1 介紹

在我們所處的互聯(lián)網(wǎng)世界中，HTTP協(xié)議算得上是使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
OKHttp是一款高效的HTTP客戶端，支持同一地址的鏈接共享同一個socket，通過連接池來減小響應(yīng)延遲，還有透明的GZIP壓縮，請求緩存等優(yōu)勢。
如果您的服務(wù)器配置了多個IP地址，當(dāng)?shù)谝粋€IP連接失敗的時候，OkHttp會自動嘗試下一個IP。OkHttp還處理了代理服務(wù)器問題和SSL握手失敗問題。

值得一提的是：Android4.4原生的HttpUrlConnection底層已經(jīng)替換成了okhttp實現(xiàn)了。

public final class URL implements Serializable {
...
    public URLConnection openConnection() throws IOException {
            return this.handler.openConnection(this);
        }
}

這個handler，在源碼中判斷到如果是HTTP協(xié)議，就會創(chuàng)建HtppHandler：

public final class HttpHandler extends URLStreamHandler {
    @Override protected URLConnection openConnection(URL url) throws IOException {
        // 調(diào)用了OKHttpClient()的方法
        return new OkHttpClient().open(url);
    }
    @Override protected URLConnection openConnection(URL url, Proxy proxy) throws IOException {
        if (url == null || proxy == null) {
            throw new IllegalArgumentException("url == null || proxy == null");
        }
        return new OkHttpClient().setProxy(proxy).open(url);
    }
    @Override protected int getDefaultPort() {
        return 80;
    }
}

2 基本使用方式

在OKHttp，每次網(wǎng)絡(luò)請求就是一個Request，我們在Request里填寫我們需要的url，header等其他參數(shù)，再通過Request構(gòu)造出Call，Call內(nèi)部去請求服務(wù)器，得到回復(fù)，并將結(jié)果告訴調(diào)用者。同時okhttp提供了同步和異步兩種方式進行網(wǎng)絡(luò)操作。

2.1 同步

OkHttpClient client = new OkHttpClient();

String run(String url) throws IOException {
  Request request = new Request.Builder()
      .url(url)
      .build();

  Response response = client.newCall(request).execute();
  return response.body().string();
}

直接execute執(zhí)行得到Response，通過Response可以得到code,message等信息。android本身是不允許在UI線程做網(wǎng)絡(luò)請求操作，需要在子線程中執(zhí)行。

2.2 異步

  Request request = new Request.Builder()
                .url("http://www.baidu.com")
                .build();
        client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
            @Override
            public void onFailure(Request request, IOException e) {

            }

            @Override
            public void onResponse(Response response) throws IOException {
                //NOT UI Thread
                if(response.isSuccessful()){
                    System.out.println(response.code());
                    System.out.println(response.body().string());
                }
            }
        });

在同步的基礎(chǔ)上講execute改成enqueue，并且傳入回調(diào)接口，但接口回調(diào)回來的代碼是在非UI線程的，因此如果有更新UI的操作必須切到主線程。

3 整體結(jié)構(gòu)

3.1 處理網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的攔截器機制

無論是同步的call.execute()還是異步的call.enqueue()，最后都是殊途同歸地走到call.getResponseWithInterceptorChain(boolean forWebSocket)方法。

private Response getResponseWithInterceptorChain() throws IOException {
    // Build a full stack of interceptors.
    List<Interceptor> interceptors = new ArrayList<>();
    interceptors.addAll(client.interceptors());
    interceptors.add(retryAndFollowUpInterceptor);
    interceptors.add(new BridgeInterceptor(client.cookieJar()));
    interceptors.add(new CacheInterceptor(client.internalCache()));
    interceptors.add(new ConnectInterceptor(client));
    if (!retryAndFollowUpInterceptor.isForWebSocket()) {
      interceptors.addAll(client.networkInterceptors());
    }
    interceptors.add(new CallServerInterceptor(
        retryAndFollowUpInterceptor.isForWebSocket()));

    Interceptor.Chain chain = new RealInterceptorChain(
        interceptors, null, null, null, 0, originalRequest);
    return chain.proceed(originalRequest);
  }

