从实现下载来认识NSURLConnection

作者: Luke_Hu | 来源:发表于2018-11-26 10:08 被阅读0次

NSURLConnection简介

NSURLConnection是2003年随着第一版Safari的发布而发布的，它不单单是一个网络请求类，而是指代Foundation框架的URL系统中的一系列关联的组件：NSURLRequest、NSURLResponse、NSURLProtocol、NSHTTPCookieStorage、NSURLCredentialStorage以及同名类NSURLConnection。
从iOS9开始，NSURLConnection中发送请求的两个方法已经过期（同步请求，异步请求）,初始化网络连接的方法也被设置为过期，系统不再推荐使用，苹果建议使用NSURLSession发送网络请求。

简单下载

使用NSURLConnection实现简单下载只需三步

    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://127.0.0.1/videos/IMG_3928.MOV"];
    //创建请求对象request
    /*
     1. cachePolicy - 缓存策略
       - NSURLRequestUseProtocolCachePolicy = 0,
         -（常用）默认缓存策略，若使用requestWithURL方法，默认使用该缓存策略；它会根据HTTP头中的信息进行缓存处理，服务器可以在HTTP头中加入Expires和Cache-Control等来告诉客户端应该施行的缓存策略。
       - NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData = 1,
         -（偶尔使用）顾名思义，忽略本地缓存，直接加载服务器数据
       - NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad = 2,
         -（不用）一直尝试读取缓存数据，若没有缓存，才会去请求网络，该策略的重大缺陷是无法直到缓存的刷新时机。
       - NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad = 3,
         - （不用）该策略之读取缓存数据，无论何时都不会进行网络请求。
     2. timeoutInterval - 超时时间 一般设置在15-30秒 AFNetworking中超时时间默认60s
     */
    NSURLRequest *req = [NSURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:(NSURLRequestUseProtocolCachePolicy) timeoutInterval:15];
    //连接服务器，发送网络请求
    /*
     queue - 这里使用主线程还是子线程由执行的代码块决定
     该参数决定block代码块在哪个线程上执行，若block中有刷新UI的操作，则必须放在主线程上执行；若有一些耗时操作，则放在子线程上执行
     */
    //开始下载
    [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:req queue:[[NSOperationQueue alloc] init] completionHandler:^(NSURLResponse * _Nullable response, NSData * _Nullable data, NSError * _Nullable connectionError) {
        //下载完成，将数据写入磁盘
        /*
         atomically 原子属性，保证线程安全
         */
        [data writeToFile:@"/Users/jsby-yf007/Desktop/test.MOV" atomically:YES];
        NSLog(@"下载完成");
    }];

下载完成后，可以在命令行通过获取文件的MD5来验证文件是否下载完整

图1

上面代码在实际开发中所带来的问题

1.内存会暴涨，出现一个峰值图2

出现图2的情况是因为NSURLConnection下载文件时，先是将整个文件下载到内存，然后再写入到沙盒，如果文件比较大，就会出现内存暴涨的情况。在执行

[data writeToFile:@"/Users/jsby-yf007/Desktop/test.MOV" atomically:YES];

这句代码的时候，data是整个文件的完整数据，在文件写入的过程中，data是存在于内存中的，然后一次性写入到本地，如此大的数据存入内存中，当然会出现内存暴增的情况，当写入完成后，系统会自动释放这些内存，所以会出现一个内存峰值。本例中的视频文件只有两百多兆，所以不会出现crash，但是要是下载一个十几个G的文件的时候，不用想，肯定crash！

2.没有下载进度以及暂停/继续

在实际开发中，要下载一个很大的文件，没有下载进度和暂停/继续，基本是不可能顺利的下载下来的，大大影响用户体验！

设置代理实现下载

使用代理实现进度跟进

在响应方法中获取到文件总大小。
在接收数据的方法中，根据每次接收到的数据长度计算数据的总进度。
设置代理<NSURLConnectionDataDelegate>

