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• NSURLSession

Using NSURLSession

使用NSURLSession

NSURLSession及相关类提供了使用HTTP下载内容的API。这个API提供了一套丰富的委托方法，来支持认证，后台下载（在app没有运行或是app被挂起的时候）。

使用NSURLSessionAPI，您的应用程序创建一系列的会话session，协调一组相关的数据传输任务。例如，如果你正在编程一个Web浏览器，应用程序可以为每个tab或window创建一个会话。在每个会话中，你的应用程序加了一系列任务，其中每一个任务都代表特定URL的请求（以及如果原始URL返回的HTTP重定向URL）。

类似很多网络API，NSURLSessionAPI是异步的。如果使用默认的系统提供的delegate时，你必须提供completion handler block，block包含了数据传输到app是成功还是错误的信息。另外，如果你提供自己的自定义delegate对象，当从服务器接收数据时，task对象会调用这些delegate方法（或者是文件下载，当传输完成）。

注意：  completion回调，主要是作为使用自定义delegate替代。如果您使用带有completion callback参数的方法创建task，那么响应和数据传输有关的delegate方法则不会被调用。

NSURLSessionAPI提供了状态和进度属性，除了提供这些信息给delegate。它还可以支持取消，重新启动，以及暂停任务，恢复暂停，取消和失败的下载。

了解URL会话概念

会话中的任务行为取决于三件事：会话的类型（由configuration对象确定），任务的类型，以及应用是否在前台时创建任务。

会话类型

NSURLSessionAPI支持三种类型的会话，由configuration对象的类型确定，configuration对象用于创建会话：

  • Default sessions默认会话，行为类似于其他用于下载URL的Foundation方法。他们使用持久化磁盘缓存，和存储在用户的钥匙串中的证书。也就是说，使用全局的缓存，cookie和证书。
  • Ephemeral sessions临时会话不存储任何数据到磁盘; 所有高速缓存，证书等等被保存在RAM，相当于一个私有的session。因此，当你的应用程序使session失效，它们会自动清除。
  • Background sessions后台会话类似于默认会话，除了一个单独的进程可以处理所有的数据传输。背景会话还有其他限制，详见Background Transfer Considerations](https://developer.apple.com/library/content/documentation/Cocoa/Conceptual/URLLoadingSystem/Articles/UsingNSURLSession.html#//apple_ref/doc/uid/TP40013509-SW44)。

任务的类型

在一个会话中，NSURLSession支持三种类型的任务：任务数据，下载任务，上传任务。

  • data task数据任务，用NSData的对象来发送和接收数据。data task意为短暂，活跃地从您的应用程序服务器请求。数据任务可以接收到每个数据块之后返回给app，也可以通过 completion block一次性下载完成。
  • download task下载任务，以文件的形式接收数据，并且支持后台下载。
  • upload task上传任务，以文件的形式发送，并支持后台上传。

后台传输的注意事项

您的应用程序挂起时，NSURLSession支持后台传输。使用background session configuration对象创建session（可通过调用backgroundSessionConfiguration:返回），来提供后台传输。

后台会话，因为实际的传输是由一个独立的进程执行，因为重新启动应用程序的过程是相对昂贵，一些功能将无法使用，导致以下限制：

  • session必须提供委托。（对于上载和下载，delegate在传输过程中的表现是一样的）
  • 只有HTTP和HTTPS协议的支持（不定制协议）。
  • 重定向始终遵循。
  • 只有上传文件的任务支持（当app退出后，上传数据或stream会失败）。
  • 如果后台传输启动，当应用程序在后台运行，配置对象的discretionary属性被视作为true。

注：  iOS 8和OS X 10.10之前的版本，数据任务并不支持后台会话。

应用程序在iOS和OS X启动方式略有不同。

在iOS中，当后台传输完成或者需要证书，如果您的应用程序不再运行，iOS后台会自动重新启动app，并调用application:handleEventsForBackgroundURLSession:completionHandler:方法。此调用会提供了使app重启的session标识符。您的应用程序应该存储了对应的completion block，创建有相同标识符的background configuration对象，并使用该configuration对象创建新的会话。新session会自动与正在进行的后台活动重新关联。后来，当session结束了最后一个后台下载任务时，它会给session发送URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:消息。在该delegate方法，在主线程上调用之前已存储的completion block，以便通知操作系统可以安全地再次暂停app。

