解读AF之AFNetworkReachabilityManager

概述

AFNetworking 这个框架是非常流行的,基本上大部分项目都会使用这个框架。作为一个优秀的框架,当然我们有必要去学习它,而不是仅仅停留在使用的层面上,作为一个iOS开发者是很有必要去研究其内部实现的,下面介绍AFNetworkReachabilityManager管理类。

介绍 AFNetworkReachabilityManager

AFNetworkReachabilityManager是一个网络监测的类,常用场景是当手机的网络状态发送变化后,界面会做相应的处理,提示用户。

实现 AFNetworkReachabilityManager

AFNetworkReachabilityManager.h中可以看到引用一个<SystemConfiguration/SystemConfiguration.h>头文件,进入头文件可以看到下图

Snip20190123_1.png

由此可见iOS提供了网络监测SCNetworkReachability和连接类SCNetworkConnection的APIs,

SCNetworkReachability.h

在这个类中可以看到

typedef const struct CF_BRIDGED_TYPE(id) __SCNetworkReachability * SCNetworkReachabilityRef;

其本质是一个 struct __SCNetworkReachability 类型的结构体,SCNetworkReachabilityRefconst struct __SCNetworkReachability *类型的指针变量。

如何初始化

API中提供了三种初始化的方式,在AFNetWorking中用到了前两种,
这里由于这个类并不是开源的,并不知道内部的实现原理,但是只要会使用这套API就行

/**
 初始化方式一:
 从这个接口可以得知,需要两个传入的参数,
 所有需要对这两个参数进行初始化,传入接口中。

 @param allocator 推荐使用默认 kCFAllocatorDefault
 @param address 套接字的地址结构
 @return SCNetworkReachabilityRef 这个类的实例
 */
SCNetworkReachabilityRef __nullable
SCNetworkReachabilityCreateWithAddress        (
                                               CFAllocatorRef            __nullable    allocator, //创建对指定网络的引用地址。 此引用可以在以后用于监视目标主机的可达性。
                                               const struct sockaddr                *address // 本地主机地址
                                               )                API_AVAILABLE(macos(10.3), ios(2.0));

// 初始化方式二:
SCNetworkReachabilityRef __nullable
SCNetworkReachabilityCreateWithName        (
                                            CFAllocatorRef            __nullable    allocator,
                                            const char                    *nodename // 域名或者ip地址
                                            )                API_AVAILABLE(macos(10.3), ios(2.0));
// 初始化方式三:
SCNetworkReachabilityRef __nullable
SCNetworkReachabilityCreateWithAddressPair    (
                                               CFAllocatorRef            __nullable    allocator,
                                               const struct sockaddr        * __nullable    localAddress,
                                               const struct sockaddr        * __nullable    remoteAddress
                                               )   

这里提供一个初始化的例子。

 // 使用ipv4的套接字地址
    struct sockaddr_in address;
    // 初始化
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;//  IPv4地址族
    address.sin_len = sizeof(address);
    
   SCNetworkReachabilityRef reachability =  SCNetworkReachabilityCreateWithAddress(kCFAllocatorDefault, (const struct sockaddr *)&address);

    // 注意:
    // 在AF中当这个结构创建初始化后再传递的时候Retain了一份作为管类进行全局使用
    // 在delloc中对自己Retain的 进行释放 Release
    
    /** 可以查看AF源码找到对应的操作
     -initWithReachability:
         _networkReachability = CFRetain(reachabillity);
     
     - (void)dealloc
          CFRelease(_networkReachability);
     */
    
    // 释放,自己管理内存
    CFRelease(reachability);

如何启动监听

当我们对结构体初始完成后,接下来就是如何启动监听了。在这套API中需要启动一个运行循环。

 // 启动运行循环
    Boolean
    SCNetworkReachabilityScheduleWithRunLoop    (
                                                 SCNetworkReachabilityRef    target,
                                                 CFRunLoopRef            runLoop,
                                                 CFStringRef            runLoopMode
                                                 )                API_AVAILABLE(macos(10.3), ios(2.0));
    
    // 结束运行循环
    Boolean
    SCNetworkReachabilityUnscheduleFromRunLoop    (
                                                   SCNetworkReachabilityRef    target,
                                                   CFRunLoopRef            runLoop,
                                                   CFStringRef            runLoopMode
                                                   )                API_AVAILABLE(macos(10.3), ios(2.0));

AF中的代码示例

// 启动循环
SCNetworkReachabilityScheduleWithRunLoop(self.networkReachability, CFRunLoopGetMain(), kCFRunLoopCommonModes);

 // 停止循环
 SCNetworkReachabilityUnscheduleFromRunLoop(self.networkReachability, CFRunLoopGetMain(), kCFRunLoopCommonModes);

当网络状态发送变化后如何接收回调?

