网络库OKHTTP(2)面试题

序、慢慢来才是最快的方法。

背景

OkHttp 是一套处理 HTTP 网络请求的依赖库，由 Square 公司设计研发并开源，目前可以在 Java 和 Kotlin 中使用。对于 Android App 来说，OkHttp 现在几乎已经占据了所有的网络请求操作。

OKHttp源码官网 

问1：OKHttp有哪些拦截器，分别起什么作用

必考题，头两年没考，今年必考。

OKHTTP的拦截器是把所有的拦截器放到一个list里，然后每次依次执行拦截器，并且在每个拦截器分成三部分：

• 预处理拦截器内容
• 通过proceed方法把请求交给下一个拦截器
• 下一个拦截器处理完成并返回，后续处理工作。

这样依次下去就形成了一个链式调用，看看源码，具体有哪些拦截器：

getResponseWithInterceptorChain()

 @Throws(IOException::class)
  internal fun getResponseWithInterceptorChain(): Response {
    // Build a full stack of interceptors.
    val interceptors = mutableListOf()
    interceptors += client.interceptors
    interceptors += RetryAndFollowUpInterceptor(client)
    interceptors += BridgeInterceptor(client.cookieJar)
    interceptors += CacheInterceptor(client.cache)
    interceptors += ConnectInterceptor
    if (!forWebSocket) {
      interceptors += client.networkInterceptors
    }
    interceptors += CallServerInterceptor(forWebSocket)
 
    val chain = RealInterceptorChain(
        call = this,
        interceptors = interceptors,
        index = 0,
        exchange = null,
        request = originalRequest,
        connectTimeoutMillis = client.connectTimeoutMillis,
        readTimeoutMillis = client.readTimeoutMillis,
        writeTimeoutMillis = client.writeTimeoutMillis
    )
 
    var calledNoMoreExchanges = false
    try {
      val response = chain.proceed(originalRequest)
      if (isCanceled()) {
        response.closeQuietly()
        throw IOException("Canceled")
      }
      return response
    } catch (e: IOException) {
      calledNoMoreExchanges = true
      throw noMoreExchanges(e) as Throwable
    } finally {
      if (!calledNoMoreExchanges) {
        noMoreExchanges(null)
      }
    }
  }

根据源码可知，一共七个拦截器：

• addInterceptor(Interceptor)，这是由开发者设置的，会按照开发者的要求，在所有的拦截器处理之前进行最早的拦截处理，比如一些公共参数，Header都可以在这里添加。
• RetryAndFollowUpInterceptor，这里会对连接做一些初始化工作，以及请求失败的充实工作，重定向的后续请求工作。跟他的名字一样，就是做重试工作还有一些连接跟踪工作。
• BridgeInterceptor，这里会为用户构建一个能够进行网络访问的请求，同时后续工作将网络请求回来的响应Response转化为用户可用的Response，比如添加文件类型，content-length计算添加，gzip解包。
• CacheInterceptor，这里主要是处理cache相关处理，会根据OkHttpClient对象的配置以及缓存策略对请求值进行缓存，而且如果本地有了可⽤的Cache，就可以在没有网络交互的情况下就返回缓存结果。
• ConnectInterceptor，这里主要就是负责建立连接了，会建立TCP连接或者TLS连接，以及负责编码解码的HttpCodec
• networkInterceptors，这里也是开发者自己设置的，所以本质上和第一个拦截器差不多，但是由于位置不同，所以用处也不同。这个位置添加的拦截器可以看到请求和响应的数据了，所以可以做一些网络调试。
• CallServerInterceptor，这里就是进行网络数据的请求和响应了，也就是实际的网络I/O操作，通过socket读写数据。

问2：OKHttp请求的流程?

