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Android OkHttp代理與路由的徹底理解

 更新時間:2023年03月09日 16:05:21   作者:程序員小北  
這篇文章主要為大家介紹了Android OkHttp代理與路由的徹底理解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進步,早日升職加薪

代理

OkHttp 支持設(shè)置代理,使用OkHttpClient.proxy()即可設(shè)置。

什么是代理?

  • 根據(jù)代理的對象不同,可分為正向代理和反向代理。正向代理代理的是客戶端,負(fù)責(zé)接收客戶端的請求轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)服務(wù)器,并將結(jié)果返回給客戶端。反向代理代理的是服務(wù)端,服務(wù)端將反向代理看做客戶端。
  • 正向代理一般用于突破訪問限制(如訪問外網(wǎng)),提高訪問速度。反向代理則用于負(fù)載均衡(如nginx),資源防護。
  • 正向代理服務(wù)器部署在客戶端側(cè),反向代理服務(wù)器部署在服務(wù)端側(cè)。
  • 使用正向代理,目標(biāo)服務(wù)器對客戶端來說是透明的,客戶端將代理服務(wù)器看做是目標(biāo)服務(wù)器。
  • 使用反向代理,客戶端對目標(biāo)服務(wù)器來說的透明的,目標(biāo)服務(wù)器將代理服務(wù)器看做是客戶端。

代理的類型

根據(jù)代理服務(wù)器使用代理協(xié)議的不同,可分為 Http 代理,Http Tunnel(隧道)代理,Socks 代理。3種代理協(xié)議的實現(xiàn)原理各有不同,讀者可自行查找相關(guān)資料了解。

Http 代理:我們知道若一個請求直接發(fā)送到目標(biāo)服務(wù)器時,請求行中只會包含相對路徑的 URL (完整 URL 的 path 部分)。而一個請求發(fā)送到 http 代理服務(wù)器,要求它請求行的url為絕對路徑,這遵循了 www.ietf.org/rfc/rfc2616… 5.1.2小節(jié)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

Http Tunnel 代理:也稱為 Http 隧道代理,最早在 www.ietf.org/rfc/rfc2817… 5.1 小節(jié)定義,隧道代理的出現(xiàn)為了讓代理服務(wù)器能跑 https 的流量。隧道代理需要客戶端首先發(fā)送一個請求方法為CONNECT 的報文,請求隧道代理創(chuàng)建一條到達(dá)任意目的服務(wù)器和端口的 TCP 連接,并對客戶端和目的服務(wù)器之間的后繼數(shù)據(jù)進行原樣轉(zhuǎn)發(fā)。

Socks 代理:Socks 是最常見的代理服務(wù)協(xié)議,服務(wù)通常使用 1080 端口。Socks 代理與其他類型的代理不同,它只是簡單地傳遞數(shù)據(jù)包,而并不關(guān)心是何種應(yīng)用協(xié)議,所以 Socks 代理服務(wù)器比其他類型的代理服務(wù)器速度要快得多。Socks 代理又分為 Socks4 和 Socks5,二者不同的是 Socks4 代理只支持 TCP 協(xié)議,而 Socks5 代理則既支持 TCP 協(xié)議又支持 UDP 協(xié)議,還支持各種身份驗證機制、服務(wù)器端域名解析等。

早在 jdk 1.5中就提供了一個Proxy類來表示代理。

public class Proxy {
    // 代理類型
    public enum Type {
        // 不使用代理,直連目標(biāo)服務(wù)器
        DIRECT,
        // HTTP 協(xié)議代理
        HTTP,
        // SOCKS 協(xié)議代理
        SOCKS
    };
    // 代理類型
    private Type type;
    // 代理的 IP 套接字地址(IP + 端口號)
    private SocketAddress sa;
    public final static Proxy NO_PROXY = new Proxy();
    // 默認(rèn)不使用代理
    private Proxy() {
        type = Type.DIRECT;
        sa = null;
    }
}

代理選擇器

jdk 提供了一個名為ProxySelector的類,意為“代理選擇器”。ProxySelector是個抽象類,繼承它的類需要實現(xiàn)selectconnectFailed方法,這說明我們可通過繼承ProxySelector自定義代理選擇器,在select方法中返回自定義的代理列表。而當(dāng)一個代理服務(wù)器無法連接時,調(diào)用connectFailed方法通知代理選擇器當(dāng)前代理服務(wù)器不可用。如下代碼,ProxySelector的靜態(tài)代碼塊中使用Class對象的newInstance方法創(chuàng)建了一個DefaultProxySelector的對象。

public abstract class ProxySelector {
    private static ProxySelector theProxySelector;
    // 創(chuàng)建 DefaultProxySelector 對象
    static {
        try {
            Class<?> c = Class.forName("sun.net.spi.DefaultProxySelector");
            if (c != null && ProxySelector.class.isAssignableFrom(c)) {
                theProxySelector = (ProxySelector) c.newInstance();
            }
        } catch (Exception e) {
            theProxySelector = null;
        }
    }
    public static ProxySelector getDefault() {
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_PROXYSELECTOR_PERMISSION);
        }
        return theProxySelector;
    }
    public abstract List<Proxy> select(URI uri);
    public abstract void connectFailed(URI uri, SocketAddress sa, IOException ioe);
}

