Android優化篇之網絡優化

網絡類型

網絡連接類型

  1. 單 工通信：數據只能一方發送到另一方。（例：UDP協議，Android廣播）
  2. 半雙工通信：數據可以從A發送到B，也可以從B發到A，但同一時刻，只能有一個方向的數據傳輸。（例：Http協議，向服務器發起請求，服務器返回響應）
  3. 全雙工通信：任意時刻，都會存在A到B和B到A的雙向傳輸。（例：Socket協議，長連接通道，IM聊天，視頻通話）
  • Http1.0協議默認關閉長連接屬于半雙工通信

可增加http請求頭字段"Connection:Keep-Alive",Http1.1默認開啟

可增加HTTP請求頭字段"Connection:close"

Https協議

  • 保證http數據傳輸的可靠性。s指SSL/TLS協議

  • App(Http) ： TCP IP

  • App(Https)：SSL/TLS TCP IP

  • Https協議相比于Http協議在TCP協議前會先走SSL/TLS協議

對稱加密與非對稱加密

  • https能保證傳輸可靠性，是因為對數據進行了加密，http為明文傳輸，數據易被竊取和冒充
  • http優化過程中，對數據進行了加密傳輸，https因此誕生

對稱加密

對稱加密和解密采用一把鑰匙，需雙方約定，發送方通過密鑰加密數據，接收方使用同一密鑰解密獲取傳遞數據。

  • 流程

發送方 A 發送用密鑰加密后的數據 ---> 接收方 B 接收加密數據并用密鑰解密

  • 優缺點

流程簡單，解析數據快。

安全性差，密鑰管理有風險（因需約定同一key，key存在傳輸劫持風險，統一存儲存在被攻擊風險）。

非對稱加密

兩把密鑰：私鑰 + 公鑰，公鑰任何人可知，發送方使用公鑰加密，接收方可以用只有自己知道的私鑰解密并獲取數據。

  • 流程

接收方B發送公鑰至發送方A ---> A發送數據，公鑰加密 ---> B接收數據，私鑰解密

  • 優缺點

私鑰只有自己知道。

流程繁瑣，解密速度慢。

公鑰的安全保障

CA證書

  • 生成規則

接收方公鑰+接受方身份信息+其他信息--->Hash算法--->消息摘要--->CA機構私鑰加密--->數字簽名

  • 最終發送給接收方是數字證書

數字證書：數字簽名+公鑰+接收方的個人信息等

  • 合法性驗證

比較數字證書的消息摘要（Hash算法和CA公鑰解密）是否一致

https的傳輸流程

  • 一個https請求，包含2次http傳輸：以請求www.google.com流程為例
  1. 客戶端向服務端發起請求，要訪問google，先于google服務器建立連接
  2. 服務端有公鑰和私鑰，公鑰可以發給客戶端，然后給客戶端發送一個SSL證書，證書包含：CA簽名、公鑰、google的信息
  3. 客戶端接收到SSL證書后，對CA簽名解密，判斷證書合法性，不合法就斷開連接，合法則生成一個隨機數，作為數據對稱加密的密鑰，通過公鑰加密發送至服務端
  4. 服務端接收到客戶端加密數據后，通過私鑰解密，拿到對稱加密的密鑰，然后將google相關數據通過對稱加密密鑰加密，發送到客戶端
  5. 客戶端通過解密拿到服務端的數據，請求結束
  • https非完全非對稱加密

對稱加密密鑰傳遞有風險，前期通過非對稱加密傳遞對稱加密密鑰，后續數據傳遞都是通過對稱加密，以提高數據解析效率。

DNS 解析

  • 添加trace日志除了可以看到net timeout錯誤，還可以看到UnknowHostException：DNS解析失敗，未解析獲取到服務器ip地址

添加DNS解析策略

Object HttpTool {
    private const val TAG = "HttpTool"
    private const val URL = "https://www.xxx.com"

    fun initHttp() {
        val client = OkHttpClient.Builder().build()
        Request.Builder().url(URL).build().also {
            kotlin.runCatching {
                client.newCall(it).execute()
            }.onFailure {
                Log.e(TAG, "initHttp: error: $it")
            }
        }
    }
}