可以發(fā)現(xiàn)okhttp在處理網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時采用的是攔截器機制。okhttp用ArrayList對interceptors進行管理，interceptors將依次被調(diào)用。

okhttp_interceptors.png

如上圖：

橙色框內(nèi)是okhttp自帶的Interceptors的實現(xiàn)類，它們都是在call.getResponseWithInterceptorChain()中被添加入 InterceptorChain中，實際上這幾個Interceptor都是在okhttp3后才被引入，它們非常重要，負(fù)責(zé)了重連、組裝請求頭部、讀/寫緩存、建立socket連接、向服務(wù)器發(fā)送請求/接收響應(yīng)的全部過程。
在okhttp3之前，這些行為都封裝在HttpEngine類中。okhttp3之后，HttpEngine已經(jīng)被刪去，取而代之的是這5個Interceptor，可以說一次網(wǎng)絡(luò)請求中的細(xì)節(jié)被解耦放在不同的Interceptor中，不同Interceptor只負(fù)責(zé)自己的那一環(huán)節(jié)工作（對Request或者Response進行獲取/處理），使得攔截器模式完全貫穿整個網(wǎng)絡(luò)請求。
用戶可以添加自定義的Interceptor，okhttp把攔截器分為應(yīng)用攔截器和網(wǎng)絡(luò)攔截器
```
public class OkHttpClient implements Cloneable, Call.Factory {
 final List<Interceptor> interceptors;
 final List<Interceptor> networkInterceptors;
 ......
 }
```
1. 調(diào)用OkHttpClient.Builder的addInterceptor()可以添加應(yīng)用攔截器，只會被調(diào)用一次，可以處理網(wǎng)絡(luò)請求回來的最終Response
2. 調(diào)用addNetworkInterceptor()可以添加network攔截器，處理所有的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)（一次請求如果發(fā)生了redirect ，那么這個攔截器的邏輯可能會被調(diào)用兩次）

Interceptor解析

由上面的分析可以知道，okhttp框架內(nèi)自帶了5個Interceptor的實現(xiàn):

RetryAndFollowUpInterceptor，重試那些失敗或者redirect的請求。
BridgeInterceptor，請求之前對響應(yīng)頭做了一些檢查，并添加一些頭，然后在請求之后對響應(yīng)做一些處理（gzip解壓or設(shè)置cookie）。
CacheInterceptor，根據(jù)用戶是否有設(shè)置cache，如果有的話，則從用戶的cache中獲取當(dāng)前請求的緩存。
ConnectInterceptor，復(fù)用連接池中的連接，如果沒有就與服務(wù)器建立新的socket連接。
CallServerInterceptor，負(fù)責(zé)發(fā)送請求和獲取響應(yīng)。

下圖是在Interceptor Chain中的數(shù)據(jù)流：

Interceptor_flow.png

官方文檔關(guān)于Interceptor的解釋是：

Observes, modifies, and potentially short-circuits requests going out and the corresponding responses coming back in. Typically interceptors add, remove, or transform headers on the request or response.
通過Interceptors可以觀察，修改或者攔截請求/響應(yīng)。一般攔截器添加，刪除或修改請求/響應(yīng)的header。

Interceptor是一個接口，里面只有一個方法：

public interface Interceptor {
  Response intercept(Chain chain) throws IOException;
}

實現(xiàn)Interceptor需要注意兩點（包括源碼內(nèi)置的Interceptor也是嚴(yán)格遵循以下兩點）：

通過intercept()方法里的Chain參數(shù)可以拿到request，這樣子就可以對request進行統(tǒng)一的修改（例如BridgeInterceptor對所有request的頭部進行了設(shè)置），或者根據(jù)request去做一些事情。
在intercept()方法中通過chain.proceed(request)得到Response，從而攔截了網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)進行修改，或者根據(jù)response去做一些事情。

4 關(guān)鍵代碼

以下是HTTP客戶端向服務(wù)器發(fā)送報文的過程：

從URL中解析出服務(wù)器的IP地址和端口號

在客戶端和服務(wù)器之間建立一條TCP/IP連接

開始傳輸HTTP報文

HTTP是個應(yīng)用層協(xié)議。HTTP無需操心網(wǎng)絡(luò)通信的具體細(xì)節(jié)；它把聯(lián)網(wǎng)的細(xì)節(jié)都交給了通用、可靠的因特網(wǎng)傳輸協(xié)議TCP/IP。TCP/IP隱藏了各種網(wǎng)絡(luò)和硬件的特點及弱點，使各種類型的計算機和網(wǎng)絡(luò)都能夠進行可靠的通信。
簡單來說，HTTP協(xié)議位于TCP的上層。HTTP使用TCP來傳輸其報文數(shù)據(jù)。

如果你使用okhttp請求一個URL，具體的工作如下：

框架使用URL和配置好的OkHttpClient創(chuàng)建一個address。此地址指定我們將如何連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

框架通過address從連接池中取回一個連接。

如果沒有在池中找到連接，ok會選擇一個route嘗試連接。這通常意味著使用一個DNS請求，以獲取服務(wù)器的IP地址。如果需要，ok還會選擇一個TLS版本和代理服務(wù)器。