ProxySelector有個兩個子類DefaultProxySelectorNullProxySelector。

DefaultProxySelector:jdk 中提供的代理選擇器,也是 OkHttp 默認(rèn)使用的代理選擇器,select返回系統(tǒng)設(shè)置的代理列表。

NullProxySelector:OkHttp 中提供的代理選擇器,select返回的代理列表只包含一個NO_PROXY,即不使用代理。

在 OkHttp 中可以使用OkHttpClient.proxy(proxy)設(shè)置代理,也可以使用OkHttpClient.proxySelector設(shè)置代理選擇器。OkHttp 會優(yōu)先使用設(shè)置的代理去連接代理服務(wù)器,而不是從代理列表中選擇。如下代碼, OkHttpClient默認(rèn)使用DefaultProxySelector代理選擇器,除非getDefault返回null,才使用NullProxySelector。

public Builder() {
  proxySelector = ProxySelector.getDefault();
  if (proxySelector == null) {
    proxySelector = new NullProxySelector();
  }
}

路由

什么是路由?

在 OkHttp 中,路由表示一個請求到目標(biāo)服務(wù)器或代理服務(wù)器的具體路線。對于一個請求來說,如果它的url是域名,經(jīng)過 DNS 解析之后可能會對應(yīng)多個 IP 地址,這意味著一個請求到達(dá)服務(wù)器的路由就有多個。

如下程序在我本機環(huán)境下使用InetAddress類解析baidu.com這個域名,IP 地址就有兩個。

public void domainResolution() throws UnknownHostException {
    InetAddress[] inetAddresses = InetAddress.getAllByName("baidu.com");
    for (InetAddress inetAddress : inetAddresses) {
        System.out.println(inetAddress.toString());
    }
}

 baidu.com/39.156.66.10
baidu.com/110.242.68.66

OkHttp 會選擇其中一個路由來建立到服務(wù)器的連接。Route類描述了一個路由應(yīng)該包含的信息:配置信息,代理信息,代理或目標(biāo)服務(wù)器地址,是否使用 Http 隧道代理。

public final class Route {
  // 與目標(biāo)服務(wù)器建立連接所需要的配置信息,包括目標(biāo)主機名、端口、dns 等
  final Address address;
  // 該路由的代理信息
  final Proxy proxy;
  // 代理服務(wù)器或目標(biāo)服務(wù)器的地址
  final InetSocketAddress inetSocketAddress;
  // 該路由是否使用 Http 隧道代理
  public boolean requiresTunnel() {
    return address.sslSocketFactory != null && proxy.type() == Proxy.Type.HTTP;
  }  
}

路由數(shù)據(jù)庫

路由數(shù)據(jù)庫是一個路由黑名單庫,存儲了那些連接到特定 IP 地址或代理服務(wù)器失敗的路由。這樣在創(chuàng)建新的連接時,就可以避免使用這些路由。RouteDatabase類如下。

  • 內(nèi)部使用 Set 結(jié)構(gòu)來存儲路由,保證數(shù)據(jù)不重復(fù)。
  • failed方法將失敗的路由加入到 Set 中。
  • connected方法表示該路由連接成功,將它從 Set 中移除。
  • shouldPostpone方法用于判斷該路由是否在黑名單中。
final class RouteDatabase {
  private final Set<Route> failedRoutes = new LinkedHashSet<>();
  /** Records a failure connecting to {@code failedRoute}. */
  public synchronized void failed(Route failedRoute) {
    failedRoutes.add(failedRoute);
  }
  /** Records success connecting to {@code route}. */
  public synchronized void connected(Route route) {
    failedRoutes.remove(route);
  }
  /** Returns true if {@code route} has failed recently and should be avoided. */
  public synchronized boolean shouldPostpone(Route route) {
    return failedRoutes.contains(route);
  }
}

路由選擇器

RouteSelector是 OkHttp 中的路由選擇器,它的next方法可以返回一個合適的路由集合(Selection)用于連接目標(biāo)服務(wù)器。它的整體工作流程如下所示。