//设置请求路径url
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://127.0.0.1/videos/IMG_3928.MOV"];
    //添加请求request
    /*
     1. cachePolicy - 缓存策略
     - NSURLRequestUseProtocolCachePolicy = 0,
     -（常用）默认缓存策略，若使用requestWithURL方法，默认使用该缓存策略；它会根据HTTP头中的信息进行缓存处理，服务器可以在HTTP头中加入Expires和Cache-Control等来告诉客户端应该施行的缓存策略。
     - NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData = 1,
     -（偶尔使用）顾名思义，忽略本地缓存，直接加载服务器数据
     - NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad = 2,
     -（不用）一直尝试读取缓存数据，若没有缓存，才会去请求网络，该策略的重大缺陷是无法直到缓存的刷新时机。
     - NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad = 3,
     - （不用）该策略之读取缓存数据，无论何时都不会进行网络请求。
     2. timeoutInterval - 超时时间 一般设置在15-30秒 AFNetworking中超时时间默认60s
     */
    NSURLRequest *req = [NSURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:(NSURLRequestUseProtocolCachePolicy) timeoutInterval:15];
    //3.创建连接并设置代理
    NSURLConnection *conn = [NSURLConnection connectionWithRequest:req delegate:self];
    //4.启动连接
    [conn start];

实现NSURLConnectionDataDelegate的几个代理方法

#pragma mark - <NSURLConnectionDataDelegate>
//1.接收服务器的响应 -- 服务器的状态行&响应头  做一些准备工作
/*
 NSURLResponse
   - expectedContentLength 服务器给的预期数据长度 long long 类型
   - suggestedFilename 服务器建议保存的文件名称 NSString 类型
 */
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
{
    self.expectedContentLength = response.expectedContentLength;
    self.currentLength = 0;
}

//2.接收服务器的数据 -- 此代理方法可能会调用多次，因为服务器返回数据是将数据拆分成很多段，分段返回给客户端
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data
{
    self.currentLength += data.length;
    float progress = (float)self.currentLength/self.expectedContentLength;
    NSLog(@"下载进度%f",progress);
}

//3.所有数据接收完成 -- 最后的通知
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
    NSLog(@"下载完成");
}

//4.下载失败或出现错误
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error
{
    NSLog(@"出错了！！！");
}

为实现进度跟进，声明两个变量

/* 文件总大小 */
@property (nonatomic, assign) long long expectedContentLength;
/* 当前已下载的文件大小 */
@property (nonatomic, assign) long long currentLength;

以上代码即可实现下载进度跟进

使用代理实现数据保存

先拼接数据，再写入

这里我们先声明两个变量

/* 保存的目标路径 */
@property (nonatomic, copy) NSString *saveFilePath;
/* 保存的数据 */
@property (nonatomic, strong) NSMutableData *saveData;

接下来，我们在代理方法中实现数据的保存

#pragma mark - <NSURLConnectionDataDelegate>
//1.接收服务器的响应 -- 服务器的状态行&响应头  做一些准备工作
/*
 NSURLResponse
   - expectedContentLength 服务器给的预期数据长度 long long 类型
   - suggestedFilename 服务器建议保存的文件名称 NSString 类型
 */
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
{
    self.expectedContentLength = response.expectedContentLength;
    self.currentLength = 0;
    //设置保存的目标路径
    self.saveFilePath = [@"/Users/jsby-yf007/Desktop" stringByAppendingPathComponent:response.suggestedFilename];
}

- (NSMutableData *)saveData
{
    if (!_saveData) {
        _saveData = [[NSMutableData alloc] init];
    }
    return _saveData;
}

//2.接收服务器的数据 -- 此代理方法可能会调用多次，因为服务器返回数据是将数据拆分成很多段，分段返回给客户端
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data
{
    self.currentLength += data.length;
    float progress = (float)self.currentLength/self.expectedContentLength;
    NSLog(@"下载进度%f",progress);
    //将获取到的数据拼接
    [self.saveData appendData:data];
}