如果獲取到一個新的route，它會與服務(wù)器建立一個直接的socket連接、使用TLS安全通道（基于HTTP代理的HTTPS），或直接TLS連接。它的TLS握手是必要的。

開始發(fā)送HTTP請求并讀取響應(yīng)。

如果有連接出現(xiàn)問題，OkHttp將選擇另一條route，然后再試一次。這樣的好處是當(dāng)服務(wù)器地址的一個子集不可達(dá)時，OkHttp能夠自動恢復(fù)。而且當(dāng)連接池過期或者TLS版本不受支持時，這種方式非常有用。
一旦響應(yīng)已經(jīng)被接收到，該連接將被返回到池中，以便它可以在將來的請求中被重用。連接在池中閑置一段時間后，它會被趕出。

下面就說說這五個步驟的關(guān)鍵代碼：

4.1 建立連接 —— ConnectInterceptor

上面所述前四個步驟都在ConnectInterceptor中。
HTTP是建立在TCP協(xié)議之上，HTTP協(xié)議的瓶頸及其優(yōu)化技巧都是基于TCP協(xié)議本身的特性。比如TCP建立連接時也要在第三次握手時才能捎帶 HTTP 請求報文，達(dá)到真正的建立連接，但是這些連接無法復(fù)用會導(dǎo)致每次請求都經(jīng)歷三次握手和慢啟動。
正是由于TCP在建立連接的初期有慢啟動（slow start）的特性，所以連接的重用總是比新建連接性能要好。

而okhttp的一大特點就是通過連接池來減小響應(yīng)延遲。如果連接池中沒有可用的連接，則會與服務(wù)器建立連接，并將socket的io封裝到HttpStream（發(fā)送請求和接收response）中，這些都在ConnectInterceptor中完成。
具體在StreamAllocation.findConnection()方法中，下面是具體邏輯：

  /**
   * Returns a connection to host a new stream. This prefers the existing connection if it exists,
   * then the pool, finally building a new connection.
   */
  private RealConnection findConnection(int connectTimeout, int readTimeout, int writeTimeout,
      boolean connectionRetryEnabled) throws IOException {
    Route selectedRoute;
    synchronized (connectionPool) {
      ......
      // Attempt to get a connection from the pool.
      RealConnection pooledConnection = 
          Internal.instance.get(connectionPool, address, this);// 1
      ......
    if (selectedRoute == null) {
      selectedRoute = routeSelector.next();//2
      ......
    }

    RealConnection newConnection = new RealConnection(selectedRoute);//3
    ......
    synchronized (connectionPool) {//4
      Internal.instance.put(connectionPool, newConnection);
      this.connection = newConnection;
      if (canceled) throw new IOException("Canceled");
    }

    newConnection.connect(connectTimeout, readTimeout, writeTimeout, address.connectionSpecs(),
        connectionRetryEnabled);//5

    return newConnection;
  }

下面具體說說每一步做了什么：

線程池中取得連接RealConnection pooledConnection = pool.get(address, streamAllocation)

//StreamAllocation.java
  RealConnection get(Address address, StreamAllocation streamAllocation) {3
    for (RealConnection connection : connections) {
      if (connection.allocations.size() < connection.allocationLimit
          && address.equals(connection.route().address)//根據(jù)url來命中connection
          && !connection.noNewStreams) {
        streamAllocation.acquire(connection);//將可用的連接放入
        return connection;
      }
    }
    return null;
  }

如果selectedRoute為空，則選擇下一條路由Route selectedRoute = routeSelector.next();

//RouteSelector.java
public final class RouteSelector {
    public Route next() throws IOException {  
       // Compute the next route to attempt.  
       if (!hasNextInetSocketAddress()) {  
         if (!hasNextProxy()) {  
           if (!hasNextPostponed()) {  
             throw new NoSuchElementException();  
           }  
           return nextPostponed();  
         }  
         lastProxy = nextProxy();  
       }  
       lastInetSocketAddress = nextInetSocketAddress();  //
      
       Route route = new Route(address, lastProxy, lastInetSocketAddress);  
       if (routeDatabase.shouldPostpone(route)) {  
         postponedRoutes.add(route);  
         // We will only recurse in order to skip previously failed routes. They will be tried last.  
         return next();  
       }  
      
       return route;  
       }  

    private Proxy nextProxy() throws IOException {  
        if (!hasNextProxy()) {  
          throw new SocketException("No route to " + address.url().host()  
              + "; exhausted proxy configurations: " + proxies);  
        }  
        Proxy result = proxies.get(nextProxyIndex++);  
        resetNextInetSocketAddress(result);  
        return result;  
    }  

    private void resetNextInetSocketAddress(Proxy proxy) throws IOException {  
    ......
    List<InetAddress> addresses = address.dns().lookup(socketHost); //調(diào)用dns查詢域名對應(yīng)的ip 
    ...
    }
}