在iOS和OS X中，当用户自己重启app，app应立即创建和（app上一次运行时的有未完成任务的）session的相同标识符的background configuration对象，然后为每个配置对象创建对应的session。这些新session也同样会自动与正在进行的后台活动重新关联。

注意：  您必须根据每一个标识创建完全相同会话。多个会话共享相同标识符的行为是不确定的。

如果app挂起，而任务完成后，delegate的URLSession:downloadTask:didFinishDownloadingToURL:方法，会被任务及相关新下载文件的URL调用。

同样，如果任务需要证书，则NSURLSession对象调用delegate的URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler:方法或URLSession:didReceiveChallenge:completionHandler:方法。

网络错误后，后台会话的上传或下载任务，URL loading system会自动重试。它不需要使用reachability的API来确定何时重试失败的任务。

有关如何使用NSURLSession后台传输的例子，见Simple Background Transfer。

生命周期和代理交互

根据您使用NSURLSession的目的，充分理解会话生命周期很有帮助，包括会话如何与委托交互，委托的调用顺序，当服务器返回一个重定向，当你的应用程序恢复失败的下载等等。

对于URL会话生命周期的完整说明，请参阅Life Cycle of a URL Session。

NSCopying行为

会话和任务对象符合NSCopying协议如下：

  • 当您的应用程序copy会话或任务的对象，你会得到相同的对象回来。
  • 当您的应用程序copy配置对象，你会得到一个新的副本，你可以独立修改。

代理类接口DEMO

@import Foundation;
 
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
typedef void (^CompletionHandler)();
 
@interface MySessionDelegate : NSObject <NSURLSessionDelegate, NSURLSessionTaskDelegate, NSURLSessionDataDelegate, NSURLSessionDownloadDelegate, NSURLSessionStreamDelegate>
 
@property NSMutableDictionary <NSString *, CompletionHandler>*completionHandlers;
 
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END

创建和配置session

NSURLSessionAPI提供了丰富的配置选项：

  • 私人存储，支持cache，cookies，证书和可自定制于单个会话的协议
  • 身份验证，依赖于特定请求（task），或请求组（session）
  • 通过URL上传和下载文件，鼓励元数据和内容数据进行数据分离
  • 每个主机的最大连接数的配置
  • 已触发的资源超时，如果整个资源不能在一定的时间下载
  • 最小和最大的TLS版本的支持
  • 自定义proxy词典
  • 控制cookie策略
  • 控制HTTP流水线行为

因为大多数设置都包含在一个独立的配置对象，所以可以重用常用的设置。当你实例化一个会话对象，您指定以下内容：

  • configuration对象管辖该session的行为和session内中的任务

  • 可选项，delegate对象加工接收到的数据和处理session中的其他事务和任务，如服务器认证，确定资源加载请求是否应当被转换成下载等

    如果你不提供委托，NSURLSession对象使用系统提供的委托。通过这种方式，你可以很容易地使用NSURLSession，代替使用现有代码sendAsynchronousRequest:queue:completionHandler:的便捷方法。

    注意：  如果您的应用程序需要执行后台传输，它必须使用自定义委托。

当您实例化session对象后，则不能更改configuration对象或委托，除非创建新的session。

清单1-2展示了如何创建常见，临时背景会话的例子。

清单1-2   创建和配置会话

// Creating session configurations
NSURLSessionConfiguration *defaultConfiguration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
NSURLSessionConfiguration *ephemeralConfiguration = [NSURLSessionConfiguration ephemeralSessionConfiguration];
NSURLSessionConfiguration *backgroundConfiguration = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfigurationWithIdentifier: @"com.myapp.networking.background"];

// Configuring caching behavior for the default session
NSString *cachesDirectory = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
NSString *cachePath = [cachesDirectory stringByAppendingPathComponent:@"MyCache"];

/* Note:
 iOS requires the cache path to be
 a path relative to the ~/Library/Caches directory,
 but OS X expects an absolute path.
 */
#if TARGET_OS_OSX
cachePath = [cachePath stringByStandardizingPath];
#endif
NSURLCache *cache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:16384 diskCapacity:268435456 diskPath:cachePath];
defaultConfiguration.URLCache = cache;
defaultConfiguration.requestCachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;

// Creating sessions
id <NSURLSessionDelegate> delegate = [[MySessionDelegate alloc] init];
NSOperationQueue *operationQueue = [NSOperationQueue mainQueue];
 