//3.所有数据接收完成 -- 最后的通知
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
    //将数据写入磁盘
    [self.saveData writeToFile:self.saveFilePath atomically:YES];
    //由于saveData为strong类型，使用完之后不会立即释放，故，需手动置nil
    self.saveData = nil;
    NSLog(@"下载完成");
}

//4.下载失败或出现错误
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error
{
    NSLog(@"出错了！！！");
}

以上代码实现了数据的保存，但我们发现，内存依然会出现暴增

图3

由此我们可以推断，苹果的sendAsynchronousRequest异步方法内部也是通过这种方式来实现文件的保存

边下载，边保存

从上面的代码中我们发现，将数据统一拼接好后再写入依然会出现内存暴增的情况，所以，边下载，变保存不失为一个比较好的办法，因为每段数据的长度比较小，保存完之后，再释放这部分内存，顾不会出现内存暴增的情况！

1. 使用NSFileHandle实现

#pragma mark - <NSURLConnectionDataDelegate>
//1.接收服务器的响应 -- 服务器的状态行&响应头  做一些准备工作
/*
 NSURLResponse
   - expectedContentLength 服务器给的预期数据长度 long long 类型
   - suggestedFilename 服务器建议保存的文件名称 NSString 类型
 */
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
{
    self.expectedContentLength = response.expectedContentLength;
    self.currentLength = 0;
    //设置保存的目标路径
    self.saveFilePath = [@"/Users/jsby-yf007/Desktop" stringByAppendingPathComponent:response.suggestedFilename];
    /*
     在使用NSFileHandle进行文件保存的时候，若文件已存在，继续保存的话，数据将继续向后拼接；
     因此，这里采用比较粗暴的方式，直接删除已存在的文件（实际开发中不建议这么做）
     在实际开发中，我们可以使用NSFileManager对文件进行一系列的判断
     */
    [[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:self.saveFilePath error:nil];
}

//2.接收服务器的数据 -- 此代理方法可能会调用多次，因为服务器返回数据是将数据拆分成很多段，分段返回给客户端
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data
{
    self.currentLength += data.length;
    float progress = (float)self.currentLength/self.expectedContentLength;
    NSLog(@"下载进度%f",progress);
    //将获取到的数据拼接
    [self writeToFileWithData:data];
}

/*
 将数据写入文件 -- 将每段数据按顺序写入文件（拼接数据）
 NSFileManager - 文件管理器，主要功能：创建目录，检查目录或文件是否存在，删除目录或文件，遍历目录。。。 主要是针对文件的操作  类似于Mac中的Finder
 NSFileHandle - 文件“句柄”（文件指针）对同一文件二进制的读/写操作
 这里使用 NSFileHandle 来进行文件的写入
 */
- (void)writeToFileWithData:(NSData *)data
{
    /*
     NSFileHandle也是对文件指针的操作
     注意：当self.saveFilePath目录下的文件不存在时，fileHandleForWritingAtPath方法返回的NSFileHandle对象为nil，因此，我们在使用时，需要进行判断
     */
    NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForWritingAtPath:self.saveFilePath];
    //判断文件是否存在，NSFileHandle是对文件的操作，因此，我们先写入一段数据到磁盘
    if (fp == nil) {
        //如果文件不存，我们先执行写入操作
        [data writeToFile:self.saveFilePath atomically:YES];
    } else {
        //如果文件存在，将data追加到文件的末尾（拼接）
        /*
         NSFileHandle指针默认指向文件的起始位置，当我们需要追加数据的时候，首先我们需要将文件指针指向文件的末尾，这里，NSFileHandle为我们提供了一个方法seekToEndOfFile，可以将指针移向文件的末尾
         */
        [fp seekToEndOfFile];
        //写入文件 NSFileHandle 提供了写入文件的方法
        [fp writeData:data];
        //关闭 -- 在c语言开发中，关于文件的读、写操作，都会涉及到文件的打开和关闭；这里是为了文件数据的安全，同时不关闭打开的文件会占用系统资源
        [fp closeFile];
    }
}

