iOS 面试策略之系统框架-网络、推送与数据处理

如果说移动时代的前身是什么，我想一个可能的答案就是网络时代。网络的兴起，让所有设备相连成为了可能，也催生了电商、社交、搜索等多个领域的商业巨头。而移动时代，则是网络时代的必然延伸，它代表着更便捷、更广阔、更深入的连接。

在这个背景之下，我们所开发的 App 或多或少会与网络相连。或是拉取服务器端数据来更新 UI，或是通过网络推送自己的消息，或是在手机端删除自己曾经的照片，或是打开音乐播放应用下载自己喜欢的歌曲。如何请求、接收、处理、发送数据，就是我们这节要讨论的内容。

计算机理论

1.谈谈 HTTP 中 GET 与 POST 的区别

关键词：#方向 #类型 #参数位置

• 从方向上来看，GET 是从服务器端获取信息，POST 是向服务器端发送信息。
• 从类型上来看，GET 处理静态和动态内容，POST 只处理动态内容。
• 从参数位置来看，GET 的参数在其 URI 里，POST 的参数在它的包体里：从这个角度来看，POST 比 GET 更加安全隐秘。
• GET 可以被缓存，可以被储存在浏览器历史中，其内容理论上有长度限制；POST 在这 3 点上恰恰相反。

2.谈谈 Session，Token，Cookie 的概念

关键词：#用户认证 #客户端 #服务器端

• Session 是服务器端用来认证、追踪用户的数据结构。它通过判断客户端传来的信息确定用户，确定用户的唯一标识是客户端传来的 Session ID。
• Token 是服务器端生成的一串字符串，是客户端进行请求的令牌、服务器端用以确定用户的唯一标识。Session ID 就经常被用作 Token 来使用。Token的出现避免了服务器频繁的查询用户名和密码，降低了数据库的查询压力。
• Cookie 是客户端保存用户信息的机制。初次会话 HTTP 协议会在 Cookie 里记录一个 Session ID ，之后每次把 Session ID 发给服务器端。
• Session 一般用于用户验证。它默认存在服务器的一个文件里，当然内存、数据库里也可以存储。
• 若是客户端禁用了 Cookie，客户端会用 URL 重写技术，即会话时在 URL 的末尾加上 Session ID，并发送给服务器端。 3.在一个 HTTPS 连接的网站里，输入账号密码点击登录后，到服务器返回这个请求前，中间经历了什么

关键词：#锁 #客户端 #服务器端

1) 客户端打包请求。包括 url，端口啊，你的账号密码等等。账号密码登陆应该用的是 Post 方式，所以相关的用户信息会被加载到 body 里面。这个请求应该包含三个方面：网络地址，协议，资源路径。注意，这里是 HTTPS，就是 HTTP + SSL / TLS，在 HTTP 上又加了一层处理加密信息的模块（相当于是个锁）。这个过程相当于是客户端请求钥匙。

2) 服务器接受请求。一般客户端的请求会先发送到 DNS 服务器。 DNS 服务器负责将你的网络地址解析成 IP 地址，这个 IP 地址对应网上一台机器。这其中可能发生 Hosts Hijack 和 ISP failure 的问题。过了 DNS 这一关，信息就到了服务器端，此时客户端会和服务器的端口之间建立一个 socket 连接，socket 一般都是以 file descriptor 的方式解析请求。这个过程相当于是服务器端分析是否要向客户端发送钥匙模板。

3) 服务器端返回数字证书。服务器端会有一套数字证书（相当于是个钥匙模板），这个证书会先发送给客户端。这个过程相当于是服务器端向客户端发送钥匙模板。

4) 客户端生成加密信息。根据收到的数字证书（钥匙模板），客户端会生成钥匙，并把内容锁上，此时信息已经加密。这个过程相当于客户端生成钥匙并锁上请求。

5) 客户端发送加密信息。服务器端会收到由自己发送出去的数字证书加锁的信息。 这个时候生成的钥匙也一并被发送到服务器端。这个过程是相当于客户端发送请求。

6) 服务器端解锁加密信息。服务器端收到加密信息后，会根据得到的钥匙进行解密，并把要返回的数据进行对称加密。这个过程相当于服务器端解锁请求、生成、加锁回应信息。

7) 服务器端向客户端返回信息。客户端会收到相应的加密信息。这个过程相当于服务器端向客户端发送回应。

8) 客户端解锁返回信息。客户端会用刚刚生成的钥匙进行解密，将内容显示在浏览器上。

整个过程的流程图如下：

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iOS 网络请求

4.请说明并比较以下类：URLSessionTask，URLSessionDataTask，URLSessionUploadTask，URLSessionDownloadTask

关键词：#URLSession

• URLSessionTask 是个抽象类。通过实现它可以实例化任意网络传输任务，诸如请求、上传、下载任务。它的暂停（cancel）、继续（resume）、终止（suspend）方法有默认实现
• URLSessionDataTask 负责 HTTP GET 请求。它是 URLSessionTask 的具体实现。一般用于从服务器端获取数据，并存放在内存中。
• URLSessionUploadTask 负责 HTTP Post/Put 请求。它继承了 URLSessionDataTask。一般用于上传数据。
• URLSessionDownloadTask 负责下载数据。它是 URLSessionTask 的具体实现。它一般将下载的数据保存在一个临时的文件中；在 cancel 后可将数据保存，并之后继续下载。

它们之间的关系如下图：

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5. 什么是 Completion Handler?