我们知道Okhttp中通过okhttpClient对象是通过Builder对象初始化出来的，此处Builder的用法是建造者模式，建造者模式主要是分离出外部类的属性初始化，而初始化属性交给了内部类Buidler类，这么做的好处是外部类不用关心属性的初始化。 而在初始化的时候有interceptors、networkInterceptors两种拦截器的初始化，还有dispatcher(分发器)的初始化，以及后面需要讲到的cache(缓存)初始化等。

初始化完了后通过builder的build方法构造出okhttpClient对象，该类被称作客户端类，通过它的newCall方法返回RealCall对象，在newCall过程的过程中需要request的信息，request信息包装了url、method、headers、body等信息。最后通过RealCall的同步或异步方法交给了okhttpClient的dispatcher来处理，在处理同步或异步之前都会判断有没有正在executed，所以我们不能对同一个RealCall调用异步或同步方法。

在异步的时候会把RealCall给包装成一个AsyncCall，它是一个runnable对象。接着就来到了分发器异步处理部分，首先会把AsyncCall加入到readyAsyncCalls的集合中，该集合表示准备阶段的请求集合，紧接着从runningAsyncCalls(该集合装的都是要即将请求的集合)和readyAsyncCalls集合中找相同host的AsyncCall，如果找到了会把当中记录的相同host的个数给该AsyncCall。注意这里保存host个数用的原子性的AtomicInteger来记录的

接着会去判断最大的请求是否大于64以及相同host是否大于5个，这里也是okhttp面试高频知识点，如果都通过的话，会把当前的AsyncCall的相同host记录数加一，接着会加入到runningAsyncCalls集合中，接着循环遍历刚符合条件的AsyncCall，通过线程池去执行AsyncCall，注意此处的线程池的配置是没有核心线程，总的线程个数是没有限制的，也就是说都是非核心线程，并且个数没有限制，非核心线程等待的时间是60秒，并且使用的任务队列是SynchronousQueue，它是一个没有容量的阻塞队列，只会当里面没有任务的时候，才能往里面放任务，当放完之后，只能等它的任务被取走才能放，这不就是jdk里面提供的Executors.newCachedThreadPool线程池吗，可能是okhttp想自己定义线程工厂的参数吧，定义线程的名字。

所以到这里才会进入到子线程，由于AsyncCall是一个runnable，因此最终执行来到了它的run方法吧，run方法最终会走到execute方法，该方法来到了okhttp最有意思的单链表结构的拦截器部分，它会把所有的拦截器组装成一个集合，然后传给RealInterceptorChain的process方法，在该方法中，会先把下一个RealInterceptorChain初始化出来，然后把下一个RealInterceptorChain传给当前Interceptor的intercept方法，最终一个个的response返回到AsyncCall的execute方法。

处理完当前的AsyncCall后，会交给dispatcher，它会将该AsyncCall的host数减一，并且把它从runningAsyncCalls集合中移除，接着再从readyAsyncCalls集合中拿剩下的AsyncCall继续执行，直到执行完readyAsyncCalls里面的AsyncCall。

问3：OkHttp怎么实现连接池?

总结

连接池部分主要是在RealConnectionPool类中，该类用connections(双端队列)存储所有的连接，cleanupRunnable是专门用来清除超时的RealConnection，既然有清除的任务，那肯定有清除的线程池，没错，该线程池(executor)跟okhttp处理异步时候的线程池是一样的，keepAliveDurationNs表示每一个连接keep-alive的时间，默认是5分钟，maxIdleConnections连接池的最大容量，默认是5个。RealConnection中有transmitters字段，用来保存该连接的transmitter个数，通过里面的transmitter个数来标记该RealConnection有没有在使用中。

连接池的意义？

• 频繁的进行建立Sokcet连接（TCP三次握手）和断开Socket（TCP四次分手）是非常消耗网络资源和浪费时间的，HTTP中的keepalive连接对于 降低延迟和提升速度有非常重要的作用。
• 复用连接就需要对连接进行管理，这里就引入了连接池的概念。
• Okhttp支持5个并发KeepAlive，默认链路生命为5分钟(链路空闲后，保持存活的时间)，连接池有ConectionPool实现，对连接进行回收和管理。