//3.所有数据接收完成 -- 最后的通知
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
    NSLog(@"下载完成");
}

//4.下载失败或出现错误
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error
{
    NSLog(@"出错了！！！");
}

以上是使用NSFileHandle来实现的数据写入操作，其中，data只是一个局部变量，使用完即释放，文件是分段写入，则不会出现内存暴增（图4）

图4

2. 使用NSOutputStream实现

NSOutputStream文件输出流写入文件的方式是，每段数据会自动向后追加，不需要像NSFileHandle一样操作指针来追加数据
先声明一个文件的输出流对象

/* 文件的输出流 */
@property (nonatomic, strong) NSOutputStream *fileStream;

代理中的实现

#pragma mark - <NSURLConnectionDataDelegate>
//1.接收服务器的响应 -- 服务器的状态行&响应头  做一些准备工作
/*
 NSURLResponse
   - expectedContentLength 服务器给的预期数据长度 long long 类型
   - suggestedFilename 服务器建议保存的文件名称 NSString 类型
 */
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response
{
    self.expectedContentLength = response.expectedContentLength;
    self.currentLength = 0;
    //设置保存的目标路径
    self.saveFilePath = [@"/Users/jsby-yf007/Desktop" stringByAppendingPathComponent:response.suggestedFilename];
    /*
     在使用NSFileHandle进行文件保存的时候，若文件已存在，继续保存的话，数据将继续向后拼接；
     因此，这里采用比较粗暴的方式，直接删除已存在的文件（实际开发中不建议这么做）
     在实际开发中，我们可以使用NSFileManager对文件进行一系列的判断
     */
    [[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:self.saveFilePath error:nil];
    
    //创建输出流 append（追加）
    self.fileStream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:self.saveFilePath append:YES];
    //打开输出流
    [self.fileStream open];
}

//2.接收服务器的数据 -- 此代理方法可能会调用多次，因为服务器返回数据是将数据拆分成很多段，分段返回给客户端
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data
{
    self.currentLength += data.length;
    float progress = (float)self.currentLength/self.expectedContentLength;
    NSLog(@"下载进度%f",progress);
    //将数据追加到文件流中
    /*
    第一个参数 uint8_t *类型  数据的传输都是通过二进制流的方式传输，uint8_t即8位也就是一个ASCII值，该参数是一个数组类型，NSData提供了一个属性bytes
    第二个参数 即数据长度
     */
    [self.fileStream write:data.bytes maxLength:data.length];
}

//3.所有数据接收完成 -- 最后的通知
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
//    数据流写入完毕后，关闭输出流
    [self.fileStream close];
    NSLog(@"下载完成");
}

//4.下载失败或出现错误
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error
{
    NSLog(@"出错了！！！");
}

NSURLConnection在多线程下的问题

在我们使用NSURLConnection的异步方法时，下载小文件没有问题，当我们下载大文件时，出现了内存暴增的问题，为解决此问题，我们使用了NSURLConnection的代理方法，但是我们在使用代理方法时，缺忽略了线程问题，那么接下来，问题来了，我们知道，NSURLConnection的代理默认是在主线程中执行的，但是，为了不阻塞UI，我们需要将执行放在子线程上，查看NSURLConnection的方法，我们发现，NSURLConnection提供了一个方法

- (void)setDelegateQueue:(nullable NSOperationQueue*) queue

灵机一动，我们可以在创建连接的之后，开始连接之前来设置一下DelegateQueue将其放入新建队列中也就是子线程中

[conn setDelegateQueue:[[NSOperationQueue alloc] init]];

