android okio使用方法,Android 开源框架 Okio 原理剖析
Retrofit,OkHttp,Okio 是 Square 團隊開源的安卓平臺網絡層三板斧,它們逐層分工,非常優雅地解決我們對網絡請求甚至更廣泛的 I/O 操作的需求。其中最底層的 Okio 堪稱小而美,功能也更基礎,應用更廣泛。這次我們就對它進行一個詳細的分析。本文的分析基于 Okio 截至 2016.8.4 的最新源碼,非常建議大家下載 Okio 源碼之后,跟著本文,過一遍源碼。
1,概覽
和分析 Retrofit 和 OkHttp 時不同,這次我們不是直接上來就開始看代碼,我們先看一下它的官方介紹,對它有一個感性的認識,這也正是我們在進行技術選型時首先應該做的事情。
Okio 補充了 java.io 和 java.nio 的內容,使得數據訪問、存儲和處理更加便捷。
它的主要功能都被封裝在 ByteString 和 Buffer 這兩個類中,整個庫也是圍繞這兩個類展開。
本文接下來的內容也將圍繞這兩個類來展開,先建立一個感性的認識,再詳細分析它們的使用及原理,最后我們會看一下 Retrofit、OkHttp 是如何使用 Okio 的,以及 Gzip 壓縮這個功能是如何設計實現的。
1.1,ByteString
string 這個詞本意是“串”,只不過在編程語言的世界中,我們基本都用它來指代“字符串”,其實字符串應該叫 CharString,因此 ByteString 的意義也就很好理解了,“字節串”。
ByteString 代表一個 immutable 字節序列。對于字符數據來說,String 是非常基礎的,但在二進制數據的處理中,則沒有與之對應的存在,ByteString 應運而生。它為我們提供了對串操作所需要的各種 API,例如子串、判等、查找等,也能把二進制數據編解碼為十六進制(hex),base64 和 UTF-8 格式。
它向我們提供了和 String 非常類似的 API:
獲取字節:指定位置,或者整個數組;
編解碼:hex,base64,UTF-8;
判等,查找,子串等操作;
1.2,Source 和 Sink
在看 Buffer 之前,我們先看一下 Source 和 Sink。
Okio 吸收了 java.io 一個非常優雅的設計:流(stream),流可以一層一層套起來,不斷擴充能力,最終完成像加密和壓縮這樣復雜的操作。再次感謝 Stay 一針見血地指出這正是“修飾模式”的實踐。
修飾模式,是面向對象編程領域中,一種動態地往一個類中添加新的行為的設計模式。就功能而言,修飾模式相比生成子類更為靈活,這樣可以給某個對象而不是整個類添加一些功能。
Okio 有自己的流類型,那就是 Source 和 Sink,它們和 InputStream 與 OutputStream 類似,前者為輸入流,后者為輸出流。
但它們還有一些新特性:
超時機制,所有的流都有超時機制;
API 非常簡潔,易于實現;
Source 和 Sink 的 API 非常簡潔,為了應對更復雜的需求,Okio 還提供了 BufferedSource 和 BufferedSink 接口,便于使用(按照任意類型進行讀寫,BufferedSource 還能進行查找和判等);
不再區分字節流和字符流,它們都是數據,可以按照任意類型去讀寫;
便于測試,Buffer 同時實現了 BufferedSource 和 BufferedSink 接口,便于測試;
Source 和 InputStream 互相操作,我們可以把它們等同對待,同理 Sink 和 OutputStream 也可以等同對待。
1.3,Buffer
我們看一下 Buffer 的類圖:
這里我們就可以看到,它集 BufferedSource 和 BufferedSink 的功能于一身,為我們提供了訪問數據緩沖區所需要的一切 API。
Buffer 是一個可變的字節序列,就像 ArrayList 一樣。我們使用時只管從它的頭部讀取數據,往它的尾部寫入數據就行了,而無需考慮容量、大小、位置等其他因素。
和 ByteString 一樣,Buffer 的實現也使用了很多高性能的技巧。它內部使用一個雙向 Segment 鏈表來保存數據,Segment 是對一小段字節數組的封裝,保存了這個字節數組的一些訪問信息,數據的移動通過 Segment 的轉讓完成,避免了數據拷貝的開銷。而且 Okio 還實現了一個 Segment 對象池,以提高我們分配和釋放字節數組的效率。
2,ByteString 詳解
ByteString 整個類不到 500 行,完全可以通讀,但我們還是從實際的使用例子出發。
private static final ByteString PNG_HEADER = ByteString.decodeHex("89504e470d0a1a0a");
public void decodePng(InputStream in) throws IOException{
BufferedSource pngSource = Okio.buffer(Okio.source(in));
ByteString header = pngSource.readByteString(PNG_HEADER.size());
if (!header.equals(PNG_HEADER)) {
throw new IOException("Not a PNG.");
}
// ...