当网络状态发送变化后,这套API中也提供了设置回调的接口。

/*!
     @function SCNetworkReachabilitySetCallback
     @discussion Assigns a client to a target, which receives callbacks
     when the reachability of the target changes.
     @param target The network reference associated with the address or
     name to be checked for reachability.
     @param callout The function to be called when the reachability of the
     target changes.  If NULL, the current client for the target
     is removed.
     @param context The SCNetworkReachabilityContext associated with
     the callout.  The value may be NULL.
     @result Returns TRUE if the notification client was successfully set.
     */
    Boolean
    SCNetworkReachabilitySetCallback        (
                                             SCNetworkReachabilityRef            target,
                                             // 函数指针
                                             SCNetworkReachabilityCallBack    __nullable    callout,
                                             // 该值和callout是有关联的,该参数是可以为空的,如果设置为NULL 也不影响函数的回调
                                             SCNetworkReachabilityContext    * __nullable    context
                                             )                API_AVAILABLE(macos(10.3), ios(2.0));
    
    
    // 函数类型
    typedef void (*SCNetworkReachabilityCallBack)    (
                                                      SCNetworkReachabilityRef            target,
                                                      SCNetworkReachabilityFlags            flags,
                                                      // 指针,指向一块内存区域
                                                      void                 *    __nullable    info
                                                      );

对回调函数类型进行分析
1.参数target是SCNetworkReachabilityRef的实例
2.参数flags 网络状态的标志位
3.参数info 是一个空指针类型

前两个参数我们可以知道,返回给我们进行使用。那么第三个参数void* info 该指针指向何处,如何使用?(这也是AF封装非常巧妙的地方)

追更溯源我们可以得知 在设置回调函数时,需要传入一个 SCNetworkReachabilityContext 类型的地址,在该头文件中我们可以知道SCNetworkReachabilityContext是一个结构体。

typedef struct {
                  // 版本信息
                  CFIndex        version;
                  // 指针类型,指向了一块内存地址
                  void *        __nullable info;
                   // 函数指针,对于iOS,RAC,相当于增加了一个引用计数,对于内存来说,相当于对这块内存进行拷贝
                  const void    * __nonnull (* __nullable retain)(const void *info);
                  // 对上出内存拷贝进行释放
                  void        (* __nullable release)(const void *info);
                  // 描述信息
                  CFStringRef    __nonnull (* __nullable copyDescription)(const void *info);
                  } SCNetworkReachabilityContext;

在调用SCNetworkReachabilitySetCallback 这个回调函数时 可以得知第三个参数context是一个传入参数,而context是一个结构体,info是内部成员,由此可见,为什么回调函数SCNetworkReachabilityCallBack会给我们返回void* info类型的数据,info是我们初始化context后传入的,在callback中进行使用。

所以,context 和 callback 是有关联的。由此可见这套API接口的灵活性是很高的,对于程序来说定制性也很高。

针对SCNetworkReachabilityContext这个结构体提出两个疑问?

疑问一:为何要设计 void * __nullable info;?
疑问二:为何要 提供 retain 和 release 的函数指针类型?

针对第一个疑问:
info 是一个空指针类型,可以指向任何类似的数据的地址,这个可以由调用者自行决定。

针对第二个疑问:
为何要 提供 retain 和 release 的函数指针类型?