为什么需要连接池？

频繁的进行建立Sokcet连接和断开Socket是非常消耗网络资源和浪费时间的，所以HTTP中的keepalive连接对于降低延迟和提升速度有非常重要的作用。

keepalive机制是什么呢？

也就是可以在一次TCP连接中可以持续发送多份数据而不会断开连接。所以连接的多次使用，也就是复用就变得格外重要了，而复用连接就需要对连接进行管理，于是就有了连接池的概念。

OkHttp中使用ConectionPool实现连接池，默认支持5个并发KeepAlive，默认链路生命为5分钟。

怎么实现的？

        1,首先，ConectionPool中维护了一个双端队列Deque，也就是两端都可以进出的队列，用来存储连接。

        2.然后在ConnectInterceptor，也就是负责建立连接的拦截器中，首先会找可用连接，也就是从连接池中去获取连接，具体的就是会调用到ConectionPool的get方法。

RealConnection get(Address address, StreamAllocation streamAllocation, Route route) {
    assert (Thread.holdsLock(this));
    for (RealConnection connection : connections) {
      if (connection.isEligible(address, route)) {
        streamAllocation.acquire(connection, true);
        return connection;
      }
    }
    return null;
  }

也就是遍历了双端队列，如果连接有效，就会调用acquire方法计数并返回这个连接。

        3.如果没找到可用连接，就会创建新连接，并会把这个建立的连接加入到双端队列中，同时开始运行线程池中的线程，其实就是调用了ConectionPool的put方法。

public final class ConnectionPool {
    void put(RealConnection connection) {
        if (!cleanupRunning) {
            //没有连接的时候调用
            cleanupRunning = true;
            executor.execute(cleanupRunnable);
        }
        connections.add(connection);
    }
}

        4.其实这个线程池中只有一个线程，是用来清理连接的，也就是上述的cleanupRunnable

private final Runnable cleanupRunnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                //执行清理，并返回下次需要清理的时间。
                long waitNanos = cleanup(System.nanoTime());
                if (waitNanos == -1) return;
                if (waitNanos > 0) {
                    long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
                    waitNanos -= (waitMillis * 1000000L);
                    synchronized (ConnectionPool.this) {
                        //在timeout时间内释放锁
                        try {
                            ConnectionPool.this.wait(waitMillis, (int) waitNanos);
                        } catch (InterruptedException ignored) {
                        }
                    }
                }
            }
        }
    };

这个runnable会不停的调用cleanup方法清理线程池，并返回下一次清理的时间间隔，然后进入wait等待。

怎么清理的呢？看看源码：

long cleanup(long now) {
    synchronized (this) {
      //遍历连接
      for (Iterator i = connections.iterator(); i.hasNext(); ) {
        RealConnection connection = i.next();
 
        //检查连接是否是空闲状态，
        //不是，则inUseConnectionCount + 1
        //是 ，则idleConnectionCount + 1
        if (pruneAndGetAllocationCount(connection, now) > 0) {
          inUseConnectionCount++;
          continue;
        }
 
        idleConnectionCount++;
 
        // If the connection is ready to be evicted, we're done.
        long idleDurationNs = now - connection.idleAtNanos;
        if (idleDurationNs > longestIdleDurationNs) {
          longestIdleDurationNs = idleDurationNs;
          longestIdleConnection = connection;
        }
      }
 
      //如果超过keepAliveDurationNs或maxIdleConnections，
      //从双端队列connections中移除
      if (longestIdleDurationNs >= this.keepAliveDurationNs
          || idleConnectionCount > this.maxIdleConnections) {      
        connections.remove(longestIdleConnection);
      } else if (idleConnectionCount > 0) {      //如果空闲连接次数>0,返回将要到期的时间
        // A connection will be ready to evict soon.
        return keepAliveDurationNs - longestIdleDurationNs;
      } else if (inUseConnectionCount > 0) {
        // 连接依然在使用中，返回保持连接的周期5分钟
        return keepAliveDurationNs;
      } else {
        // No connections, idle or in use.
        cleanupRunning = false;
        return -1;
      }
    }
 
    closeQuietly(longestIdleConnection.socket());
 