RouteSelector 內(nèi)部類 Selection

Selection表示被next方法選中的路由集合。內(nèi)部有一個路由列表和下一個路由的索引。

public static final class Selection {
    // 路由列表
    private final List<Route> routes;
    // 下一個路由的索引
    private int nextRouteIndex = 0;
    Selection(List<Route> routes) {
      this.routes = routes;
    }
    // 是否有下一個路由
    public boolean hasNext() {
      return nextRouteIndex < routes.size();
    }
    // 返回下一個路由
    public Route next() {
      if (!hasNext()) {
        throw new NoSuchElementException();
      }
      return routes.get(nextRouteIndex++);
    }
    // 返回路由列表
    public List<Route> getAll() {
      return new ArrayList<>(routes);
    }
}

RouteSelector 成員變量

  • address:目標(biāo)服務(wù)器地址信息,包括 url,dns,端口信息等。
  • routeDatabase:路由黑名單庫
  • call:Call 對象
  • eventListener:Http 請求事件監(jiān)聽器
  • proxies:代理列表
  • nextProxyIndex:下一個代理的索引
  • inetSocketAddresses:用于連接代理或目標(biāo)服務(wù)器可用的地址列表
  • postponedRoutes:不可用的路由列表
private final Address address;
private final RouteDatabase routeDatabase;
private final Call call;
private final EventListener eventListener;
/* State for negotiating the next proxy to use. */
private List<Proxy> proxies = Collections.emptyList();
private int nextProxyIndex;
/* State for negotiating the next socket address to use. */
private List<InetSocketAddress> inetSocketAddresses = Collections.emptyList();
/* State for negotiating failed routes */
private final List<Route> postponedRoutes = new ArrayList<>();

RouteSelector 成員方法

// 初始化代理列表
private void resetNextProxy(HttpUrl url, Proxy proxy);
// 是否有下一個代理
private boolean hasNextProxy();
// 是否含有路由可以嘗試連接
public boolean hasNext();
// 初始化連接代理或目標(biāo)服務(wù)器的地址列表
private void resetNextInetSocketAddress(Proxy proxy) throws IOException;
// 返回代理列表中下一個代理
private Proxy nextProxy() throws IOException;
// 返回路由集合
public Selection next() throws IOException;

resetNextProxy-初始化代理列表

resetNextProxy是個私有方法,在RouteSelector類的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)被調(diào)用,用于初始化代理列表。前文我們說過,若OkHttpClient設(shè)置了代理,則僅會使用這1個代理。而若沒有設(shè)置代理則會從代理選擇器獲取代理列表。resetNextProxy方法的實現(xiàn)正遵循這樣的規(guī)則。

private void resetNextProxy(HttpUrl url, Proxy proxy) {
    // 若設(shè)置了代理,僅使用這一個代理
    if (proxy != null) {
      // If the user specifies a proxy, try that and only that.
      proxies = Collections.singletonList(proxy);
    } else {
      // 若沒有設(shè)置代理,則調(diào)用代理選擇器的 select 方法獲取代理列表
      // Try each of the ProxySelector choices until one connection succeeds.
      List<Proxy> proxiesOrNull = address.proxySelector().select(url.uri());
      // 若 select 返回的代理列表為空,認(rèn)為不使用代理,以 Proxy.NO_PROXY 初始化
      proxies = proxiesOrNull != null && !proxiesOrNull.isEmpty()
          ? Util.immutableList(proxiesOrNull)
          : Util.immutableList(Proxy.NO_PROXY);
    }
    nextProxyIndex = 0;
}

hasNextProxy-是否還有代理

hasNextProxy返回代理列表中是否還有下一個代理用于連接。

private boolean hasNextProxy() {
	return nextProxyIndex &lt; proxies.size();
}

hasNext-是否還有路由集合

public boolean hasNext() {
	return hasNextProxy() || !postponedRoutes.isEmpty();
}

resetNextInetSocketAddress-初始化地址列表

resetNextInetSocketAddress用于初始化地址列表,這個地址列表是通往代理服務(wù)器或目標(biāo)服務(wù)器的,這取決于所使用的代理類型。

