AFNetworking源码解析与面试考点思考

最近重读了AFNetworking 3.x的源码，算是温故而知新吧。也梳理了一些优秀的代码细节和面试考点，罗列下来，发现这个库小而精致，简直初学者的宝藏库。

开源库怎么看？

先说个题外话，阅读优质的开源代码库，绝对是程序员们快速提升自我的有效途径，而怎样高效率的去阅读源码同样也是一个问题，不知道有没有人和我之前一样，碰到过读倒是读了，但总感觉收获不大的情况。

这里分享一下我的一些读码经验：

多思考，多抛出问题，比如说
- 整体的代码结构是怎样的？类与类之间的关系是怎样的？为什么要这么设计？
- 代码有没有涉及到多线程，其线程模型是怎样的？哪类问题可以适用这种多线程的方案？
- 代码中使用了哪些设计模式？具体是怎么实现的？
也可以关注代码细节，遇到不熟悉的用法不要放过，多刨根究底才能夯实基础

关于AFNetworking的一些优秀代码细节，我这里也整理了一部分，可以查阅后文
一定要记笔记和总结，能分享更好。

参考费曼学习法，我认为这一点是最好的加深理解和强化记忆的手段。随着年龄的增大，记忆力会有所衰退，有个笔记能够回顾，能节约大把再次记忆的时间。此外，多与人分享还能够提升自己的影响力，与人交流验证，也能够为自己查缺补漏。

AFNetworking 3.x的代码结构

还是说回到AFNetworking这里，AF的代码结构大部分人应该都了解，这里我简单介绍下。AFNetworking 3.x的代码结构比2.x要简单许多，主要也得益于苹果优化了网络相关的api，整体代码有这么几部分：

AFURLSessionManager/AFHTTPSessionManager

这里就是AF代码的核心了，主要负责网络请求的发起，回调处理，是在系统网络相关API上的一层封装。大部分逻辑是在AFURLSessionManager里面处理的，AFHTTPSessionManager则是专为HTTP请求提供了一些便利方法。如果需要扩展其他协议的功能（比如FTP协议），可以考虑从AFURLSessionManager创建一个子类。
AFURLRequestSerialization/AFURLResponseSerialization

这两兄弟主要处理一些参数序列化相关的工作。AFURLRequestSerialization是将传入的参数构造成NSURLRequest，比如自定义的header，一些post或者get参数等等。 AFURLResponseSerialization主要是将系统返回的NSURLResponse处理成我们需要的responseObject，比如json、xml、image等等
AFSecurityPolicy

处理https相关的公钥和验证逻辑。目前由于苹果ATS的开启，基本HTTPS已经成为标配。虽然通常直接使用CA来验证服务器公钥的情况下，不需要我们额外做什么配置。但是从这里出发，顺便考察一下HTTPS相关的知识点，感觉也比较常见，具体面试题可看下文
AFNetworkReachabilityManager

这个其实是比较独立的一个模块了，提供获取当前网络状态的功能。
UIKit+AFNetworking

这里主要是通过Category来提供了一下UIkit的便利方法

AF的一些优质代码细节

仔细瞅瞅代码之后，发现常见的OC基础知识在AF里面都有具体应用，挺多还是面试题考点，这里也是做个记录和梳理。

单例的创建方法

+ (instancetype)defaultInstance {
    static AFImageDownloader *sharedInstance = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedInstance = [[self alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}

必知必会，通过dispatch_once来保证多线程调用时，只有一个实例被创建。

dispatch_sync与dispatch_barrier_sync配合解决并行读串行写问题

// 注意是并行队列
self.requestHeaderModificationQueue = dispatch_queue_create("requestHeaderModificationQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

// 串行写，注意barrier block的具体执行时机
dispatch_barrier_sync(self.requestHeaderModificationQueue, ^{
    [self.mutableHTTPRequestHeaders setValue:value forKey:field];
});

// 并行读，注意和上面写操作同时执行时的执行顺序
NSDictionary __block *value;
dispatch_sync(self.requestHeaderModificationQueue, ^{
    value = [NSDictionary dictionaryWithDictionary:self.mutableHTTPRequestHeaders];
});

必知必会，GCD使用barrier来处理并行读串行写问题的具体用法

weakSelf与strongSelf的用法

__weak __typeof(self)weakSelf = self;
AFNetworkReachabilityStatusCallback callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;

    strongSelf.networkReachabilityStatus = status;
    if (strongSelf.networkReachabilityStatusBlock) {
        strongSelf.networkReachabilityStatusBlock(status);
    }

    return strongSelf;
};