    // Cleanup again immediately.
    return 0;
  }

也就是当如果空闲连接maxIdleConnections超过5个或者keepalive时间大于5分钟，则将该连接清理掉。

这里有个问题，怎样属于空闲连接？

  public void acquire(RealConnection connection, boolean reportedAcquired) {
    assert (Thread.holdsLock(connectionPool));
    if (this.connection != null) throw new IllegalStateException();
 
    this.connection = connection;
    this.reportedAcquired = reportedAcquired;
    connection.allocations.add(new StreamAllocationReference(this, callStackTrace));
  }

在RealConnection中，有一个StreamAllocation虚引用列表allocations。每创建一个连接，就会把连接对应的StreamAllocationReference添加进该列表中，如果连接关闭以后就将该对象移除。

        5.连接池的工作就这么多，并不复杂，主要就是管理双端队列Deque，可以用的连接就直接用，然后定期清理连接，同时通过对StreamAllocation的引用计数实现自动回收。

最后

• 连接池是为了解决频繁的进行建立Sokcet连接（TCP三次握手）和断开Socket（TCP四次分手）。
• Okhttp的连接池支持最大5个链路的keep-alive连接，并且默认keep-alive的时间是5分钟。
• 连接池实现的类是RealConnectionPool，它负责存储与清除的工作，存储是通过ArrayDeque的双端队列存储，删除交给了线程池处理cleanupRunnable的任务。
• 在每次创建RealConnection或从连接池中拿一次RealConnection会给RealConnection的 transmitters集合添加一个若引用的transmitter对象，添加它主要是为了后面判断该连接是否在使用中
• 在连接池中找连接的时候会对比连接池中相同host的连接。
• 如果在连接池中找不到连接的话，会创建连接，创建完后会存储到连接池中。
• 在把连接放入连接池中时，会把清除操作的任务放入到线程池中执行，删除任务中会判断当前连接有没有在使用中，有没有正在使用通过RealConnection的transmitters集合的size是否为0来判断，如果不在使用中，找出空闲时间最长的连接，如果空闲时间最长的连接超过了keep-alive默认的5分钟或者空闲的连接数超过了最大的keep-alive连接数5个的话，会把存活时间最长的连接从连接池中删除。保证keep-alive的最大空闲时间和最大的连接数。

 

问4：OkHttp里面用到了什么设计模式

责任链模式

可以说是okhttp的精髓所在了，主要体现就是拦截器的使用，具体代码可以看看上述的拦截器介绍。

建造者模式

在Okhttp中，建造者模式也是用的挺多的，主要用处是将对象的创建与表示相分离，用Builder组装各项配置。

工厂模式

工厂模式和建造者模式类似，区别就在于工厂模式侧重点在于对象的生成过程，而建造者模式主要是侧重对象的各个参数配置。

例子有CacheInterceptor拦截器中又个CacheStrategy对象：

    CacheStrategy strategy = new CacheStrategy.Factory(now, chain.request(), cacheCandidate).get();
 
    public Factory(long nowMillis, Request request, Response cacheResponse) {
      this.nowMillis = nowMillis;
      this.request = request;
      this.cacheResponse = cacheResponse;
 
