序言算法
對於APP而言，啓動時間是很是重要的性能指標。以前有統計指出，從點擊到首頁顯示的時間與用戶流失率正相關。試想，若是點開手淘一直轉菊花，那你確定果斷關掉點開京東的。淘寶自2010年all in 無線至今已經九年，對於啓動加載優化、業務rpc拆解等等已經很是成熟，這裏談談無線網絡環境下客戶端網絡請求優化的問題，畢竟首頁就算部分資源可以緩存，基於用戶畫像展現的動態商品頁是必須經過網絡請求數據的。json
接以前的文章:淘寶APP消息推送模型緩存
我的開發APP，網絡模塊能夠直接使用okhttp網絡庫封裝，或者直接調用系統接口作好發送和接收數據的緩存處理，作好線程分發就能夠知足基本要求。可是對於國民級APP，會從各個點上去優化，去提升請求成功率。拋開其餘因素，通常主要從三個方面來優化：速度、安全、穩定，下面先討論速度。安全
速度服務器
以前說過，正常的網絡請求爲如下步驟：微信
一、DNS解析URL對應IP；網絡
二、與服務器完成TCP三次握手建聯；架構
三、TLS加密握手；tcp
四、發送http請求數據；分佈式
五、接收數據並解析，交給應用層。
DNS解析
DNS解析大體過程就是先從本機緩存獲取IP，若沒有再從運營商（通常指中國移動，聯通，電信）的localdns獲取，獲取不到localdns會迭代查詢到權威域名服務器，可參考網上的一張圖片：
這裏就會有一些問題：運營商偷懶，通常會對部分URL進行緩存，請求到的IP地址更新不及時；對部分頁面進行緩存，隨意添加廣告；或者在運營商直接進行就近轉發，從而致使客戶端獲取不到最快的IP列表。好比，淘寶在全國各大城市都部署了服務器，客戶端訪問通常會遵循就快原則，廣東的手淘用戶會分配訪問廣州的服務器，但運營商若是把dns請求轉發到上海，那麼這個手淘用戶就會訪問上海的服務器，致使鏈接速度顯著變慢。
爲了解決這些問題，一個優化是域名收斂，即將大部分靜態資源放在一個域名下面，減小dns解析，更多優化能夠上csdn搜一下前段優化。另一個更重要的優化就是httpdns，原理很簡單，就是本身部署httpdns服務器，全部URL請求都發給這個服務器，再由httpdns服務器經過http請求查詢自家後臺URL對應的IP地址。客戶端這邊只須要定時更新httpdns服務器的IP地址。
這樣好處不少，能夠避免dns劫持，同時dns解析模塊由本身控制，能夠根據客戶端網絡情況返回速度最快的IP。若是將httpdns服務器和cdn服務器合理部署（好比粗暴的部署到同一機房），客戶端請求某些靜態資源時能夠直接命中服務器緩存，甚至無需後面的tcp握手等流程。
經過dns解析拿到服務器IP地址之後，就是經過tcp握手創建鏈接，相關內容在文章：文件下載的斷點續傳是如何實現的？TCP的基礎特性有哪些？中講過。http默認請求一次資源就關閉鏈接，試想一下，若是每次加載資源都要經歷三次握手和四次揮手，這絕對是個耗時大戶。這一塊的優化就是複用鏈接，http1.1中keep-alive字段默認開啓，即請求完成後不當即釋放鏈接。http能夠在同一tcp管道上發送多個請求，可是因爲tcp的有序性，全部請求都必須有序迴應，若是有一個請求阻塞或丟失，那麼後面全部的請求都會延時，就像平時排隊買票同樣，這種現象稱爲隊頭阻塞(Head-of-line blocking)。http2採用frame結構解決了這個問題，可是傳輸層即tcp的對頭阻塞未能解決。TCP 協議依賴操做系統實現以及部分手機硬件的定製，甚至部分中間節點已經將傳輸層的解析硬件化了，修改起來難度至關大。Google提出了新的協議quic，目前手淘根據最新的draft實現了quic代碼，就是基於udp實現http2的功能，具體性能有待正式灰度檢驗。
TLS加密握手
接下來就是TLS握手，標準協議TLS保證了數據傳輸的安全，目前https基本就是http協議層加上tls協議，基本大一點的網站都已經支持。安全協議優化主要圍繞兩點：保證數據安全；減小加密成本。借用網上一張圖片：
完整的tls握手須要通過2rtt報文交互才能開始數據請求，並且中間若是證書鏈較大的話，客戶端還得停止握手流程請求證書下載，這種場景耗時更長。這裏面優化也比較多，最經常使用的就是0rtt，即客戶端保存對稱祕鑰Session，後續握手時直接使用加密發送數據。其次就是固定祕鑰交換算法，省略加密算法選擇步驟。而後就是TLS搶跑（False start），也就是在第二個rtt發送ChangeCipherSpec時帶上加密後的應用數據，無需等待服務器確認，省去一個rtt交互時間。
數據傳輸
接下來就是正式的數據傳輸。數據對請求速度的影響分兩方面，一是壓縮率，二是解壓序列化反序列化的速度。目前主流的數據序列化格式是json和protobuf，json格式可讀性更好，而protobuf格式壓縮性能更強大，序列化速度上相對也更有優點，基本阿里系全部APP（手淘支付寶釘釘等）都接入使用，強烈推薦。
壓縮算法也處於不斷演進的過程，Z-standard能夠根據歷史數據訓練合適的字典，提升壓縮率，其它性能指標也較高。http2協議中Hpack採用靜態索引表和動態索引表的方式壓縮http頭部，也能夠借鑑。而後，對於私有協議，能夠檢查有沒有冗餘結構，對標準化參數進行壓縮，能夠進一步減小報文長度。
這裏只討論了速度，還有兩塊內容：安全、穩定，後續再探討。
往期文章：
公衆號：機械猿
本文分享自微信公衆號 - 機械猿（on_ourway）。
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