关键词：#闭包

Completion Handler 一般用于处理 API 请求之后的返回数据。

当URLSessionTask 结束之后，无论成功或是报错，Completion Handler 一般都会接受 3 个参数：Data, URLResponse，Error，注意这 3 个参数都是 Optional。

在 Swift 中，Completion Handler 必须标明 @escaping。因为它总是在 API 请求之后才执行，也就是说方法已经返回才会涉及 Completion Handler，是个经典的逃逸闭包情况。

6. 代码实战：设计一个方法，给定 API 的网址，返回用户数据

关键词：#URLSessionDataTask

这道题目考察的是 URLSessionDataTask 的基本用法。下面是一种最简单粗暴的写法：

func queryUser(url: String, completion: @escaping (_ user: User?, _ error : Error?) -> Void)) {

  guard let url = URL(string: url) else {
    return
  }

  URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, response, error in
    if let error = error {
      DispatchQueue.main.async {
        completion(nil, error)
      }
      return
    } else if let data = data, let response = response as? HTTPURLResponse {
       DispatchQueue.main.async {
         completion(convertDataToUser(data), nil)
       }
    } else {
       DispatchQueue.main.async {
         completion(nil, NSError(“invalid response”))
       }
    }
  }.resume()
}

上面的写法有很多问题，其中最主要的是：

• url 出错处理不当。应该返回错误信息以方便日后调试，而不是应该 return
• 用 URLSession 的单例不妥。这样每次请求创建一个 dataTask 是一种浪费，同时短时间内多次请求会不必要的造成服务器压力。正确的处理方法应该是每次请求都取消上一次请求（无论有无完成）。
• 代码重复冗余。代码中多次用到了切换至主线程并调用闭包的过程。实际上我们可以将整个方法扩展为一个类，然后将返回值与成员变量结合起来使用。

除了以上 3 点，我们还可以进一步修正代码，增强其可读性，并完善其逻辑。修改后的代码如下：

enum QueryError: String {
  case InvaldURL = “Invalid URL”,
  case InvalidResponse = “Invalid response”
}

class QueryService {
  typealias QueryResult = (User?, String?) -> Void

  var user: User?
  var errorMessage: String?

  let defaultSession = URLSession(configuration: .default)
  var dataTask: URLSessionDataTask?

  func queryUsers(url: String, completion: @escaping QueryResult) {
    dataTask?.cancel()

    guard let url = URL(string: url) else {
      DispatchQueue.main.async {
        completion(user, QueryError.InvalidURL)
      }
      return   
    }

    dataTask = defaultSession.dataTask(with: url) { [weak self] data, response, error in
      defer {
        self?.dataTask = nil
      }
      if let error = error {
        self?.errorMessage = error.localizedDescription
      } else if let data = data,
          let response = response as? HTTPURLResponse,
          response.statusCode == 200 {
            self?.user = convertDataToUser(data)
      } else {
        self?.errorMessage = QueryError.InvalidResponse
      }

      DispatchQueue.main.async {
        completion(self?.user,self?.errorMessage)
      }
    }.resume()  
  }
}

上面的修改方法主要针对一些硬伤。如果配合 Swift 的面向协议的编程来实现该 API，整个代码会更加灵活。

信息推送

7. iOS 开发中本地消息通知的流程是怎样的？

关键词：#UserNotifications

UserNotifications 框架是苹果针对远程和本地消息通知的框架。其流程主要分 4 步：

1) 注册。通过调用 requestAuthorization 这个方法，通知中心会向用户发送通知许可请求。在弹出的 Alert 中点击同意，即可完成注册。

2) 创建。首先设置信息内容 UNMutableNotificationContent 和触发机制 UNNotificationTrigger ；然后用这两个值来创建 UNNotificationRequest；最后将 request 加入到当前通知中心 UNUserNotificationCenter.current() 中。

3) 推送。这一步就是系统或者远程服务器推送通知。伴随着一声清脆的响声（或自定义的声音），通知对应的 UI 显示到手机界面的过程。

4) 响应。当用户看到通知后，点击进去会有相应的响应选项。设置响应选项是 UNNotificationAction 和 UNNotificationCategory。