瀏覽器需要知道目標(biāo)服務(wù)器的 IP地址和端口號才能建立連接。將域名解析為 IP地址的這個系統(tǒng)就是 DNS。

debug_dns.png

以前面創(chuàng)建的route為參數(shù)新建一個RealConnectionRealConnection newConnection = new RealConnection(selectedRoute);
```
public RealConnection(Route route) {  
this.route = route;  
}  
```
添加到連接池

public final class ConnectionPool {
      void put(RealConnection connection) {  
      assert (Thread.holdsLock(this));  
      if (!cleanupRunning) {  
        cleanupRunning = true;  
        executor.execute(cleanupRunnable); 
     //這里很重要，把閑置超過keepAliveDurationNs時間的connection從連接池中移除。
    //具體細(xì)節(jié)看ConnectionPool 的cleanupRunnable里的run()邏輯
      }  
      connections.add(connection);  
      } 
}

調(diào)用RealConnection的connect()方法，實際上是buildConnection()構(gòu)建連接。

//RealConnection.java
private void buildConnection(int connectTimeout, int readTimeout, int writeTimeout,  
  ConnectionSpecSelector connectionSpecSelector) throws IOException {  
connectSocket(connectTimeout, readTimeout);  //建立socket連接
establishProtocol(readTimeout, writeTimeout, connectionSpecSelector);  
}

調(diào)用connectSocket連接socket。
調(diào)用establishProtocol根據(jù)HTTP協(xié)議版本做一些不同的事情：SSL握手等等。

重點來了！ connectSocket(connectTimeout, readTimeout); 里的邏輯實際上是：

public final class RealConnection extends FramedConnection.Listener implements Connection {

    public void connectSocket(Socket socket, InetSocketAddress address,  
        int connectTimeout) throws IOException {  
      socket.connect(address, connectTimeout);  //Http是基于TCP的，自然底層也是建立了socket連接
      ...
      source = Okio.buffer(Okio.source(rawSocket));  
      sink = Okio.buffer(Okio.sink(rawSocket));  //用Okio封裝了socket的輸入和輸出流
    }

  public final class Okio {

      public static Source source(Socket socket) throws IOException {
          if(socket == null) {
              throw new IllegalArgumentException("socket == null");
          } else {
              AsyncTimeout timeout = timeout(socket);
              Source source = source((InputStream)socket.getInputStream(), (Timeout)timeout);
              return timeout.source(source);
          }
      }

      public static Sink sink(Socket socket) throws IOException {
          if(socket == null) {
              throw new IllegalArgumentException("socket == null");
          } else {
              AsyncTimeout timeout = timeout(socket);
              Sink sink = sink((OutputStream)socket.getOutputStream(), (Timeout)timeout);
              return timeout.sink(sink);
          }
      }
  }

構(gòu)建HttpStream

resultConnection.socket().setSoTimeout(readTimeout);  
     resultConnection.source.timeout().timeout(readTimeout, MILLISECONDS);  
     resultConnection.sink.timeout().timeout(writeTimeout, MILLISECONDS);  
     resultStream = new Http1xStream(  
         client, this, resultConnection.source, resultConnection.sink);

至此，HttpStream就構(gòu)建好了，通過它可以發(fā)送請求和接收response。

4.2 發(fā)送request/接收Response —— CallServerInterceptor

CallServerInterceptor的intercept()方法里負(fù)責(zé)發(fā)送請求和獲取響應(yīng)，實際上都是由HttpStream類去完成具體的工作。

Http1XStream

一個socket連接用來發(fā)送HTTP/1.1消息，這個類嚴(yán)格按照以下生命周期：

writeRequestHeaders()發(fā)送request header
打開一個sink來寫request body，然后關(guān)閉sink
readResponseHeaders()讀取response頭部
打開一個source來讀取response body，然后關(guān)閉source

4.2.1 writeRequest

HTTP報文是由一行一行的簡單字符串組成的，都是純文本，不是二進制代碼，可以很方便地進行讀寫。

public final class Http1xStream implements HttpStream {
  /** Returns bytes of a request header for sending on an HTTP transport. */
  public void writeRequest(Headers headers, String requestLine) throws IOException {
    if (state != STATE_IDLE) throw new IllegalStateException("state: " + state);
    sink.writeUtf8(requestLine).writeUtf8("\r\n");
    for (int i = 0, size = headers.size(); i < size; i++) {
      sink.writeUtf8(headers.name(i))
          .writeUtf8(": ")
          .writeUtf8(headers.value(i))
          .writeUtf8("\r\n");
    }
    sink.writeUtf8("\r\n");
    state = STATE_OPEN_REQUEST_BODY;
  }
}


public final class Headers {
  private final String[] namesAndValues;

