iOS應用架構談（三）：網絡層設計方案(上)

jopen 9年前發布 | 15K 次閱讀 IOS iOS開發移動開發

編者按：iOS客戶端應用架構看似簡單，但實際上要考慮的事情不少。本文作者將以系列文章的形式來討論iOS應用架構中的種種問題，本文是其中的第三篇，主要講網絡層設計以及安全機制和優化方案。

前言

網絡層在一個App中也是一個不可缺少的部分，工程師們在網絡層能夠發揮的空間也比較大。另外，蘋果對網絡請求部分已經做了很好的封裝，業界的 AFNetworking也被廣泛使用。其它的ASIHttpRequest，MKNetworkKit啥的其實也都還不錯，但前者已經棄坑，后者也在棄坑的邊緣。在實際的App開發中，Afnetworking已經成為了事實上各大App的標準配置。

網絡層在一個App中承載了API調用，用戶操作日志記錄，甚至是即時通訊等任務。我接觸過一些App（開源的和不開源的）的代碼，在看到網絡層這一塊時，尤其是在看到各位架構師各顯神通展示了各種技巧，我非常為之感到興奮。但有的時候，往往也對于其中的一些缺陷感到失望。

關于網絡層的設計方案會有很多，需要權衡的地方也會有很多，甚至于爭議的地方都會有很多。但無論如何，我都不會對這些問題做出任何逃避，我會在這篇文章中給出我對它們的看法和解決方案，觀點絕不中立，不會跟大家打太極。

這篇文章就主要會講這些方面：

網絡層跟業務對接部分的設計
網絡層的安全機制實現
網絡層的優化方案

網絡層跟業務對接部分的設計

在安居客App的架構更新換代的時候，我深深地感覺到網絡層跟業務對接部分的設計有多么重要，因此我對它做的最大改變就是針對網絡層跟業務對接部分的改變。網絡層跟業務層對接部分設計的好壞，會直接影響到業務工程師實現功能時的心情。

在正式開始講設計之前，我們要先討論幾個問題：

使用哪種交互模式來跟業務層做對接？
是否有必要將API返回的數據封裝成對象然后再交付給業務層？
使用集約化調用方式還是離散型調用方式去調用API？

這些問題討論完畢之后，我會給出一個完整的設計方案來給大家做參考，設計方案是魚，討論的這些問題是漁，我什么都授了，大家各取所需。

使用哪種交互模式來跟業務層做對接？

這里其實有兩個問題：一，以什么方式將數據交付給業務層？二，交付什么樣的數據給業務層？

以什么方式將數據交付給業務層？

iOS開發領域有很多對象間數據的傳遞方式，我看到的大多數App在網絡層所采用的方案主要集中于這三種：Delegate，Notification，Block。KVO和Target-Action我目前還沒有看到有使用的。

目前我知道邊鋒主要是采用的block，大智慧主要采用的是Notification，安居客早期以Block為主，后面改成了以 Delegate為主，阿里沒發現有通過Notification來做數據傳遞的地方（可能有），Delegate、Block以及target- action都有，阿里iOS App網絡層的作者說這是為了方便業務層選擇自己合適的方法去使用。這里大家都是各顯神通，每次我看到這部分的時候，我都喜歡問作者為什么采用這種交互方案，但很少有作者能夠說出個條條框框來。

然而在我這邊，我的意見是以Delegate為主，Notification為輔。原因如下：

盡可能減少跨層數據交流的可能，限制耦合
統一回調方法，便于調試和維護
在跟業務層對接的部分只采用一種對接手段（在我這兒就是只采用delegate這一個手段）限制靈活性，以此來交換應用的可維護性

盡可能減少跨層數據交流的可能，限制耦合

什么叫跨層數據交流？就是某一層（或模塊）跟另外的與之沒有直接對接關系的層（或模塊）產生了數據交換。為什么這種情況不好？嚴格來說應該是大部分情況都不好，有的時候跨層數據交流確實也是一種需求。之所以說不好的地方在于，它會導致代碼混亂，破壞模塊的封裝性。我們在做分層架構的目的其中之一就在于下層對上層有一次抽象，讓上層可以不必關心下層細節而執行自己的業務。

所以，如果下層細節被跨層暴露，一方面你很容易因此失去鄰層對這個暴露細節的保護；另一方面，你又不可能不去處理這個細節，所以處理細節的相關代碼就會散落各地，最終難以維護。