NSURLSession *defaultSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:defaultConfiguration delegate:delegate operationQueue:operationQueue];
NSURLSession *ephemeralSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:ephemeralConfiguration delegate:delegate delegateQueue:operationQueue];
NSURLSession *backgroundSession = [NSURLSession sessionWithConfiguration:backgroundConfiguration delegate:delegate delegateQueue:operationQueue];

除了后台配置对象外，你可以重复使用会话配置对象来创建其他session。（不能重用background configuration，因为两个后台会话对象共享相同标识符的行为是未定义的）

您也可以在任何时间安全地修改配置对象。当你创建一个会话，会话执行配置对象的深复制，因此修改只影响新会话，不影响旧会话。例如，您可以创建新的session，只有当你使用的是Wi-Fi才获取内容，如清单1-3所示。

清单1-3  用同一个配置对象，创建session

ephemeralConfiguration.allowsCellularAccess = NO;
NSURLSession *ephemeralSessionWiFiOnly = [NSURLSession sessionWithConfiguration:ephemeralConfiguration delegate:delegate delegateQueue:operationQueue];

使用系统自带的delegate获取资源

NSURLSession用最直接的方法是使用系统提供的delegate请求资源。使用这种方法，你只需要在app提供两类代码

  • 创建configuration对象，以及基于该configuration的session
  • completion handler，在接收数据完成后，你可以在completion handler对接收的数据进行处理

使用系统提供的delegate，您可以用几行代码就可以获取某个UR内容L。如list 1-4所示

注：  系统提供的委托提供的网络行为只进行了有限的定制。如果您的应用程序的需求超出一般的URL获取，如自定义身份验证或后台下载，使用系统自带的委托是不合适的。对于你必须实现自定义委托的所有场景，详见Life Cycle of a URL Session。

清单1-4   使用系统提供的delegate请求资源

NSURLSession *sessionWithoutADelegate = [NSURLSession sessionWithConfiguration:defaultConfiguration];
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
 
[[sessionWithoutADelegate dataTaskWithURL:url completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
    NSLog(@"Got response %@ with error %@.\n", response, error);
    NSLog(@"DATA:\n%@\nEND DATA\n", [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
}] resume];

使用自定义代理获取数据

如果您使用的是自定义delegate，委托必须至少实现以下方法：

  • URLSession:dataTask:didReceiveData: 分块接收数据。
  • URLSession:task:didCompleteWithError:表明任务，该数据传输完成。

当URLSession:dataTask:didReceiveData:方法返回后，如果您的应用程序需要使用这些数据，你的代码需要存储这些数据。

例如，网络浏览器可能需要一边接收数据，一边呈现数据。要做到这一点，它可能会使用该任务对象映射到一个字典NSMutableData对象，用于存储结果，然后使用appendData:该对象上的方法来追加新接收的数据。

清单1-5显示了如何创建和启动一个数据的任务。

清单1-5   数据任务的例子

NSURL *url = [NSURL URLWithString: @"https://www.example.com/"];
NSURLSessionDataTask *dataTask = [defaultSession dataTaskWithURL:url];
[dataTask resume];

下载文件

更深层，下载文件类似接收数据。APP应实现以下的委托方法：

  • URLSession:downloadTask:didFinishDownloadingToURL: 为您的应用程序提供临时下载文件的URL。

    重要说明：  此方法返回之前，它必须是打开文件进行读取或将其移动到永久位置。当这个方法返回，如果临时文件仍然在原来的位置，会被删除。

  • URLSession:downloadTask:didWriteData:totalBytesWritten:totalBytesExpectedToWrite: 提供有关下载进度的状态信息。

  • URLSession:downloadTask:didResumeAtOffset:expectedTotalBytes: 通知你的应用程序，试图恢复以前失败的下载成功了。

  • URLSession:task:didCompleteWithError: 通知应用程序下载失败。

如果是后台下载，当你的应用程序没有运行时下载会继续。如果下载是默认或临时会话，当您的应用程序重新启动时下载必须重新开始。

当服务器传输期间，如果用户告诉应用程序暂停下载，APP可以通过调用cancelByProducingResumeData:的方法，取消该任务。后来，你的应用程序可以将返回的恢复数据传递给downloadTaskWithResumeData:或downloadTaskWithResumeData:completionHandler:方法，来创建新的下载任务，重试之前的下载。

