面试题：Objective-C中HTTP/2协议应用里处理复杂网络场景的策略

Question

假设在Objective-C开发的应用中，使用HTTP/2协议面临高延迟、高丢包率以及网络切换频繁的复杂网络场景，阐述你会采用哪些策略来保证数据传输的可靠性和稳定性，并且详细说明在Objective-C代码层面如何实现这些策略，包括但不限于连接管理、重传机制和错误处理等方面。

Answer 1

1. 连接管理策略

• 持久连接：HTTP/2 本身支持持久连接，减少建立新连接的开销。在 Objective-C 中，使用 NSURLSession 进行网络请求时，默认支持持久连接。示例代码如下：

NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration delegate:self delegateQueue:nil];
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com"];
NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    // 处理响应数据
}];
[task resume];

• 连接池：虽然 NSURLSession 已经对连接进行了一定程度的管理，但在复杂场景下，自定义连接池可以进一步优化。可以创建一个单例类来管理连接对象，例如：

@interface ConnectionPool : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary<NSURL *, NSURLSession *> *sessionPool;

+ (instancetype)sharedPool;
- (NSURLSession *)sessionForURL:(NSURL *)url;

@end

@implementation ConnectionPool

+ (instancetype)sharedPool {
    static ConnectionPool *sharedPool = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedPool = [[ConnectionPool alloc] init];
        sharedPool.sessionPool = [NSMutableDictionary dictionary];
    });
    return sharedPool;
}

- (NSURLSession *)sessionForURL:(NSURL *)url {
    NSURLSession *session = self.sessionPool[url];
    if (!session) {
        NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
        session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration delegate:self delegateQueue:nil];
        self.sessionPool[url] = session;
    }
    return session;
}

@end

2. 重传机制策略

• 自动重传：NSURLSession 本身有一定的自动重传机制，但在复杂网络场景下可能不够。可以通过设置 NSURLSessionTask 的 retryCount 来增加重传次数。示例代码如下：

NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    if (error) {
        NSInteger retryCount = 3;
        if (task.currentRequest && task.currentRequest.retryCount < retryCount) {
            // 重新发起请求
            NSURLSessionDataTask *newTask = [session dataTaskWithURL:task.currentRequest.URL completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
                // 处理响应数据
            }];
            [newTask resume];
        } else {
            // 处理重传失败
        }
    }
}];
[task resume];

• 指数退避算法：在重传时采用指数退避算法，避免频繁重传导致网络拥塞。例如：

NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    if (error) {
        NSInteger retryCount = task.currentRequest.retryCount;
        NSTimeInterval delay = pow(2, retryCount) * 1; // 每次重传延迟翻倍
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(delay * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSURLSessionDataTask *newTask = [session dataTaskWithURL:task.currentRequest.URL completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
                // 处理响应数据
            }];
            [newTask resume];
        });
    }
}];
[task resume];

3. 错误处理策略

• 网络错误处理：在 NSURLSession 的代理方法中处理网络错误，例如：

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session task:(NSURLSessionTask *)task didCompleteWithError:(NSError *)error {
    if (error) {
        // 根据错误码进行不同处理
        switch (error.code) {
            case NSURLErrorTimedOut:
                // 处理超时错误
                break;
            case NSURLErrorNotConnectedToInternet:
                // 处理无网络连接错误
                break;
            default:
                // 处理其他错误
                break;
        }
    } else {
        // 处理成功响应
    }
}

• 数据校验与修复：在接收到数据后，对数据进行校验，如使用哈希校验。如果数据有误，请求重新传输。示例代码如下：

NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    if (!error && data) {
        NSString *expectedHash = @"expected_hash_value";
        NSString *actualHash = [self calculateHashForData:data];
        if (![expectedHash isEqualToString:actualHash]) {
            // 数据校验失败，重新请求
            NSURLSessionDataTask *newTask = [session dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
                // 处理响应数据
            }];
            [newTask resume];
        } else {
            // 数据校验成功，处理数据
        }
    }
}];
[task resume];

- (NSString *)calculateHashForData:(NSData *)data {
    unsigned char digest[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];
    CC_SHA256(data.bytes, (CC_LONG)data.length, digest);
    NSMutableString *output = [NSMutableString stringWithCapacity:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH * 2];
    for(int i = 0; i < CC_SHA256_DIGEST_LENGTH; i++)
        [output appendFormat:@"%02x", digest[i]];
    return output;
}

4. 网络切换处理策略

• 监听网络状态：使用 Reachability 库监听网络状态变化。在网络切换时，暂停当前请求，重新评估网络状况后决定是否重新发起请求。示例代码如下：

#import "Reachability.h"

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) Reachability *reachability;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.reachability = [Reachability reachabilityForInternetConnection];
    [self.reachability startNotifier];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(reachabilityChanged:) name:kReachabilityChangedNotification object:nil];
}

- (void)reachabilityChanged:(NSNotification *)note {
    Reachability *reachability = note.object;
    NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
    if (status == NotReachable) {
        // 暂停所有网络请求
        for (NSURLSessionTask *task in self.session.tasks) {
            [task suspend];
        }
    } else if (status == ReachableViaWiFi || status == ReachableViaWWAN) {
        // 重新评估网络状况，决定是否重新发起请求
        for (NSURLSessionTask *task in self.session.tasks) {
            if (task.state == NSURLSessionTaskStateSuspended) {
                [task resume];
            }
        }
    }
}

@end