說得具象一點就是，我們考慮這樣一種情況：A<-B<-C。當C有什么事件，通過某種方式告知B，然后B執行相應的邏輯。一旦告知方式不合理，讓A有了跨層知道C的事件的可能，你就很難保證A層業務工程師在將來不會對這個細節作處理。一旦業務工程師在A層產生處理操作，有可能是補充邏輯，也有可能是執行業務，那么這個細節的相關處理代碼就會有一部分散落在A層。然而前者是不應該散落在A層的，后者有可能是需求。另外，因為B層是對A層抽象的，執行補充邏輯的時候，有可能和B層針對這個事件的處理邏輯產生沖突，這是我們很不希望看到的。

那么什么情況跨層數據交流會成為需求？在網絡層這邊，信號從2G變成3G變成4G變成Wi-Fi，這個是跨層數據交流的其中一個需求。不過其他的跨層數據交流需求我暫時也想不到了，哈哈，應該也就這一個吧。

嚴格來說，使用Notification來進行網絡層和業務層之間數據的交換，并不代表這一定就是跨層數據交流，但是使用 Notification給跨層數據交流開了一道口子，因為Notification的影響面不可控制，只要存在實例就存在被影響的可能。另外，這也會導致誰都不能保證相關處理代碼就在唯一的那個地方，進而帶來維護災難。作為架構師，在這里給業務工程師限制其操作的靈活性是必要的。另外，Notification也支持一對多的情況，這也給代碼散落提供了條件。同時，Notification所對應的響應方法很難在編譯層面作限制，不同的業務工程師會給他取不同的名字，這也會給代碼的可維護性帶來災難。

手機淘寶架構組的俠武同學曾經給我分享過一個問題，在這里我也分享給大家：曾經有一個工程師在監聽Notification之后，沒有寫釋放監聽的代碼，當然，找到這個原因又是很漫長的一段故事，現在找到原因了，然而監聽這個Notification的對象有那么多，不知道具體是哪個 Notificaiton，也不知道那個沒釋放監聽的對象是誰。后來折騰了很久大家都沒辦法的時候，有一個經驗豐富的工程師提出用hook（Method Swizzling）的方式，最終找到了那個沒釋放監聽的對象，bug修復了。

我分享這個問題的目的并不是想強調Notification多么多么不好，Notification本身就是一種設計模式，在屬于它的問題領域內，Notification是非常好的一種解決方案。但我想強調的是，對于網絡層這個問題領域內來看，架構師首先一定要限制代碼的影響范圍，在能用影響范圍小的方案的時候就盡量采用這種小的方案，否則將來要是有什么奇怪需求或者出了什么小問題，維護起來就非常麻煩。因此Notification這個方案不能作為首選方案，只能作為備選。

那么Notification也不是完全不能使用，當需求要求跨層時，我們就可以使用Notification，比如前面提到的網絡條件切換，而且這個需求也是需要滿足一對多的。

所以，為了符合前面所說的這些要求，使用Delegate能夠很好地避免跨層訪問，同時限制了響應代碼的形式，相比Notification而言有更好的可維護性。

然后我們順便來說說為什么盡量不要用block

1. block很難追蹤，難以維護

我們在調試的時候經常會單步追蹤到某一個地方之后，發現尼瑪這里有個block，如果想知道這個block里面都做了些什么事情，這時候就比較蛋疼了。

- (void)someFunctionWithBlock:(SomeBlock *)block
{
    ... ...
 -> block();  //當你單步走到這兒的時候，要想知道block里面都做了哪些事情的話，就很麻煩。
    ... ...
}

2. block會延長相關對象的生命周期

block會給內部所有的對象引用計數加一，這一方面會帶來潛在的retain cycle，不過我們可以通過Weak Self的手段解決。另一方面比較重要就是，它會延長對象的生命周期。

在網絡回調中使用block，是block導致對象生命周期被延長的其中一個場合，當ViewController從window中卸下時，如果尚有請求帶著block在外面飛，然后block里面引用了ViewController（這種場合非常常見），那么 ViewController是不能被及時回收的，即便你已經取消了請求，那也還是必須得等到請求著陸之后才能被回收。

然而使用delegate就不會有這樣的問題，delegate是弱引用，哪怕請求仍然在外面飛，，ViewController還是能夠及時被回收的，回收之后指針自動被置為了nil，無傷大雅。

所以平時盡量不要濫用block，尤其是在網絡層這里。

3. 統一回調方法，便于調試和維護

前面講的是跨層問題，區分了Delegate和Notification，順帶談了一下Block。然后現在談到的這個情況，就是另一個采用Block方案不是很合適的情況。首先，Block本身無好壞對錯之分，只有合適不合適。在這一節要講的情況里，Block無法做到回調方法的統一，調試和維護的時候也很難在調用棧上顯示出來，找的時候會很蛋疼。