必知必会，weakSelf避免循环引用，strongSelf保证block内部执行过程中self不会被释放

其他用法

NSSecureCoding、kvo、swizzle、NSStream、NSProgress、代码注释、pragma mark等等

AFNetworking的可能面试考点

前面提到阅读开源库时，要多思考多提问题，这里也结合一些面试考题来梳理下

AFNetworking 2.x怎么开启常驻子线程？为何需要常驻子线程？

这个知识点应该是AF2.x版本面试官比较喜欢问的了，AF2.x版本有个细节，通过runloop开启了一个常驻子线程，具体代码是这样的：

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}

+ (NSThread *)networkRequestThread {
    static NSThread *_networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
        [_networkRequestThread start];
    });

    return _networkRequestThread;
}

首先，我们要了解为何要开启常驻子线程？

NSURLConnection的接口是异步的，然后会在发起的线程回调。而一个子线程，在同步代码执行完成之后，一般情况下，线程就退出了。那么想要接收到NSURLConnection的回调，就必须让子线程至少存活到回调的时机。而AF让线程常驻的原因是，当发起多个http请求的时候，会统一在这个子线程进行回调的处理，所以干脆就让其一直存活下来。

上面说的一般情况，子线程执行完任务就会退出，那么什么情况下，子线程能够继续存活呢？这就涉及到第二个问题了，AF是如何开启常驻线程的，这里实际上考察的是runloop的基础知识。

关于runloop，推荐看下《深入理解RunLoop》，个人觉得讲得非常详尽。这里简单来说，当runloop发现还有source/timer/observer的时候，runloop就不会退出。所以AF这里就通过给当前runloop添加一个NSMachPort，这个port实际上相对于添加了一个source事件源，这样子线程的runloop就会一直处于循环状态，等待别的线程向这个port发送消息，而实际上AF这里是没有消息发送到这个port的。

除了AF的这种处理方式，实际上苹果也提供了回调线程的解决方案：

// NSURLConnection
- (void)setDelegateQueue:(nullable NSOperationQueue*) queue

// NSURLSession
+ (NSURLSession *)sessionWithConfiguration:(NSURLSessionConfiguration *)configuration delegate:(nullable id )delegate delegateQueue:(nullable NSOperationQueue *)queue;

苹果提供了接口，可以让你制定一个operationQueue供回调执行。所以AF3.x的时候，就直接创建了一个并发度为1的队列，来处理回调。

扩展问题：

既然提到了runloop，可以考虑一下runloop的扩展问题：

子线程默认有runloop吗？runloop创建和销毁的时机又是什么时候呢？
runloop有哪些mode呢？滑动时发现定时器没有回调，是因为什么原因呢？
除了上面这种addPort来保活线程的方法，有无其他方法呢？

AFURLSessionManager与NSURLSession的关系，每次都需要新建mananger吗？

我们如果仔细查看代码，应该就能得出这样的结论：manager与session是1对1的关系，AF会在manager初始化的时候创建对应的NSURLSession。同样，AF也在注释中写明了可以提供一个配置好的manager单例来全局复用。

那么复用manager实际上就是复用了session，而复用session可以带来什么好处呢？

其实iOS9之后，session就开始支持http2.0。而http2.0的一个特点就是多路复用（可参考《Http系列(二) Http2中的多路复用》）。所以这里复用session其实就是在利用http2.0的多路复用特点，减少访问同一个服务器时，重新建立tcp连接的耗时和资源。

官方文档也推荐在不同的功能场景下，使用不同的session。比如：一个session处理普通的请求，一个session处理background请求；1个session处理浏览器公开的请求，一个session专门处理隐私请求等等场景。

AFSecurityPolicy如何避免中间人攻击？

现在，由于苹果ATS的策略，基本都切到HTTPS了，HTTPS的基本原理还是需要了解一下的，这里不做介绍，需要的可以google查阅一下相关文章。

通常，首先我们要了解中间人攻击，大体就是黑客通过截获服务器返回的证书，并伪造成自己的证书，通常我们使用的Charles/Fiddler等工具实际上就可以看成中间人攻击。

解决方案其实也很简单，就是SSL Pinning。AFSecurityPolicy的AFSSLPinningMode就是相关设置项。

SSL Pinning的原理就是需要将服务器的公钥打包到客户端中，tls验证时，会将服务器的证书和本地的证书做一个对比，一致的话才允许验证通过。

typedef NS_ENUM(NSUInteger, AFSSLPinningMode) {
    AFSSLPinningModeNone,
    AFSSLPinningModePublicKey,    // 只验证证书中的公钥
    AFSSLPinningModeCertificate,    // 验证证书所有字段，包括有效期之内
};

由于数字证书存在有效期，内置到客户端后就存在失效后导致验证失败的问题，所以可以考虑设置为AFSSLPinningModePublicKey的模式，这样的话，只要保证证书续期后，证书中的公钥不变，就能够通过验证了。

扩展：

用了SSL Pinning就安全了吗?

参考文章：

AFNetworking3.0后为什么不再需要常驻线程？

别说你会AFNetworking3.0/NSURLSession

AFNetWorking源码之AFSecurityPolicy

如何正確設定 AFNetworking 的安全連線