  • 對于DIRECT(直連)和SOCKS類型的代理來說,會使用目標(biāo)服務(wù)器的主機名和端口號。而HTTP類型的代理則會使用代理服務(wù)器的主機名和端口號。
  • SOCKS 類型的代理只會生成一個通往目標(biāo)服務(wù)器的地址。
  • 直連類型的代理,經(jīng) DNS 解析目標(biāo)服務(wù)器主機名后,可能生成多個通往目標(biāo)服務(wù)器的地址。
  • HTTP 類型的代理,經(jīng) DNS 解析目標(biāo)服務(wù)器主機名后,可能生成多個通往代理服務(wù)器的地址。
private void resetNextInetSocketAddress(Proxy proxy) throws IOException {
    // Clear the addresses. Necessary if getAllByName() below throws!
    inetSocketAddresses = new ArrayList<>();
    // 主機名
    String socketHost;
    // 端口號
    int socketPort;
    // 若代理類型為直連或 SOCKS,則使用目標(biāo)服務(wù)器的主機名和端口號
    if (proxy.type() == Proxy.Type.DIRECT || proxy.type() == Proxy.Type.SOCKS) {
      socketHost = address.url().host();
      socketPort = address.url().port();
    } else {
      // 若代理類型為 HTTP,則使用代理服務(wù)器的主機名和端口號
      SocketAddress proxyAddress = proxy.address();
      if (!(proxyAddress instanceof InetSocketAddress)) {
        throw new IllegalArgumentException(
            "Proxy.address() is not an " + "InetSocketAddress: " + proxyAddress.getClass());
      }
      InetSocketAddress proxySocketAddress = (InetSocketAddress) proxyAddress;
      socketHost = getHostString(proxySocketAddress);
      socketPort = proxySocketAddress.getPort();
    }
    if (socketPort < 1 || socketPort > 65535) {
      throw new SocketException("No route to " + socketHost + ":" + socketPort
          + "; port is out of range");
    }
    // SOCKS 類型的代理只會生成一個通往目標(biāo)服務(wù)器的地址
    if (proxy.type() == Proxy.Type.SOCKS) {
      inetSocketAddresses.add(InetSocketAddress.createUnresolved(socketHost, socketPort));
    } else {
      eventListener.dnsStart(call, socketHost);
      // Try each address for best behavior in mixed IPv4/IPv6 environments.
      List<InetAddress> addresses = address.dns().lookup(socketHost);
      if (addresses.isEmpty()) {
        throw new UnknownHostException(address.dns() + " returned no addresses for " + socketHost);
      }
      eventListener.dnsEnd(call, socketHost, addresses);
      for (int i = 0, size = addresses.size(); i < size; i++) {
        InetAddress inetAddress = addresses.get(i);
        inetSocketAddresses.add(new InetSocketAddress(inetAddress, socketPort));
      }
    }
}

nextProxy-返回代理列表中下一個代理

nextProxy會從代理列表中取出一個代理返回,同時會調(diào)用resetNextInetSocketAddress方法傳入當(dāng)前取出的代理,根據(jù)這個代理來初始化地址列表。一個代理對應(yīng)一個地址列表。

private Proxy nextProxy() throws IOException {
    if (!hasNextProxy()) {
      throw new SocketException("No route to " + address.url().host()
          + "; exhausted proxy configurations: " + proxies);
    }
    Proxy result = proxies.get(nextProxyIndex++);
    resetNextInetSocketAddress(result);
    return result;
}

next-返回路由集合

nextRouteSelector類中最重要的方法,供外部調(diào)用。包含了路由選擇器一次完整的工作流程。

public Selection next() throws IOException {
    // 若沒有路由集合了,拋出異常
    if (!hasNext()) {
      throw new NoSuchElementException();
    }
    // Compute the next set of routes to attempt.
    List<Route> routes = new ArrayList<>();
	// 循環(huán)直到?jīng)]有代理可用
    while (hasNextProxy()) {
      // Postponed routes are always tried last. For example, if we have 2 proxies and all the
      // routes for proxy1 should be postponed, we'll move to proxy2. Only after we've exhausted
      // all the good routes will we attempt the postponed routes.
      // 從代理列表中取出一個代理
      Proxy proxy = nextProxy();
      // 遍歷該代理對應(yīng)的地址列表
      for (int i = 0, size = inetSocketAddresses.size(); i < size; i++) {
        // 創(chuàng)建該地址對應(yīng)的路由
        Route route = new Route(address, proxy, inetSocketAddresses.get(i));
        // 若該路由在黑名單,則添加到 postponedRoutes
        if (routeDatabase.shouldPostpone(route)) {
          postponedRoutes.add(route);
        } else {
        // 否則添加到 routes
          routes.add(route);
        }
      }
      // 若該代理對應(yīng)的地址列表不為空,退出循環(huán)
      if (!routes.isEmpty()) {
        break;
      }
    }
	// 若所有代理的地址列表均為空,則嘗試使用黑名單中的路由
    if (routes.isEmpty()) {
      // We've exhausted all Proxies so fallback to the postponed routes.
      routes.addAll(postponedRoutes);
      postponedRoutes.clear();
    }
	// 返回路由集合
    return new Selection(routes);
}

總結(jié)

本小節(jié)詳細(xì)分析了RouteSelector路由選擇器的源碼,并對它的整體工作流程做了分析。最后返回的路由集合就是能到達(dá)代理或目標(biāo)服務(wù)器的全部路線,客戶端只需要從中選擇一條路由進行連接就行了。

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