在網絡請求和網絡層接受請求的地方時，使用Block沒問題。但是在獲得數據交給業務方時，最好還是通過Delegate去通知到業務方。因為Block所包含的回調代碼跟調用邏輯放在同一個地方，會導致那部分代碼變得很長，因為這里面包括了調用前和調用后的邏輯。從另一個角度說，這在一定程度上違背了single function，single task的原則，在需要調用API的地方，就只要寫API調用相關的代碼，在回調的地方，寫回調的代碼。

然后我看到大部分App里，當業務工程師寫代碼寫到這邊的時候，也意識到了這個問題。因此他們會在block里面寫個一句話的方法接收參數，然后做轉發，然后就可以把這個方法放在其他地方了，繞過了Block的回調著陸點不統一的情況。比如這樣：

  [API callApiWithParam:param successed:^(Response *response){
        [self successedWithResponse:response];
    } failed:^(Request *request, NSError *error){
        [self failedWithRequest:request error:error];
    }];

這實質上跟使用Delegate的手段沒有什么區別，只是繞了一下，不過還是沒有解決統一回調方法的問題，因為block里面寫的方法名字可能在不同的ViewController對象中都會不一樣，畢竟業務工程師也是很多人，各人有各人的想法。所以架構師在這邊不要貪圖方便，還是使用 delegate的手段吧，業務工程師那邊就能不用那么繞了。Block是目前大部分第三方網絡庫都采用的方式，因為在發送請求的那一部分，使用 Block能夠比較簡潔，因此在請求那一層是沒有問題的，只是在交換數據之后，還是轉變成delegate比較好，比如AFNetworking里面：

  [AFNetworkingAPI callApiWithParam:self.param successed:^(Response *response){
        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(successWithResponse:)]) {
            [self.delegate successedWithResponse:response];
        }
    } failed:^(Request *request, NSError *error){
        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(failedWithResponse:)]) {
            [self failedWithRequest:request error:error];
        }
    }];

這樣在業務方這邊回調函數就能夠比較統一，便于維護。

綜上，對于以什么方式將數據交付給業務層？這個問題的回答是這樣：

盡可能通過Delegate的回調方式交付數據，這樣可以避免不必要的跨層訪問。當出現跨層訪問的需求時（比如信號類型切換），通過Notification的方式交付數據。正常情況下應該是避免使用Block的。

交付什么樣的數據給業務層？

我見過非常多的App的網絡層在拿到JSON數據之后，會將數據轉變成對應的對象原型。注意，我這里指的不是NSDictionary，而是類似Item這樣的對象。這種做法是能夠提高后續操作代碼的可讀性的。在比較直覺的思路里面，是需要這部分轉化過程的，但這部分轉化過程的成本是很大的，主要成本在于：

數組內容的轉化成本較高：數組里面每項都要轉化成Item對象，如果Item對象中還有類似數組，就很頭疼。
轉化之后的數據在大部分情況是不能直接被展示的，為了能夠被展示，還需要第二次轉化。
只有在API返回的數據高度標準化時，這些對象原型（Item）的可復用程度才高，否則容易出現類型爆炸，提高維護成本。
調試時通過對象原型查看數據內容不如直接通過NSDictionary/NSArray直觀。
同一API的數據被不同View展示時，難以控制數據轉化的代碼，它們有可能會散落在任何需要的地方。

其實我們的理想情況是希望API的數據下發之后就能夠直接被View所展示。首先要說的是，這種情況非常少。另外，這種做法使得View和API聯系緊密，也是我們不希望發生的。

在設計安居客的網絡層數據交付這部分時，我添加了reformer（名字而已，叫什么都好）這個對象用于封裝數據轉化的邏輯，這個對象是一個獨立對象，事實上，它是作為Adaptor模式存在的。我們可以這么理解：想象一下我們洗澡時候使用的蓮蓬頭，水管里出來的水是API下發的原始數據。 reformer就是蓮蓬頭上的不同水流擋板，需要什么模式，就撥到什么模式。

