2022年Android面试之网络篇

前言

面试Android岗位的时候，网络相关是必不可少的，上到常用的网络请求框架、原理，下到底层的协议具体内容到过程，本篇依旧是对常见网络框架的高度概括和整理以及一些文章的索引、常见面试题，对于三方框架详细内容还是需要结合源码查看

资料参考

• 五层模型参考
• 三次握手和四次挥手
• 抓包工具： Fiddler、wireShark、TCPDump等等
• 小林coding的HTTP面试题
• https okhttp 应用自定义证书
• okhttp 实现https双向绑定
• 双向认证 SSL-pinning

TCP

• TCP/IP 协议簇 分层

• 握手和挥手流程见下
  

• 序列号：包序列号在TCP建立连接后，是累加的，从而包装通讯；三次握手中会确认双方的起始序列号

• 洪泛攻击：TCP第一次发送握手请求时，传递一个虚假的IP地址，服务端收到后因为这个IP是假的收不到第三次确认的请求，导致一直处于等待状态

• 特点

1. 面向连接
2. 可靠
3. RTT（往返时延）、RTO（重传超时）
4. 数据排列
5. 流量控制
6. 全双工

三次握手

1. Client 发送SYN = 1 , seq = x ，进入SYN_SEND 状态
2. Server 收到后，会像Client 发送 ACK = 1,ack = x + 1 , SYN = 1,seq = y，进入SYN_RECEIVE 状态
3. Client收到并检查ACK = 1，ack 为 xxx +1 后，会进入 ESTABLISHED 状态，同时向Server发送 ACK = 1，ack = y + 1，Server收到后也进入 ESTABLISHED 状态，三次握手结束

四次挥手

以Client发起关闭请求为例

1. Client 发送 FIN,seq = x，通知Server自己不再发送消息，进入 FIN_WAIT_1 状态
2. Server 收到 请求，回复ACK = 1,seq = x+1，Client收到后进入 FIN_WAIT_2 状态
3. Server 确认无消息发送了，发送 FIN,seq = y，进入CLOSE 状态 ,Client 收到后发送ACK = 1,seq = y+1，进入 TIME_WATING 状态
4. Server 收到最后的ACK消息后进入 CLOSED，结束流程，Client 再经过 2MSL 的等待后，确认服务端已经关闭（如果服务端没收到会重发，来回2MSL），进入CLOSED 状态，流程结束

三方框架

OKHTTP

• 概览

1. OkHttpClient 、Request 对象都是使用构建者模式创建；核心请求是通过一个拦截器链获取（责任链陌生）
2. 同步请求会直接阻塞执行，异步请求会根据队列加入线程池
3. 请求执行完毕后会调用Dispatcher#finished 方法，此时会判断队列是否为空来调用idleCallback;如果是异步请求会调用Dispatcher#promoteCalls来调整队列，视情况把等待的请求加入

• 核心

1. Dispatcher(维护三个队列以及线程池等，管理请求的状态)
2. 拦截器链（责任链模式）
3. 五个okhttp的拦截器以及作用

Dispatcher

• 三个队列

  private int maxRequests = 64;// 最大请求数
  private int maxRequestsPerHost = 5;  // 相同主机最大请求数
  // 准备状态中的异步请求队列
  private final Deque<AsyncCall> readyAsyncCalls = new ArrayDeque<>();
  // 执行中的异步请求队列（包含已经取消但是还没取消的请求）
  private final Deque<AsyncCall> runningAsyncCalls = new ArrayDeque<>();
  // 同步请求队列
  private final Deque<RealCall> runningSyncCalls = new ArrayDeque<>();
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其中同步请求会直接加入队列，异步的会判断 最大请求数和相同主机最大请求数 ，如果超过了限制则加入等待队列，带有空闲时再进行调用

• 线程池

用于执行异步请求，核心参数如下

1. 核心线程数：0
2. 最大线程数：Integer.MAX_VALUE（实际会受到maxRequests的限制）
3. 空闲线程空闲时间：60秒
4. 阻塞策略：这个队列不保存数据，当用任务添加时会直接运行，如果没有空闲线程则新建一个线程执行