pngSource.close();
}
這里我們可以看到,我們可以直接從十六進制字符串得到它所表示的字節串,我們看看它的內部實現:
public static ByteString decodeHex(String hex){
// ...
byte[] result = new byte[hex.length() / 2];
for (int i = 0; i < result.length; i++) {
int d1 = decodeHexDigit(hex.charAt(i * 2)) << 4;
int d2 = decodeHexDigit(hex.charAt(i * 2 + 1));
result[i] = (byte) (d1 + d2);
}
return of(result);
}
private static int decodeHexDigit(char c){
if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0';
if (c >= 'a' && c <= 'f') return c - 'a' + 10;
if (c >= 'A' && c <= 'F') return c - 'A' + 10;
throw new IllegalArgumentException("Unexpected hex digit: " + c);
}
我們可以看到,它其實就是把每個字符所對應的十六進制值,保存到一個字節數組中,然后利用 of 這個工廠方法構造一個 ByteString 對象。
那我們再看一下它的判等是怎么實現的:
@Override public boolean equals(Object o){
if (o == this) return true;
return o instanceof ByteString
&& ((ByteString) o).size() == data.length
&& ((ByteString) o).rangeEquals(0, data, 0, data.length);
}
public boolean rangeEquals(int offset, byte[] other, int otherOffset, int byteCount){
return offset >= 0 && offset <= data.length - byteCount
&& otherOffset >= 0 && otherOffset <= other.length - byteCount
&& arrayRangeEquals(data, offset, other, otherOffset, byteCount);
}
public static boolean arrayRangeEquals(
byte[] a, int aOffset, byte[] b, int bOffset, int byteCount){
for (int i = 0; i < byteCount; i++) {
if (a[i + aOffset] != b[i + bOffset]) return false;
}
return true;
}
不出所料,果然就是把指定范圍內的字節逐個對比!當然就是這樣,因為我們對串相等的定義本來就是這樣的。
其他的方法這里就不一一展開,不過其中有兩點高性能實現技巧值得一提:
把一個 String 編碼為 utf8 時,會引用原 String,后面解碼時就可以直接返回了
由于 immutable,所以不怕被篡改,所以 toAsciiLowercase,toAsciiUppercase,substring 等函數的實現中,如果需要返回的內容和自身一樣,那就會直接返回 this
3,Buffer 詳解
我們繼續看 PNG 解碼的例子:
public void decodePng(InputStream in) throws IOException{
BufferedSource pngSource = Okio.buffer(Okio.source(in));
ByteString header = pngSource.readByteString(PNG_HEADER.size());
if (!header.equals(PNG_HEADER)) {
throw new IOException("Not a PNG.");
}
while (true) {
Buffer chunk = new Buffer();
// Each chunk is a length, type, data, and CRC offset.
int length = pngSource.readInt();
String type = pngSource.readUtf8(4);
pngSource.readFully(chunk, length);
int crc = pngSource.readInt();
decodeChunk(type, chunk);
if (type.equals("IEND")) break;
}
pngSource.close();
}
我們先看看 Okio.buffer(Okio.source(in)) 做了些什么:
``` java
public static Source source(InputStream in) {
return source(in, new Timeout());
}
private static Source source(final InputStream in, final Timeout timeout) {
// ...
return new Source() {
@Override public long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException {
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