如果传输失败，你委托的URLSession:task:didCompleteWithError:方法会被NSError对象调用。如果任务是可恢复，该对象的userInfo字典包含一个值NSURLSessionDownloadTaskResumeData。

list 1-6 提供下载一个中等大小文件的例子。list 1-7 提供了下载任务委托方法的例子。

清单1-6   下载任务的例子

NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Cocoa/Reference/Foundation/ObjC_classic/FoundationObjC.pdf"];
NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [backgroundSession downloadTaskWithURL:url];
[downloadTask resume];

清单1-7   下载任务的委托方法

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
      didWriteData:(int64_t)bytesWritten
 totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten
totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ wrote an additional %lld bytes (total %lld bytes) out of an expected %lld bytes.\n", session, downloadTask, bytesWritten, totalBytesWritten, totalBytesExpectedToWrite);
}
 
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
 didResumeAtOffset:(int64_t)fileOffset
expectedTotalBytes:(int64_t)expectedTotalBytes
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ resumed at offset %lld bytes out of an expected %lld bytes.\n", session, downloadTask, fileOffset, expectedTotalBytes);
}
 
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location
{
    NSLog(@"Session %@ download task %@ finished downloading to URL %@\n", session, downloadTask, location);
 
    // Perform the completion handler for the current session
    self.completionHandlers[session.configuration.identifier]();
 
   // Open the downloaded file for reading
    NSError *readError = nil;
    NSFileHandle *fileHandle = [NSFileHandle fileHandleForReadingFromURL:location error:readError];
    // ...
 
   // Move the file to a new URL
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
    NSURL *cacheDirectory = [[fileManager URLsForDirectory:NSCachesDirectory inDomains:NSUserDomainMask] firstObject];
    NSError *moveError = nil;
    if ([fileManager moveItemAtURL:location toURL:cacheDirectory error:moveError]) {
        // ...
    }
}

上传请求体内容

您的应用程序可以以三种方式提供HTTP POST请求体内容：作为NSData对象，文件，或流数据。一般情况下，你的应用程序应该：

  • 使用一个NSData对象，如果你的应用程序在内存形式就是data，也没有理由再去处理它。
  • 使用文件，如果你上传的内容是存在磁盘上的文件，如果你正在做后台传输，或者如果将其写入到磁盘比较好，以便它可以释放与数据相关的内存。
  • 如果你正在通过网络接收数据，使用流数据。

不管你选择哪一种风格，如果你的应用程序提供了一个自定义session delegate，delegate应该实现URLSession:task:didSendBodyData:totalBytesSent:totalBytesExpectedToSend:方法获取上传进度信息。

此外，如果您的应用程序使用流数据作为请求主体，delegate必须实现URLSession:task:needNewBodyStream:委托方法，详见 Uploading Body Content Using a Stream。

使用NSData对象，上传正文内容

用NSData对象来上传主体内容，应用程序调用要么uploadTaskWithRequest:fromData:，要么uploadTaskWithRequest:fromData:completionHandler:方法来创建一个上传任务，并通过fromData参数提供请求体数据。

session对象会根据数据对象的大小，计算Content-Length请求头。

你的应用必须提供一些头部信息，例如该服务器可能需要的content type。

清单1-8   上传data

NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:textFileURL];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
[mutableRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"%lld", data.length] forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
[mutableRequest setValue:@"text/plain" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithRequest:mutableRequest fromData:data];
[uploadTask resume];

使用文件，上传主体内容

要上传文件的主体内容，你的应用程序调用要么uploadTaskWithRequest:fromFile:，要么uploadTaskWithRequest:fromFile:completionHandler:方法来创建一个上传任务，并需要提供文件URL，task通过URL读取其内容来作为主体内容。

session对象根据data对象的大小，来计算Content-Length。如果您的应用程序不为Content-Type头部提供值，session也会提供一个。

您的应用程序可以提供任何附加头信息，服务器可能需要的作为URL请求对象的一部分。

清单1-9   从流请求示例上传任务

NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithRequest:mutableRequest fromFile:textFileURL];
[uploadTask resume];

使用流数据，上传正文内容

要上传使用流的主体内容，您的应用程序调用uploadTaskWithStreamedRequest:方法，来创建上传任务。您的应用程序需要给请求对象提供相关的流数据，该任务可从流数据中读取主体内容。