在實際使用時，代碼觀感是這樣的：

先定義一個protocol：
@protocol ReformerProtocol 
- (NSDictionary)reformDataWithManager:(APIManager *)manager;
@end
在Controller里是這樣：
@property (nonatomic, strong) id<ReformerProtocol> XXXReformer;
@property (nonatomic, strong) id<ReformerProtocol> YYYReformer;
#pragma mark - APIManagerDelegate
- (void)apiManagerDidSuccess:(APIManager *)manager
{
    NSDictionary *reformedXXXData = [manager fetchDataWithReformer:self.XXXReformer];
    [self.XXXView configWithData:reformedXXXData];
    NSDictionary *reformedYYYData = [manager fetchDataWithReformer:self.YYYReformer];
    [self.YYYView configWithData:reformedYYYData];
}
在APIManager里面，fetchDataWithReformer是這樣：
- (NSDictionary)fetchDataWithReformer:(id)reformer
{
    if (reformer == nil) {
        return self.rawData;
    } else {
        return [reformer reformDataWithManager:self];
    }
}

要點1：reformer是一個符合ReformerProtocol的對象，它提供了通用的方法供Manager使用。
要點2：API的原始數據（JSON對象）由Manager實例保管，reformer方法里面取Manager的原始數據 (manager.rawData)做轉換，然后交付出去。蓮蓬頭的水管部分是Manager，負責提供原始水流（數據流），reformer就是不同的模式，換什么reformer就能出來什么水流。
要點3：例子中舉的場景是一個API數據被多個View使用的情況，體現了reformer的一個特點：可以根據需要改變同一數據來源的展示方式。比如API數據展示的是“附近的小區”，那么這個數據可以被列表（XXXView）和地圖（YYYView）共用，不同的view使用的數據的轉化方式不一樣，這就通過不同的reformer解決了。
要點4：在一個view用來同一展示不同API數據的情況，reformer是絕佳利器。比如安居客的列表view的數據來源可能有三個：二手房列表API，租房列表API，新房列表API。這些API返回來的數據的value可能一致，但是key都是不一致的。這時候就可以通過同一個 reformer來做數據的標準化輸出，這樣就使得view代碼復用成為可能。這體現了reformer另外一個特點：同一個reformer出來的數據是高度標準化的。形象點說就是：只要蓮蓬頭不換，哪怕水管的水變成海水或者污水了，也依舊能夠輸出符合洗澡要求的淡水水流。舉個例子：

- (void)apiManagerDidSuccess:(APIManager *)manager
{
    // 這個回調方法有可能是來自二手房列表APIManager的回調，也有可能是
租房，也有可能是新房。但是在Controller層面我們不需要對它做額外區分，
只要是同一個reformer出來的數據，我們就能保證是一定能被self.XXXView使
用的。這樣的保證由reformer的實現者來提供。
    NSDictionary *reformedXXXData = [manager 
fetchDataWithReformer:self.XXXReformer];
    [self.XXXView configWithData:reformedXXXData];
}

要點5：有沒有發現，使用reformer之后，Controller的代碼簡潔了很多？而且，數據原型在這種情況下就沒有必要存在了，隨之而來的成本也就被我們繞過了。

reformer本質上就是一個符合某個protocol的對象，在controller需要從api manager中獲得數據的時候，順便把reformer傳進去，于是就能獲得經過reformer重新洗過的數據，然后就可以直接使用了。

更抽象地說，reformer其實是對數據轉化邏輯的一個封裝。在controller從manager中取數據之后，并且把數據交給 view之前，這期間或多或少都是要做一次數據轉化的，有的時候不同的view，對應的轉化邏輯還不一樣，但是展示的數據是一樣的。而且往往這一部分代碼都非常復雜，且跟業務強相關，直接上代碼，將來就會很難維護。所以我們可以考慮采用不同的reformer封裝不同的轉化邏輯，然后讓 controller根據需要選擇一個合適的reformer裝上，就像洗澡的蓮蓬頭，需要什么樣的水流（數據的表現形式）就換什么樣的頭，然而水（數據）都是一樣的。這種做法能夠大大提高代碼的可維護性，以及減少ViewController的體積。

總結一下，reformer事實上是把轉化的代碼封裝之后再從主體業務中拆分了出來，拆分出來之后不光降低了原有業務的復雜度，更重要的是，它提高了數據交付的靈活性。另外，由于Controller負責調度Manager和View，因此它是知道Manager和View之間的關系的，Controller知道了這個關系之后，就有了充要條件來為不同的View選擇不同的Reformer，并用這個Reformer去改造 Mananger的數據，然后ViewController獲得了經過reformer處理過的數據之后，就可以直接交付給view去使用。 Controller因此得到瘦身，負責業務數據轉化的這部分代碼也不用寫在Controller里面，提高了可維護性。