加分回答：

远程推送的流程与本地推送大同小异，不同的是第 2 步创建，参数内容和消息创建都在服务器端完成，而不是在本地完成。

8.iOS 开发中远程消息推送的原理是怎样的？

关键词： #APNs Server

回答这道题目的关键在于理清 iOS 系统，App，APNs 服务器，以及 App 对应的客户端之间的关系。具体来说就是：

1) App 向 iOS 系统申请远程消息推送权限。这与本地消息推送的注册是一样的；

2) iOS 系统向 APNs(Apple Push Notification Service) 服务器请求手机的 device token，并告诉 App，允许接受推送的通知；

3) App 将手机的 device token 传给 App 对应的服务器端；

4) 远程消息由 App 对应的服务器端产生，它会先经过 APNs；

5) APNs 将远程通知推送给响应手机。

具体的流程图如下：

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数据处理

9.iOS 开发中如何实现编码和解码？

关键词： #Encodable #Decodable

编码和解码在 Swift 4 中引入了 Encodable 和 Decodable 这两个协议，而 Codable 是 Encodable 和 Decodable 的合集。在 Swift 中，Enum，Struct，Class 都支持 Codable。一个最简单的使用如下：

enum Gender: String, Codable {
  case Male = “Male”
  case Female = “Female”
}

class User: Codable {
  let name: String
  let age: Int
  let gender: Gender

  init(name: String, age: Int, gender: Gender) {
    (self.name, self.age, self.gender) = (name, age, gender)
  }
}

这样定义完成之后，我们就可以轻易的在 User 及其对应 JSON 数据进行编码和解码，示范代码如下：

let userJsonString = """
{
        "name": "Cook",
        "age": 58,
        "gender": "Male"
}
"""

// 从JSON解码到实例
if let userJSONData = userJsonString.data(using: .utf8) {
  let userDecode = try? JSONDecoder().decode(User.self, from: userJSONData)
}

//从实例编码到JSON
let userEncode = User(name: "Cook", age: 58, gender: Gender.Male)
let userEncodedData = try? JSONEncoder().encode(userEncode)

追问：假如 JSON 的键值和对象的属性名不匹配该怎么办？

可以在对象中定义一个枚举（enum CodingKeys: String, CodingKey），然后将属性和 JSON 中的键值进行关联。

追问：假如 class 中某些属性不支持 Codable 该怎么办？

将支持 Codable 的属性抽离出来定义在父类中，然后在子类中配合枚举（enum CodingKeys），将不支持的 Codable 的属性单独处理。

10.谈谈 iOS 开发中数据持久化的方案

关键词： #plist #Preference #NSKeyedArchiver #CoreData

数据持久化就是将数据保存在硬盘中，这样无论是断网还是重启，我们都可以访问到之前保存的数据。iOS 开发中有以下几种方案：

• plist。它是一个 XML 文件，会将某些固定类型的数据存放于其中，读写分别通过 contentsOfFile 和 writeToFile 来完成。一般用于保存 App 的基本参数。
• Preference。它通过 UserDefaults 来完成 key-value 配对保存。如果需要立刻保存，需要调用 synchronize 方法。它会将相关数据保存在同一个 plist 文件下，同样是用于保存 App 的基本参数信息。
• NSKeyedArchiver。遵循 NSCoding 协议的对象就就可以实现序列化。NSCoding 有两个必须要实现的方法，即父类的归档 initWithCoder 和解档 encodeWithCoder 方法。存储数据通过 NSKeyedArchiver 的工厂方法 archiveRootObject:toFile: 来实现；读取数据通过 NSKeyedUnarchiver 的工厂方法 unarchiveObjectwithFile:来实现。相比于前两者， NSKeyedArchiver 可以任意指定存储的位置和文件名。
• CoreData。前面几种方法，都是覆盖存储。修改数据要读取整个文件，修改后再覆盖写入，十分不适合大量数据存储。CoreData 就是苹果官方推出的大规模数据持久化的方案。它的基本逻辑类似于 SQL 数据库，每个表为 Entity，然后我们可以添加、读取、修改、删除对象实例。它可以像 SQL 一样提供模糊搜索、过滤搜索、表关联等各种复杂操作。尽管功能强大，它的缺点是学习曲线高，操作复杂。

以上几种方法是 iOS 开发中最为常见的数据持久化方案。除了这些以外，针对大规模数据持久化，我们还可以用 SQLite3、FMDB、Realm 等方法。相比于 CoreData 和其他方案，Realm 以其简便的操作和丰富的功能广受很多开发者青睐。同时大公司诸如 Google 的 Firebase 也有离线数据库功能。其实没有最佳的方案，只有最合适的方案，应该根据实际开发的 App 来挑选合适的持久化方案。