但是！！！经过测试，我们发现，问题依然存在，测试发现，在下载过程中，UI的操作会阻塞下载
查看connectionWithRequest:方法的注释发现这么一句话

For the connection to work correctly, the calling thread’s run loop must be operating in the default run loop mode.
翻译：为了使连接正常工作，调用线程的runloop必须在默认runloop模式下运行

也就是说，我们创建NSURLConnection连接是在哪个模式下运行，下载任务就在哪个线程
setDelegateQueue这个方法只是将代理方法中的任务放入了子线程中执行，下载任务仍然在主线程中！
接下来要如何解决这个问题呢？？？
我们首先想到的是，将整个下载任务放在子线程中

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"开始了");
        //1.设置请求路径url
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://127.0.0.1/videos/IMG_3928.MOV"];
        //2.创建请求
        NSURLRequest *req = [NSURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:(NSURLRequestUseProtocolCachePolicy) timeoutInterval:15];
        //3.创建连接并设置代理
        NSURLConnection *conn = [NSURLConnection connectionWithRequest:req delegate:self];
        //将代理任务放在子线程中执行
        [conn setDelegateQueue:[[NSOperationQueue alloc] init]];
        //4.启动连接
        [conn start];
        NSLog(@"结束了");
    });

执行完上面的语句后，我们会发现，下载任务根本没执行；这个问题涉及到了一个知识点runloop！每个线程都有一个实际已经存在的runloop（运行循环）。但是，子线程的runloop默认不开启！
那解决方案出来了，我们可以手动来开启。这里使用coreFoundation框架CFRunLoopRef
1.首先声明一个CFRunLoopRef

/* 下载所在线程的runloop */
@property (nonatomic, assign) CFRunLoopRef downloadRunLoop;

2.启动runloop

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"开始了");
        //1.设置请求路径url
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://127.0.0.1/videos/IMG_3928.MOV"];
        //2.创建请求
        NSURLRequest *req = [NSURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:(NSURLRequestUseProtocolCachePolicy) timeoutInterval:15];
        //3.创建连接并设置代理
        NSURLConnection *conn = [NSURLConnection connectionWithRequest:req delegate:self];
        //将代理任务放在子线程中执行
        [conn setDelegateQueue:[[NSOperationQueue alloc] init]];
        //4.启动连接
        [conn start];
        //5.启动runloop
        /*
         使用coreFoundation框架 中的 CFRunLoopRef
         其中有三个我们需要用到的方法
         CFRunLoopRun            启动当前线程的runloop
         CFRunLoopStop           停止指定线程的runloop
         CFRunLoopGetCurrent  拿到当前线程的runloop
         */
        //1.拿到当前线程的runloop
        self.downloadRunLoop = CFRunLoopGetCurrent();
        //2.启动runloop
        CFRunLoopRun();
        NSLog(@"结束了");
    });

3.停止runloop

//3.所有数据接收完成 -- 最后的通知
- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection
{
//    数据流写入完毕后，关闭输出流
    [self.fileStream close];
    //停止下载线程所在的runloop
    CFRunLoopStop(self.downloadRunLoop);
    NSLog(@"下载完成");
}

到此，使用NSURLConnection实现下载已经基本实现。
本篇文章旨在学习NSURLConnection的原理，如有任何疑问或写的有问题的地方，欢迎大家留言，共同进步！下载中的断点续传功能将在下一篇关于NSURLSession的文章中进行详细描述。

从实现下载来认识NSURLConnection

NSURLConnection简介

简单下载

上面代码在实际开发中所带来的问题

1.内存会暴涨，出现一个峰值图2

2.没有下载进度以及暂停/继续

设置代理实现下载

使用代理实现进度跟进

使用代理实现数据保存

先拼接数据，再写入

边下载，边保存

1. 使用NSFileHandle实现

2. 使用NSOutputStream实现

NSURLConnection在多线程下的问题

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