      if (cacheResponse != null) {
        this.sentRequestMillis = cacheResponse.sentRequestAtMillis();
        this.receivedResponseMillis = cacheResponse.receivedResponseAtMillis();
        Headers headers = cacheResponse.headers();
        for (int i = 0, size = headers.size(); i < size; i++) {
          String fieldName = headers.name(i);
          String value = headers.value(i);
          if ("Date".equalsIgnoreCase(fieldName)) {
            servedDate = HttpDate.parse(value);
            servedDateString = value;
          } else if ("Expires".equalsIgnoreCase(fieldName)) {
            expires = HttpDate.parse(value);
          } else if ("Last-Modified".equalsIgnoreCase(fieldName)) {
            lastModified = HttpDate.parse(value);
            lastModifiedString = value;
          } else if ("ETag".equalsIgnoreCase(fieldName)) {
            etag = value;
          } else if ("Age".equalsIgnoreCase(fieldName)) {
            ageSeconds = HttpHeaders.parseSeconds(value, -1);
          }
        }
      }
    }

观察者模式 

关于Okhttp中websocket的使用，由于webSocket属于长连接，所以需要进行监听，这里是用到了观察者模式：

  final WebSocketListener listener;
  @Override public void onReadMessage(String text) throws IOException {
    listener.onMessage(this, text);
  }

单例模式

每个项目都会有。

问5：论如何优雅地知道OkHttp的请求时间

OkHttp如何进行各个请求环节的耗时统计呢？

OkHttp 版本提供了EventListener接口，可以让调用者接收一系列网络请求过程中的事件，例如DNS解析、TSL/SSL连接、Response接收等。通过继承此接口，调用者可以监视整个应用中网络请求次数、流量大小、耗时(比如dns解析时间，请求时间，响应时间等等)情况。

public abstract class EventListener {
   // 按照请求顺序回调
    public void callStart(Call call) {}
    // 域名解析
    public void dnsStart(Call call, String domainName) {}
    public void dnsEnd(Call call, String domainName, List inetAddressList) {}
    // 释放当前Transmitter的RealConnection
    public void connectionReleased(Call call, Connection connection) {}
    public void connectionAcquired(call, result){};
    // 开始连接
    public void connectStart(call, route.socketAddress(), proxy){}
    // 请求
    public void requestHeadersStart(@NotNull Call call){}
    public void requestHeadersEnd(@NotNull Call call, @NotNull Request request) {}
    // 响应
    public void requestBodyStart(@NotNull Call call) {}
    public void requestBodyEnd(@NotNull Call call, long byteCount) {}
    // 结束
    public void callEnd(Call call) {}
    // 失败
    public void callFailed(Call call, IOException ioe) {}
}

请求开始结束监听

inal class RealCall implements Call {
    @Override 
    public Response execute() throws IOException {
        eventListener.callStart(this);
        client.dispatcher().executed(this);
        Response result = getResponseWithInterceptorChain();
        if (result == null) throw new IOException("Canceled");
        return result;    
    }
 
    @Override 
    public void enqueue(Callback responseCallback) {
        eventListener.callStart(this);
        client.dispatcher().enqueue(new AsyncCall(responseCallback));
    }
}

如何消耗记录时间

在OkHttp库中有一个EventListener类。该类是网络事件的侦听器。扩展这个类以监视应用程序的HTTP调用的数量、大小和持续时间。所有启动/连接/获取事件最终将接收到匹配的结束/释放事件，要么成功(非空参数)，要么失败(非空可抛出)。

比如，可以在开始链接记录时间；dns开始，结束等方法解析记录时间，可以计算dns的解析时间。

比如，可以在开始请求记录时间，记录connectStart，connectEnd等方法时间，则可以计算出connect连接时间。

代码如下所示：

Eventlistener只适用于没有并发的情况，如果有多个请求并发执行我们需要使用Eventlistener. Factory来给每个请求创建一个Eventlistener。这个mRequestId是唯一值，可以选择使用AtomicInteger自增+1的方式设置id，这个使用了cas保证多线程条件下的原子性特性。

/**
 * 
 *     @author yangchong
 *     email  : yangchong211@163.com
 *     time  : 2019/07/22
 *     desc  : EventListener子类
 *     revise:
 *