如下应对措施：

1.不改造后端实现H2：在统一接入层做改造，统一接入层实现将数据转换到H1再由H1转发到域名对应服务器。

如图：

2.针对视频播放，文件下载这样的场景，遭到服务器单条连接的限速时。我们可以通过修改网络库，也可以简单地禁用H2协议来解决。

 

 

3.压缩与加密

上面是连接过程的优化，接下来是发送与接收的优化。

发送与接收的优化可以通过减少传输的数据量实现。也就是数据压缩

HTTP请求的数据包括三部分：URL，请求header，请求body。

1.如果我们的协议采用是HTTP/2，那么数据本身就是支持头部压缩技术，所以压缩主要体现在URL和body的压缩。

2.URL一般会携带很多参数，其中大部分参数是不变的，这些不变的参数只需上传一次即可，其他请求可以在接入层进行扩展

3.请求body，网络传输中最流行的两种数据序列化方式：JSON和Protocol Buffers。Protocol Buffers使用起来会比较复杂（需考虑使用成本），但是在压缩率和序列化反序列化的效率上都远胜JSON

 

数据压缩还可以通过压缩算法实现，比如Gzip，Google的Brotli和FaceBook的Z-standard等。其中，最常见的是Gzip。

 

 

 

 

经典问题：1.优化与优化碰一起的错误。

客户端：防止拥塞的算法，把所有小请求压缩到一起，一次发过去，这样的好处是可以避免每一个小请求都有请求头。

服务端：延迟确认算法，维持一个队列，客户端的请求不一定会马上执行，会把他hold住，等下一次请求过来在一起回来，这样减少一次回执时间，提供网络利用率   

但是两个一起用，两边都会在等对方的下一个请求，所有请求延迟40ms或者200ms。这是一个很经典的问题。

如何处理，截包，看是否每个请求都是固定的delay，如果有，关闭tcp delay的开关。

Rfc1122规定迭代时间不超过500ms就可以

Nagle算法规定同一时间只能有一个队列在堵住请求，客户服务端不能同时有拥堵队列

 

2.慢启动，防止拥塞：

TCP能发送的包有限，不要在一开始把所有请求在开机一开始全部做了。

 

网络优化的手段是需要应变的，没有万金油的。

 

内容内嵌，把图片（小图不超过2 3K）变成base64，直接decode一个二进制的流（比如请求微博，头像这种小图，可以在json里面直接搞，一次请求获得大量信息，以后直接用）。比如，减少请求次数，图片不要在后台去加载

 

HTTPS可以防止DNS劫持，HTTPS加密本身并不会加大多少开销，但是换了HTTPS之后你还是会觉得有卡顿。最影响性能的是HTTPS的证书链。1.确认证书链上每个证书不是废弃状态，可信任状态（而且DNS服务器很难去优化）

2.中间证书的颁发机构如果比较小（便宜），可能延迟很久。用钱可以解决。而OKHTTP3.0以上，证书这一块已经做好了接口，添加域名和sha就可以，不过有一定安全性问题。

 

如果想跳过DNS，可以选择IP直连。Mars在这一块有好些网络优化策略

 

OkHttp的最新版本3.10.0，2018年2月25日发布，特性如下：

 

• 支持HTTP2，默认采用TLS 1.2
• GZIP压缩 
• 缓存响应对象

Gzip可通过拦截器实现

HTTP2在RealConnection中，就默认会查询服务器是否支持，支持就开启

HTTP2.0优化：

 

 优点：
        1)采用二进制格式传输数据，而非http1.1文本格式，二进制格式在协议的解析和优化扩展上带来了跟多的优势和可能
        2)多路复用，相同host的请求可以共用一个socket连接
        3)压缩头信息(对消息头采用Hpack进行压缩传输，能够节省消息头占用的网络流量，
                    http1.1每次请求，都会携带大量冗余的头信息，浪费了很多宽带资源)
        4)请求划分优先级
        5)支持服务器端主动推送 
        6)保持与HTTP 1.1语义的向后兼容
 

 

长连接心跳的意义：不仅是告诉服务端连接还在   防止NAT超时才是主要的

确认网络状态

 

错误重传：TCP指数推币，get请求可以随意重传，可能修改数据的请求（post，delect）要谨慎重试

 

短连接：HTTP请求数据是报文（类似字符串一样的东西）  长连接：二进制流