【Android】APP网络优化学习笔记

news2024/9/17 7:12:10

网络优化原因

进行网络优化对于移动应用程序而言非常重要，原因如下：

用户体验：

网络连接是移动应用程序的核心功能之一。通过进行网络优化，可以提高应用的加载速度和响应速度，减少用户等待时间，提供更流畅、高效的用户体验。快速、稳定的网络连接能够增加用户的满意度并提升应用的竞争力。

节省流量成本：

在移动设备上使用移动数据连接时，网络流量可能受到限制，并且用户可能会付费使用数据。通过进行网络优化，可以减少应用程序在后台或前台消耗的网络流量量，从而降低用户使用应用的数据费用，提供更节省的网络体验。

节约电池消耗：

网络连接是移动设备的主要耗电源之一。通过进行网络优化，可以降低应用程序对网络连接的频繁使用，减少设备在持续联网状态下的电池消耗。这将延长设备的电池寿命，使用户能够更长时间地使用设备。

适应不稳定的网络环境：

移动设备经常会面临网络不稳定的情况，例如网络延迟、丢包等。通过网络优化，可以采取一些策略来处理不稳定的网络环境，如重试机制、请求合并、数据压缩等，以确保应用程序在各种网络条件下都能提供稳定可靠的服务。

遵守规范和限制：

移动设备平台（如 Android 和 iOS）通常会有一些网络使用规范和限制。例如，应用可能需要遵循后台网络限制、最大请求数量、数据使用政策等。进行网络优化可以确保应用程序符合相应平台的规范，并避免受到限制或处罚。

网络优化

正常一条网络请求需要经过的流程是这样：

1.DNS 解析，请求DNS服务器，获取域名对应的 IP 地址；
2.与服务端建立连接，包括 TCP 三次握手，安全协议同步流程；
3.连接建立完成，发送和接收数据，解码数据。

这里有明显的三个优化点：
1.直接使用 IP 地址，去除 DNS 解析步骤；
2.不要每次请求都重新建立连接，复用连接或一直使用同一条连接(长连接)；
3.压缩数据，减小传输的数据大小。

DNS优化

DNS（Domain Name System），它的作用是根据域名查出IP地址，它是HTTP协议的前提，只有将域名正确的解析成IP地址后，后面的HTTP流程才能进行。

DNS 完整的解析流程很长，会先从本地系统缓存取，若没有就到最近的 DNS 服务器取，若没有再到主域名服务器取，每一层都有缓存，但为了域名解析的实时性，每一层缓存都有过期时间。

传统的DNS解析机制有几个缺点：

1.缓存时间设置得长，域名更新不及时，设置得短，大量 DNS 解析请求影响请求速度；

2.域名劫持，容易被中间人攻击，或被运营商劫持，把域名解析到第三方 IP 地址，据统计劫持率会达到7%；

3.DNS 解析过程不受控制，无法保证解析到最快的IP；

4.一次请求只能解析一个域名。

为了解决这些问题，就有了 HTTPDNS，原理很简单，就是自己做域名解析的工作，通过 HTTP 请求后台去拿到域名对应的 IP 地址，直接解决上述所有问题。

在这里插入图片描述

HTTPDNS（HTTP-based Domain Name System）的详细原理如下：

客户端发起请求：
当客户端需要解析某个域名时，它会发送一个HTTP请求到HTTPDNS服务器。请求的URL中包含要解析的域名信息，一般使用GET或POST方法，并在请求头中指定相关参数。

DNS解析请求：
HTTPDNS服务器收到客户端的请求后，会进行域名解析操作。它首先检查本地的缓存，看是否有该域名的解析结果。如果有，且缓存未过期（根据TTL值判断），则直接从缓存中获取IP地址并返回给客户端。

缓存更新：
若HTTPDNS服务器的缓存中没有该域名的解析结果，或者缓存已过期，它将发起一个真正的DNS解析请求。这个请求可以是向权威DNS服务器或其他可信的DNS解析服务商发起。服务器解析出域名对应的IP地址后，将结果缓存，并设置一个适当的TTL值。

HTTP响应返回：
HTTPDNS服务器将解析得到的IP地址以HTTP响应的形式返回给客户端。响应中通常包含解析结果、TTL值和其他相关信息。客户端通过解析HTTP响应内容提取出IP地址，以便后续的网络通信。

客户端更新解析结果：
客户端接收到HTTP响应后，会从中提取出解析得到的IP地址，并进行相应的处理，如与服务器进行通信。客户端还可以根据需要，将解析结果缓存，并在下次请求时使用缓存的数据，以减少对HTTPDNS服务器的依赖。

HTTPDNS的好处总结就是：

1.Local DNS 劫持：由于 HttpDns 是通过 IP 直接请求 HTTP 获取服务器 A 记录地址，不存在向本地运营商询问domain 解析过程，所以从根本避免了劫持问题。

2.DNS 解析由自己控制，可以确保根据用户所在地返回就近的 IP 地址，或根据客户端测速结果使用速度最快的IP；

3.一次请求可以解析多个域名。
…

连接优化

这里主要的优化思路是复用连接，不用每次请求都重新建立连接，如何更有效率地复用连接，可以说是网络请求速度优化里最主要的点了。

【keep-alive】： HTTP 协议里有个 keep-alive，HTTP1.1默认开启，一定程度上缓解了每次请求都要进行TCP三次握手建立连接的耗时。原理是请求完成后不立即释放连接，而是放入连接池中，若这时有另一个请求要发出，请求的域名和端口是一样的，就直接拿出连接池中的连接进行发送和接收数据，少了建立连接的耗时。实际上现在无论是客户端还是浏览器都默认开启了keep-alive，对同个域名不会再有每发一个请求就进行一次建连的情况，纯短连接已经不存在了。

但有 keep-alive 的连接一次只能发送接收一个请求，在上一个请求处理完成之前，无法接受新的请求。若同时发起多个请求，就有两种情况：

1.若串行发送请求，可以一直复用一个连接，但速度很慢，每个请求都要等待上个请求完成再进行发送。
2.若并行发送请求，那么只能每个请求都要进行tcp三次握手建立新的连接。

对并行请求的问题，新一代协议HTTP2提出了多路复用去解决。 HTTP2 的多路复用机制一样是复用连接，但它复用的这条连接支持同时处理多条请求，所有请求都可以并发在这条连接上进行，也就解决了上面说的并发请求需要建立多条连接带来的问题。

多路复用把在连接里传输的数据都封装成一个个stream，每个stream都有标识，stream的发送和接收可以是乱序的，不依赖顺序，也就不会有阻塞的问题，接收端可以根据stream的标识去区分属于哪个请求，再进行数据拼接，得到最终数据。

Android 的开源网络库OKhttp默认就会开启 keep-alive ，并且在Okhttp3以上版本也支持了 HTTP2。

数据压缩

数据对请求速度的影响分两方面，一是压缩率，二是解压序列化反序列化的速度。目前最流行的两种数据格式是json和 protobuf，json 是字符串，protobuf 是二进制，即使用各种压缩算法压缩后，protobuf 仍会比 json 小，数据量上 protobuf 有优势，序列化速度 protobuf 也有一些优势。

链接: protobuf

除了选择不同的序列化方式（数据格式）之外，Http可以对内容（也就是body部分）进行编码，可以采用gzip这样的编码，从而达到压缩的目的。

在OKhttp的BridgeInterceptor中会自动为我们开启gzip解压的支持。