你的应用必须提供的任何附加头部信息，该服务器可能需要内容类型和长度，例如，作为URL请求对象的一部分。

此外，由于会话不能重放流以重新读取数据，如果在该会话必须重试请求（例如身份验证失败）的情况下，应用程序需要提供一个新的流数据。要做到这一点，您的应用程序提供了一种URLSession:task:needNewBodyStream:方法。当该方法被调用时，您的应用程序应该执行任何需要的行动来获得或创建一个新的主体流，然后用新的流数据调用completion block。

注：  由于您的应用程序必须提供一个URLSession:task:needNewBodyStream:委托方法，如果它用流数据提供给请求，这种技术与使用系统自带的委托不兼容。

清单1-10   上传流

NSURL *textFileURL = [NSURL fileURLWithPath:@"/path/to/file.txt"];
 
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
NSMutableURLRequest *mutableRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
mutableRequest.HTTPMethod = @"POST";
mutableRequest.HTTPBodyStream = [NSInputStream inputStreamWithFileAtPath:textFileURL.path];
[mutableRequest setValue:@"text/plain" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
[mutableRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"%lld", data.length] forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
 
NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [defaultSession uploadTaskWithStreamedRequest:mutableRequest];
[uploadTask resume];

使用一个下载任务上传文件

要上传download task的主体内容，您的应用程序必须提供一个NSData对象或流数据作为NSURLRequest的一部分，当创建请求对象的时候。

如果您使用流数据，应用程序必须提供一个URLSession:task:needNewBodyStream:委托方法，可以在身份验证失败的情况下，提供一个新主体流。详见Uploading Body Content Using a Stream。

下载任务行为类似data task，除了在数据被返回到应用程序的方式。

处理身份验证和自定义TLS链接验证

如果远程服务器返回一个状态代码，表示认证是必需的，如果身份验证需要一个连接质询（如SSL客户端证书），NSURLSession会调用身份验证质询的delegate方法。

  • 对于会话级challenges- NSURLAuthenticationMethodNTLM，NSURLAuthenticationMethodNegotiate，NSURLAuthenticationMethodClientCertificate，或NSURLAuthenticationMethodServerTrust

     NSURLSession对象调用session delegate的URLSession:didReceiveChallenge:completionHandler:方法。如果您的应用程序不提供session delegate方法，NSURLSession对象调用task delegate的URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler:方法来处理身份验证。

  • 对于非会话级的challenges（所有其他），NSURLSession对象调用task delegate的URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler:方法来处理的挑战。如果您的应用程序提供了一个session delegate和需要处理的身份验证，那么您必须要么在task级别处理验证，要么提供（明确调用每个会话handler的task level的）handler。session delegate的URLSession:didReceiveChallenge:completionHandler:方法不会被调用，来处理非会话级的challenge。

注：  Kerberos身份验证是透明的处理。

有关编写NSURLSession的认证委托方法的更多信息，请阅读Authentication Challenges and TLS Chain Validation.。

处理的iOS后台活动

如果您使用的是NSURLSession，下载完成后，您的应用程序会自动重新启动。您的应用程序会调用application:handleEventsForBackgroundURLSession:completionHandler:委托方法，这个方法内需要实现重新创建会话，存储completion handler，并当会话调用URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:方法时调用 handler。

list 1-11   会话后台下载任务

NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.example.com/"];
 
NSURLSessionDownloadTask *backgroundDownloadTask = [backgroundSession downloadTaskWithURL:url];
[backgroundDownloadTask resume];

清单1-12   后台下载，会话代理方法

- (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:(NSURLSession *)session {
    AppDelegate *appDelegate = (AppDelegate *)[[[UIApplication sharedApplication] delegate];
    if (appDelegate.backgroundSessionCompletionHandler) {
        CompletionHandler completionHandler = appDelegate.backgroundSessionCompletionHandler;
        appDelegate.backgroundSessionCompletionHandler = nil;
        completionHandler();
    }
 
    NSLog(@"All tasks are finished");
}

清单1-13   后台下载，App delegate 方法

@interface AppDelegate : UIResponder <UIApplicationDelegate>
@property (strong, nonatomic) UIWindow *window;
@property (copy) CompletionHandler backgroundSessionCompletionHandler;
 
@end
 
@implementation AppDelegate
 
- (void)application:(UIApplication *)application
handleEventsForBackgroundURLSession:(NSString *)identifier
  completionHandler:(void (^)())completionHandler
{
    self.backgroundSessionCompletionHandler = completionHandler;
}
 
@end
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