拦截器链

• 无论是同步还是异步最后都是调用 realCall#getResponseWithInterceptorChain ，在Interceptor#intercept 方法除了最后一个拦截器都会构建下一个RealInterceptorChain ，然后调用下一个拦截器的Interceptor#intercept
• 拦截器链

1. 自定义的拦截器
2. RetryAndFollowUpInterceptor（重试和重定向拦截器）
3. BridgeInterceptor（桥接拦截器）（补充请求头等信息、进行GZIP解压等）
4. CacheInterceptor（缓存拦截器）（缓存策略；DiskLruCache；Key：url进行MD5加密hex转换；）
5. ConnectInterceptor（连接拦截器）（获取sreamAllocation，通过 sreamAllocation#newSteam 获取用于写入/读取IO流的一个实现类HTTPCodec）
6. CallServerInterceptor（发起具体链接）（将请求写入IO流，并读取结果）

连接池是怎么进行复用的？什么时候会判定失效被回收

• 引用计数器判断连接是否闲置
• 每次添加都会执行一个清理的runable，清理完会计算出下一次清理的时间（闲置链接离五分钟的时长/五分钟后）
• 无引用且超时，会根据LRU清理空闲的连接（闲置连接超过了5分钟或者闲置数量超过了5个，会清理最长的限制链接）
• 如果没有闲置的链接则结束循环；下次有添加时会重新开启这个清理任务（Runnable）
• 源码跟踪参考

Retrofit

• 概览

1. 基于OKHTTP的 网络框架封装（官方使用示例）
2. 核心是通过通过一系列设计模式（动态代理、适配器模式、工厂模式等）对OKHttp进行了使用封装
3. 内部包括 数据转换 和 请求转换 的集合，可以根据声明的方法去找到合适的适配器进行转换
4. 大致流程：获取定义的接口方法信息（解析、缓存） -> CallAdapter 转换请求对象 -> 发起请求 -> Converter 转换结果

• 主要成员变量

  // ServiceMethod是对声明的方法解析后的类，这里的map是对该类的缓存
  private final Map<Method, ServiceMethod<?, ?>> serviceMethodCache = new ConcurrentHashMap<>();

  final okhttp3.Call.Factory callFactory;
  final HttpUrl baseUrl;
  final List<Converter.Factory> converterFactories;  // 结果转换，如GSON等
  final List<CallAdapter.Factory> callAdapterFactories;  // 请求转换，将原始的retrofit的Call对象转换为各类对象如RxJava 的Observable
  final @Nullable Executor callbackExecutor; // 回调执行器，安卓平台是用一个Handler 切换到主线程
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• 设计模式

1. 构建者模式（Retrofit、ServiceMethod等关键类的创建）
2. 动态代理：Retrofit#create 创建接口对应的操作类，这里会获取定义请求的信息并转换成ServiceMethod
3. 适配器模式：对请求和结果进行转换的Adapter（通过工厂创建 ）
4. 外观模式：Retrofit这个类即使对多个转换器以及解析的ServiceMethod 信息做了一个统一的入口
5. 策略模式：不同的转换器可以视为不同的策略，通过注解的返回类型查找到对应的策略

常见问题

• 回调如何切换到主线程？

retrofit 自带有一个 ExecutorCallAdapterFactory ，在这里会调用callbackExecutor 将回调切换到对应的线程，而默认的安卓平台里，其实现是一个主线程的Handler

面试题

Q：为什么要三次才能握手/四次才能挥手

• 需要三次握手的原因：双方都需要确立连接的建立
• 需要四次挥手的原因：因为是全双工通讯，双发都需要确认关闭

Q：四次挥手的第二步和第三步为什么要分开？

在第二步Server通知Client关闭后， 需要确认自己没有其他消息要发送了，之后才进行第三步，实际情况第三步可能会和第二步一起发送

Q：客户端最后为什么需要进行2MSL的等待？

最后发送给Server的报文可能会丢失，如果Server在第三步发送关闭报文时经过 1MSL的等待，没有收到第四步的 ACK = 1消息，则会重发。客户端只需等待2MSL，如果没有再次收到服务端的消息，则说明服务端已经收到确认了。此时双方都关闭链接，流程完毕