如果 info 指针指向的是一块局部的变量,那么这个快内存出了方法体会很快被释放, 而 info 需要在callout回调函数中去使用。所以提供了 retain 需要对info指向的内存进行拷贝返回给 这套API的内部进行使用传递。当设置回调函数后retain回调函数将会被调用。

针对第二个疑问提出 为什么不用全局变量进行传递?
因为在回调函数中是异步,当在使用全局变量时,指针指向的不一定是同一块内存区域

通过上述的介绍在来看AFNetworkReachabilityManager的封装,他就是这样去设计的,这里贴出 startMonitoring函数进行分析

 // 这个回调何时回调用
    __weak __typeof(self)weakSelf = self;
    AFNetworkReachabilityStatusCallback callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
        __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;
        // 当外层的block 被调用后 内部的block才会被调用
        strongSelf.networkReachabilityStatus = status;
        if (strongSelf.networkReachabilityStatusBlock) {
            strongSelf.networkReachabilityStatusBlock(status);
        }
        return strongSelf;
    };

    // 初始化结构体
    // 第二个参数是一个指针指向的一个数据块
    SCNetworkReachabilityContext context = {0, (__bridge void *)callback, AFNetworkReachabilityRetainCallback, AFNetworkReachabilityReleaseCallback, NULL};
    // 上面的第二参数会传递到 AFNetworkReachabilityCallback中去
    SCNetworkReachabilitySetCallback(self.networkReachability, AFNetworkReachabilityCallback, &context);
    // callback 会在 AFNetworkReachabilityCallback 这个回调函数中调用   
    // 启动循环进行检测   SCNetworkReachabilityScheduleWithRunLoop(self.networkReachability, CFRunLoopGetMain(), kCFRunLoopCommonModes);
    // 调度的优先级很低 在所有优先级较高的队列之后调用 
 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0),^{
        SCNetworkReachabilityFlags flags;
        if (SCNetworkReachabilityGetFlags(self.networkReachability, &flags)) {
            AFPostReachabilityStatusChange(flags, callback);
        }
    });

针对AF中的源码可以得知info 指向的是 callback的地址,那么需要考虑的是,info指向的内存何时会被使用,或者说callback 这个代码块何时会被使用,下面看AF的源码

static void AFPostReachabilityStatusChange(SCNetworkReachabilityFlags flags, AFNetworkReachabilityStatusCallback block) {
    AFNetworkReachabilityStatus status = AFNetworkReachabilityStatusForFlags(flags);
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        AFNetworkReachabilityManager *manager = nil;
        if (block) {
           // 代码块开始被调用
            manager = block(status);
        }
        NSNotificationCenter *notificationCenter = [NSNotificationCenter defaultCenter];
        NSDictionary *userInfo = @{ AFNetworkingReachabilityNotificationStatusItem: @(status) };
        [notificationCenter postNotificationName:AFNetworkingReachabilityDidChangeNotification object:manager userInfo:userInfo];
    });
}

由上述代码得知,这样设计的目的就是让callback中的代码片段推迟到网络状态发生变化后执行而info起的作用相当于一个全局的变量,用来保存代码块。

👨‍💻‍(程序员) ---->用A 来表示;
callback ----> 用c表示;
void* info ----> 用B来表示 ;
A对B说我产生了一个代码块c,但是这个代码块我不立即执行,我先定义好,等到状态状态发生变化AFPostReachabilityStatusChange这个回调函数调用的时候帮我去执行。

callback代码块中我们可以发现内部还有一个全局的代码块networkReachabilityStatusBlock 这个代码块的执行是依赖callback的调用。

那为什么要这样设计呢?

  1. AFNetworkReachabilityManager这个类提供block回调的方式通知外界,另外还提供了通知的方式通知外界。

2.networkReachabilityStatusBlock这个是全局的外界可以直接使用,另外外界也可以将该回调设置为nil,不进行接收,或者接收一次后将其设置为nil,下次不再进行接收网络状态变化的回调。所以这样设计是有好处的。在AF也提供了这样的例子可以自行查看AFNetworkReachabilityManagerTests.m

函数调用的图解

Snip20190123_2.png

总结:

1.通过对SCNetworkReachability 内部API的解析,可以看到设计之巧妙。
2.AFNetWorking对AFNetworkReachabilityManager的封装也是非常巧妙的,尤其是对参数void*info的利用
3.一句话概括,用心去体会,一个字 妙!
4.AFNetWorking对AFNetworkReachabilityManager的封装,我们也可以模仿去实现自己的NetworkReachabilityManager。

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