URL Loading System 概览

URL Loading System 是一系列用来访问通过 URL 来定位的资源的类和协议。这项技术的核心在于基于 NSURL 这个类来访问资源，除了加载 URL 的类 NSURLSession 之外，我们把其他相关辅助类分为 5 类（如图所示）：

协议支持（protocol support）
认证和证书（authentication and credentials）
cookie 存储（cookie storage）
请求配置（configuration management）
缓存管理（cache management）

值得一提的是，iOS 7 以前的 Legacy URL Loading System 是一套基于 NSURLConnection 的体系。

一、URL 加载

URL Loading System 最常用的类就是根据 URL 请求数据的类 NSURLSession。

NSURLSession 的 API 支持三种类型的 session：

Default sessions：其行为跟 Foundation 中提供的其他 URL 加载方式类似，支持磁盘缓存，并且会把凭证（credentials）保存到 keychain 中。
Ephemeral sessions：不会存储任何数据到磁盘上，所有的缓存、凭证都只会随着 session 保存在内存中，而且一旦这个 session 被清除了，这些缓存同时也会被清除。
Background sessions：跟 default sessions 的行为基本类似，但是还支持后台驻留进程的数据传输，也就是说，当 app 被挂起时，还可以在后台继续传输数据。

基于 NSURLSession，我们可以创建 3 种类型的 URL 加载任务：

Data tasks：发送和接收 NSData 形式的数据。Data tasks 主要用来发送短暂的、有交互性的请求。Data tasks 可以分次返回数据，也可以一次性返回所有的数据。
Download tasks：获取文件形式的数据，下载文件到本地，支持后台下载。
Upload tasks：以文件的形式发送数据给服务器，也支持后台下载。

二、辅助类

1.URL 请求

URL Loading System 中的 NSURLRequest 将 URL 和请求协议相关的属性封装了起来。

支持 HTTP 协议的 NSURLRequest/NSMutableURLRequest 类的就包括读取/设置请求方式、请求体、请求头等属性的方法。

2.响应

服务器返回的数据一般包括两部分：

描述内容数据的元数据：描述内容数据的元数据往往是请求协议定义的，大部分协议的元数据包括 MIME type、 expected content length、text encoding (where applicable)以及这个响应对应的 URL。
内容数据本身：也就是要请求的数据

URL Loading System 中 NSURLResponse 的作用就是将元数据和内容数据本身封装起来。

三、重定向（改变请求）

有些协议，比如 HTTP，提供了一种重定向机制：当你发起一个请求时，而你请求的资源的 URL 已经发生改变了，服务器就会告诉客户端你请求的资源已经被转移到了新的 URL。

我们可以通过实现相关的代理方法 URLSession:task:willPerformHTTPRedirection:newRequest:completionHandler:，来拦截重定向事件，并决定是否需要重定向到新的地址。

四、权限认证

有些服务器会对某些特定的内容限制访问权限，只对提供了信任证书通过认证的用户提供访问资格。对于 web 服务器来说，受保护的内容被聚集到一个需要凭证才能访问的区域。在客户端上，有时也需要根据凭证来确定是否信任要访问的服务器。

URL Loading System 提供了封装凭证（credentials）、封装保护区域（protected areas）和保存安全凭证（secure credential）的类：

NSURLCredential：封装一个含有认证信息（比如用户名和密码等）和持久化存储行为的凭证（credential）。
NSURLProtectionSpace：服务器上某个需要凭证才能访问的区域。
NSURLCredentialStorage：管理凭证的存储以及 NSURLCredential 和相应的 NSURLProtectionSpace 之间的映射关系。
NSURLAuthenticationChallenge：在客户端向有限制访问权限的服务器发起请求时，服务器会询问凭证信息，包括凭证、保护空间、认证错误信息、认证响应等。这个类会将这些信息封装起来。NSURLAuthenticationChallenge 实例通常被 NSURLProtocol 子类用来通知 URL Loading System 需要认证，以及在 NSURLSession 的代理方法中用来处理认证。

五、缓存管理

URL Loading System 提供了 app 级别的 HTTP 响应缓存，在使用 NSURLSession 发起请求时，我们可以通过设置 NSURLRequest 和 NSURLSessionConfiguration 的缓存策略（cache policy）来决定是否缓存以及如何处理缓存。同时，我们还可以通过实现 URLSession:dataTask:willCacheResponse:completionHandler: 方法来针对特定的 URL 设置缓存策略。

实际上，不是所有请求的响应都能被缓存起来，URL Loading System 目前只支持对 http 和 https 请求的响应进行缓存。

URL Loading System 中提供的管理缓存的类有以下两个：

NSURLCache：通过这个类可以设置缓存大小和位置，以及读取和存储各个请求的 NSCachedURLResponse。
NSCachedURLResponse：封装了请求元数据（一个 NSURLResponse 对象）和实际响应内容（一个 NSData 对象）。

NSURLRequest 默认的 cache policy 是 NSURLRequestUseProtocolCachePolicy，下图就是一个采用了 NSURLRequestUseProtocolCachePolicy 的 HTTP 请求的缓存机制流程图（来源）：

六、cookie 存储

URL Loading System 提供了 app 级别的 cookie 存储机制。URL Loading System 中涉及到 cookie 操作的两个类分别是：

NSHTTPCookieStorage：这个类提供了管理 cookie 存储的功能。
NSHTTPCookie：用来封装 cookie 数据和属性的类。

NSURLRequest 提供了 HTTPShouldHandleCookies 属性来设置请求发起时，是否需要 cookie manager 自动处理 cookie。在 UIWebView 中，系统会通过 cookie manager 自动将 cookie 缓存起来。

七、协议支持

URL Loading System 本身只支持 http、https、file、ftp 和 data 协议。NSURLProtocol 是一个抽象类，提供了处理 URL 加载的基础设施。通过实现自定义的 NSURLProtocol 子类，可以让我们的 app 支持自定义的数据传输协议。

另外，对于 NSURLProtocol 核心功能，官方文档中并没有着重提到，但是却是最重要的一点：借助它，你不必改动应用在网络调用上的其他部分，就可以改变 URL 加载行为的全部细节。运用这一点，我们可以自由发挥，做很多想做的事情，比如：

小结

URL Loading System 涵盖了 iOS 网络编程的方方面面，通过以上的梳理，相信我们已经对 iOS 网络编程有了一个整体的了解。