Q：了解Post和Get请求吗，说下他们的区别

参考

• post相对get更安全，因为get请求参数直接在url上，post请求参数放在requestbody中
• 对参数的数据类型，GET只接受ASCII字符，而POST没有限制
• 业界不成文的规定是，（大多数）浏览器通常都会限制url长度在2K个字节，而（大多数）服务器最多处理64K大小的url“
• GET产生一个TCP数据包；POST产生两个TCP数据包
• 对于GET方式的请求，浏览器会把http header和data一并发送出去，服务器响应200（返回数据）；
  而对于POST，浏览器先发送header，服务器响应100 continue，浏览器再发送data，服务器响应200 ok（返回数据）。
• 请求缓存：GET 会被缓存，而post不会
• 二者是否可以混用：从功能上看其实是可以的，但是是不建议这样做的，因为不同的请求方法有不同的场景

Q：Http请求报文包含哪几个部分？

1.请求行,包含请求方法、URI、HTTP版本信息。
2.请求首部字段。
3.请求内容实体。

Q：Http请求头里面包含了什么信息？

包含一些基础的请求信息，包括可接受的响应内容类型、能显示的字符集如utf-8以及响应内容等客户端可识别的内容类型列表，还有From请求的地址以及Host服务器域名以及端口号

详情参考

• 在http/1.1 中Connection默认开启持久连接，除非设置为close才会关闭TCP连接
• 一个TCP连接可以发送多个HTTP请求
• 浏览器对同一个HOST建立的TCP连接有最大数限制，比如chrome最多允许6个

Q：常见的Http请求码

Q：HTTP1.0 和 HTTP 1.1的区别

• 缓存处理 引入更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match 等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略
• 带宽优化及网络连接使用 请求头引入了range头域，允许只请求资源的某个部分，返回码206（Partial Content）（断点续传）
• 错误通知的管理，新增24个错误状态响应码
• Host头处理 请求消息和响应消息都支持Host头域，支持一台物理服务器上存在多个虚拟主机，共享同一个IP地址
• 默认开启长连接，减少建立和关闭连接的消耗和延迟
• 管道传输，但容易造成队头阻塞

Q：HTTP2.0 和 HTTP1.X 的区别

• 新的二进制格式（Binary Format），HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且健壮。
• 多路复用（MultiPlexing），即连接共享，即每一个request都是是用作连接共享机制的。一个request对应一个id，这样一个连接上可以有多个request，每个连接的request可以随机的混杂在一起，接收方可以根据request的 id将request再归属到各自不同的服务端请求里面。
• header压缩，如上文中所言，对前面提到过HTTP1.x的header带有大量信息，而且每次都要重复发送，HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header fields表，既避免了重复header的传输，又减小了需要传输的大小。
• 服务端推送（server push），同SPDY一样，HTTP2.0也具有server push功能。

Q：断点续传实现

• HTTP1.1 默认支持Range 和 Content Range 请求头，分别是客户端发送请求的范围和服务器响应的范围
• 客户端本地记录文件上传/下载的记录，在上传/下载时带上请求头

Q：HTTP 和 HTTPS

• 菜鸟教程参考
• HTTPS 四次握手可以参考小林Coding的面试文章

Q：HTTPS 抓包

• charles 抓包配置参考
• 安卓7.0 以下用户添加的证书可以直接信任，用Fidder等工具可以抓
• 安卓7.0 以上需要把证书放在系统目录下（需要root权限），或者运行在VX上面、对目标app进行反编译
• 如果是自己的app，可以添加信任证书
• Charles抓包HTTPS原理（中间人）

Q：如何反抓包

• 请求内容加密：把请求转换成byte数组，在C层进行加密（contentType: application/octet-stream）
• App内预置证书，对服务端证书进行校验，防抓包（SSL=PINNING）
• 代理判断，如果使用了代理请求失败

Q：HTTP请求的几种格式

• 参考
• application/x-www-form-urlencoded（键值对）
• multipart/form-data （）
• application/json （json格式）
• application/octet-stream（二进制流）