    /** Returns the field at {@code position}. */
  public String name(int index) {
    return namesAndValues[index * 2];
  }

  /** Returns the value at {@code index}. */
  public String value(int index) {
    return namesAndValues[index * 2 + 1];
  }
}

debug_write_request.png

4.2.2 readResponse

public final class Http1xStream implements HttpStream {

//讀取Response Header
  public Response.Builder readResponse() throws IOException {
  ......
   while (true) {
        StatusLine statusLine = StatusLine.parse(source.readUtf8LineStrict());//1 從InputStream上讀入一行數(shù)據(jù)

        Response.Builder responseBuilder = new Response.Builder()
            .protocol(statusLine.protocol)
            .code(statusLine.code)
            .message(statusLine.message)
            .headers(readHeaders());

        if (statusLine.code != HTTP_CONTINUE) {
          state = STATE_OPEN_RESPONSE_BODY;
          return responseBuilder;
        }
      }
    }

//讀取Response Body，獲得
    @Override public ResponseBody openResponseBody(Response response) throws IOException {
    Source source = getTransferStream(response);
    return new RealResponseBody(response.headers(), Okio.buffer(source));
  }
}

解析HTTP報文，得到HTTP協(xié)議版本。

public final class StatusLine {

  public static StatusLine parse(String statusLine/*HTTP/1.1 200 OK*/) throws IOException {
    // H T T P / 1 . 1   2 0 0   T e m p o r a r y   R e d i r e c t
    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

    // Parse protocol like "HTTP/1.1" followed by a space.
    int codeStart;
    Protocol protocol;
    if (statusLine.startsWith("HTTP/1.")) {
      .......

debug_status_line.png

讀取ResponseHeader

/** Reads headers or trailers. */
public Headers readHeaders() throws IOException {
    Headers.Builder headers = new Headers.Builder();
    // parse the result headers until the first blank line
    for (String line; (line = source.readUtf8LineStrict()).length() != 0; ) {
      Internal.instance.addLenient(headers, line);
    }
    return headers.build();
}

debug_read_response_header.png

讀取ResponseBody，讀取InputStream獲得byte數(shù)組，至此就完全得到了客戶端請求服務(wù)端接口的響應(yīng)內(nèi)容。

public abstract class ResponseBody implements Closeable {
  public final byte[] bytes() throws IOException {
  ......
    try {
      bytes = source.readByteArray();
    } finally {
      Util.closeQuietly(source);
    }
......
    return bytes;
}

  /**
   * Returns the response as a string decoded with the charset of the Content-Type header. If that
   * header is either absent or lacks a charset, this will attempt to decode the response body as
   * UTF-8.
   */
  public final String string() throws IOException {
    return new String(bytes(), charset().name());
  }

debug_result.png

5 總結(jié)

從上面關(guān)于okhttp發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請求及接受網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的過程的分析，可以發(fā)現(xiàn) okhttp并不是Volley和Retrofit這種二次封裝的網(wǎng)絡(luò)框架，而是基于最原始的java socket連接自己去實現(xiàn)了HTTP協(xié)議，就連Android源碼也將其收錄在內(nèi)，堪稱網(wǎng)絡(luò)編程的典范。結(jié)合HTTP協(xié)議相關(guān)書籍與okhttp的源碼實踐相結(jié)合進行學(xué)習(xí)，相信可以對HTTP協(xié)議有具體且深入的掌握。

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OkHttp源碼解析——HTTP請求的邏輯流程

OkHttp源碼解析——HTTP請求的邏輯流程

1 介紹

2 基本使用方式

2.1 同步

2.2 異步

3 整體結(jié)構(gòu)

3.1 處理網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的攔截器機制

Interceptor解析

4 關(guān)鍵代碼

4.1 建立連接 —— ConnectInterceptor

4.2 發(fā)送request/接收Response —— CallServerInterceptor

4.2.1 writeRequest

4.2.2 readResponse

5 總結(jié)

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Interceptor解析

4 關(guān)鍵代碼

4.1 建立連接 —— ConnectInterceptor

4.2 發(fā)送request/接收Response —— CallServerInterceptor

4.2.1 writeRequest

4.2.2 readResponse

5 總結(jié)

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