很明顯xxx.com域名不存在，就會報如下錯誤：

java.net.UnknownHostException: Unable to resolve host "www.xxx.com": No address associated with hostname
  • 一旦遇到如上問題：域名被劫持修改，整個服務會處于宕機狀態，體驗很差。
  • 優化方案：通過OkHttp提供的自定義DNS解析器優化處理
package okhttp3;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

// 路由尋址
public interface Dns {
    /**
     * 使用｛@link InetAddress#getAllByName｝請求底層操作系統查找IP地址。
     * 大多數自定義｛@link Dns｝實現都應委派到此實例。
     */
    Dns SYSTEM = (hostname) -> {
        if (hostname == null) {
            throw new UnknownHostException("hostname == null");
        } else {
            try {
                return Arrays.asList(InetAddress.getAllByName(hostname));
            } catch (NullPointerException var3) {
                UnknownHostException unknownHostException = new UnknownHostException("Broken system behaviour for dns lookup of " + hostname);
                unknownHostException.initCause(var3);
                throw unknownHostException;
            }
        }
    };

    /**
     * 返回｛@code hostname｝的IP地址，按OkHttp嘗試的順序排列。
     * 如果連接到某個地址失敗，OkHttp將重試與下一個地址的連接，直到要么建立了連接，要么耗盡了IP地址集，要么超出了限制。
     */
    List<InetAddress> lookup(String var1) throws UnknownHostException;
}

// 自定義尋址策略
class MyDns: Dns {
    private const val TAG = "MyDns"

    override fun lookup(hostname: String): MutableList<InetAddress> {
        val result = mutableListOf<InetAddress>()
        var systemAddressList: MutableList<InetAddress>? = null

        // 通過系統DNS解析
        kotlin.runCatching {
            systemAddressList = Dns.SYSTEM.lookup(hostname)
        }.onFailure {
            Log.e(TAG, "lookup: it")
        }

        if (systemAddressList != null && systemAddressList!!.isNotEmpty()) {
            result.addAll(systemAddressList!!)
        } else {
            // 系統DNS解析失敗，走自定義路由
            result.add(InetAddress.getByName(www.google.com))

            // 一臺服務器支持多域名
            // result.addAll(InetAddress.getAllByName(ip).toList())
        }
    }
}

使用：
val client = OkHttpClient.Builder().dns(MyDns()).build()

接口數據適配策略

  • 數據格式異常：服務器定義int類型返回字符串"" 或 空數組返回null...
List適配：空解析為空數組
import com.google.gson.Gson
import com.google.gson.JsonDeserializationContext
import com.google.gson.JsonDeserializer
import com.google.gson.JsonElement
import java.lang.reflect.Type
import java.util.Collections

class ListTypeAdapter: JsonDeserializer<List<*>> {
    override fun deserialize(json: JsonElement?, typeOfT: Type?, context: JsonDeserializationContext?): List<*> {
        return try {
            if (json?.isJsonArray == true) {
                Gson().fromJson(json, typeOfT)
            } else {
                Collections.EMPTY_LIST
            }
        } catch (e: Exception) {
            Collections.EMPTY_LIST
        }
    }
}

// String適配：是否為基礎類型（String，Number，Boolean），基礎類型正常轉
import com.google.gson.Gson
import com.google.gson.JsonDeserializationContext
import com.google.gson.JsonDeserializer
import com.google.gson.JsonElement
import java.lang.reflect.Type

class StringTypeAdapter: JsonDeserializer<String> {
    override fun deserialize(json: JsonElement?, typeOfT: Type?, context: JsonDeserializationContext?): String {
        return try {
            if (json?.isJsonPrimitive == true) {
                Gson().fromJson(json, typeOfT)
            } else {
                ""
            }
        } catch (e: Exception) {
            ""
        }
    }
}

使用：
GsonBuilder()
    .registerTypeAdapter(String::class.java, StringTypeAdapter())
    .registerTypeAdapter(List::class.java, ListTypeAdapter())
    .create().also {
        GsonConverterFactory.create(it)
    }
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