所以reformer機制能夠帶來以下好處：

好處1：繞開了API數據原型的轉換，避免了相關成本。
好處2：在處理單View對多API，以及在單API對多View的情況時，reformer提供了非常優雅的手段來響應這種需求，隔離了轉化邏輯和主體業務邏輯，避免了維護災難。
好處3：轉化邏輯集中，且將轉化次數轉為只有一次。使用數據原型的轉化邏輯至少有兩次，第一次是把JSON映射成對應的原型，第二次是把原型轉變成能被View處理的數據。reformer一步到位。另外，轉化邏輯在reformer里面，將來如果API數據有變，就只要去找到對應 reformer然后改掉就好了。
好處4：Controller因此可以省去非常多的代碼，降低了代碼復雜度，同時提高了靈活性，任何時候切換reformer而不必切換業務邏輯就可以應對不同View對數據的需要。
好處5：業務數據和業務有了適當的隔離。這么做的話，將來如果業務邏輯有修改，換一個reformer就好了。如果其他業務也有相同的數據轉化邏輯，其他業務直接拿這個reformer就可以用了，不用重寫。另外，如果controller有修改（比如UI交互方式改變），可以放心換 controller，完全不用擔心業務數據的處理。

在不使用特定對象表征數據的情況下，如何保持數據可讀性？

不使用對象來表征數據的時候，事實上就是使用NSDictionary的時候。事實上，這個問題就是，如何在NSDictionary表征數據的情況下保持良好的可讀性？

蘋果已經給出了非常好的做法，用固定字符串做key，比如你在接收到KeyBoardWillShow的Notification時，帶了一個userInfo，他的key就都是類似UIKeyboardAnimationCurveUserInfoKey這樣的，所以我們采用這樣的方案來維持可讀性。下面我舉一個例子：

PropertyListReformerKeys.h
extern NSString * const kPropertyListDataKeyID;
extern NSString * const kPropertyListDataKeyName;
extern NSString * const kPropertyListDataKeyTitle;
extern NSString * const kPropertyListDataKeyImage;
PropertyListReformer.h
#import "PropertyListReformerKeys.h"
... ...
PropertyListReformer.m
NSString * const kPropertyListDataKeyID = @"kPropertyListDataKeyID";
NSString * const kPropertyListDataKeyName = @"kPropertyListDataKeyName";
NSString * const kPropertyListDataKeyTitle = @"kPropertyListDataKeyTitle";
NSString * const kPropertyListDataKeyImage = @"kPropertyListDataKeyImage";
- (NSDictionary *)reformData:(NSDictionary *)originData fromManager:(APIManager *)manager
{
    ... ...
    ... ...
    NSDictionary *resultData = nil;
    if ([manager isKindOfClass:[ZuFangListAPIManager class]]) {
        resultData = @{
            kPropertyListDataKeyID:originData[@"id"],
            kPropertyListDataKeyName:originData[@"name"],
            kPropertyListDataKeyTitle:originData[@"title"],
            kPropertyListDataKeyImage:[UIImage imageWithUrlString:originData[@"imageUrl"]]
        };
    }
    if ([manager isKindOfClass:[XinFangListAPIManager class]]) {
        resultData = @{
            kPropertyListDataKeyID:originData[@"xinfang_id"],
            kPropertyListDataKeyName:originData[@"xinfang_name"],
            kPropertyListDataKeyTitle:originData[@"xinfang_title"],
            kPropertyListDataKeyImage:[UIImage imageWithUrlString:originData[@"xinfang_imageUrl"]]
        };
    }
    if ([manager isKindOfClass:[ErShouFangListAPIManager class]]) {
        resultData = @{
            kPropertyListDataKeyID:originData[@"esf_id"],
            kPropertyListDataKeyName:originData[@"esf_name"],
            kPropertyListDataKeyTitle:originData[@"esf_title"],
            kPropertyListDataKeyImage:[UIImage imageWithUrlString:originData[@"esf_imageUrl"]]
        };
    }
    return resultData;
}
PropertListCell.m
#import "PropertyListReformerKeys.h"
- (void)configWithData:(NSDictionary *)data
{
    self.imageView.image = data[kPropertyListDataKeyImage];
    self.idLabel.text = data[kPropertyListDataKeyID];
    self.nameLabel.text = data[kPropertyListDataKeyName];
    self.titleLabel.text = data[kPropertyListDataKeyTitle];
}

這一大段代碼看下來，我如果不說一下要點，那基本上就白寫了哈：

我們先看一下結構：

iOS應用架構談（三）：網絡層設計方案(上)

來自：http://www.infoq.com/cn/articles/ios-app-arch-3-1

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iOS應用架構談（三）：網絡層設計方案(上)

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網絡層跟業務對接部分的設計

使用哪種交互模式來跟業務層做對接？

以什么方式將數據交付給業務層？

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