转载:http://blog.csdn.net/xingboss3/article/details/7882163

本文转载于 JustinYan.me
注：本文是对 Colin Wheeler 的 Understanding the Objective-C Runtime 的翻译。

初学 Objective-C(以下简称ObjC) 的人很容易忽略一个 ObjC 特性 —— ObjC Runtime。这是因为这门语言很容易上手，几个小时就能学会怎么使用，所以程序员们往往会把时间都花在了解 Cocoa 框架以及调整自己的程序的表现上。然而 Runtime 应该是每一个 ObjC 都应该要了解的东西，至少要理解编译器会把

[target doMethodWith:var1];

编译成：

objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var1);

这样的语句。理解 ObjC Runtime 的工作原理，有助于你更深入地去理解 ObjC 这门语言，理解你的 App 是怎样跑起来的。我想所有的 Mac/iPhone 开发者，无论水平如何，都会从中获益的。

##ObjC Runtime 是开源的

1. ObjC Runtime 的代码是开源的，可以从这个站点下载： opensource.apple.com。

2. 这个是所有开源代码的链接： http://www.opensource.apple.com/source/

3. 这个是ObjC rumtime 的源代码: http://www.opensource.apple.com/source/objc4/

4. 应该代表的是build版本而不是语言版本，现在是ObjC 2.0

##动态 vs 静态语言

ObjC 是一种面向*runtime(运行时)*的语言，也就是说，它会尽可能地把代码执行的决策从编译和链接的时候，推迟到运行时。这给程序员写代码带来很大的灵活性，比如说你可以把消息转发给你想要的对象，或者随意交换一个方法的实现之类的。这就要求 runtime 能检测一个对象是否能对一个方法进行响应，然后再把这个方法分发到对应的对象去。我们拿 C 来跟 ObjC 对比一下。在 C 语言里面，一切从 main 函数开始，程序员写代码的时候是自上而下地，一个 C 的结构体或者说类吧，是不能把方法调用转发给其他对象的。举个栗子：

#include < stdio.h >

int main(int argc, const char **argv[])
{
        printf("Hello World!");
        return 0;
} 

这段代码被编译器解析，优化后，会变成一堆汇编代码：

.text
 .align 4,0x90
 .globl _main
_main:
Leh_func_begin1:
 pushq %rbp
Llabel1:
 movq %rsp, %rbp
Llabel2:
 subq $16, %rsp
Llabel3:
 movq %rsi, %rax
 movl %edi, %ecx
 movl %ecx, -8(%rbp)
 movq %rax, -16(%rbp)
 xorb %al, %al
 leaq LC(%rip), %rcx
 movq %rcx, %rdi
 call _printf
 movl $0, -4(%rbp)
 movl -4(%rbp), %eax
 addq $16, %rsp
 popq %rbp
 ret
Leh_func_end1:
 .cstring
LC:
 .asciz "Hello World!"

然后，再链接 include 的库，完了生成可执行代码。对比一下 ObjC，当我们初学这门语言的时候教程是这么说滴：用中括号括起来的语句，

[self doSomethingWithVar:var1];

被编译器编译之后会变成：

objc_msgSend(self,@selector(doSomethingWithVar:),var1);

一个 C 方法，传入了三个变量，self指针，要执行的方法 @selector(doSomethingWithVar:) 还有一个参数 var1。但是在这之后就不晓得发生什么了。

##什么是 Objective-C Runtime?

ObjC Runtime 其实是一个 Runtime 库，基本上用 C 和汇编写的，这个库使得 C 语言有了面向对象的能力（脑中浮现当你乔帮主参观了施乐帕克的 SmallTalk 之后嘴角一抹浅笑）。这个库做的事前就是加载类的信息，进行方法的分发和转发之类的。

##Objective-C Runtime 术语

再往下深谈之前咱先介绍几个术语。

1. Runtimes
   目前说来Runtime有两种，一个 Modern Runtime 和一个 Legacy Runtime。Modern Runtime 覆盖了64位的Mac OS X Apps，还有 iOS Apps，Legacy Runtime 是早期用来给32位 Mac OS X Apps 用的，也就是可以不用管就是了。
2. Basic types of Methods
   一种 Instance Method，还有 Class Method。instance method 就是带“-”号的，需要实例化才能用的，如 :

-(void)doFoo; 
[aObj doFoot];

Class Method 就是带“+”号的，类似于静态方法可以直接调用：

+(id)alloc;

[ClassName alloc];

这些方法跟 C 函数一样，就是一组代码，完成一个比较小的任务。

-(NSString *)movieTitle
{
    return @"Futurama: Into the Wild Green Yonder";
}

Selector
一个 Selector 事实上是一个 C 的结构体，表示的是一个方法。定义是：

typedef struct objc_selector  *SEL; 

使用起来就是：

SEL aSel = @selector(movieTitle); 

这样可以直接取一个selector，如果是传递消息（类似于C的方法调用）就是：

[target getMovieTitleForObject:obj];

在 ObjC 里面，用'[]’括起来的表达式就是一个消息。包括了一个 target，就是要接收消息的对象，一个要被调用的方法还有一些你要传递的参数。类似于 C 函数的调用，但是又有所不同。事实上上面这个语句你仅仅是传递了 ObjC 消息，并不代表它就会一定被执行。target 这个对象会检测是谁发起的这个请求，然后决策是要执行这个方法还是其他方法，或者转发给其他的对象。
Class
Class 的定义是这样的：

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object {
    Class isa;
} *id; 

我们可以看到这里这里有两个结构体，一个类结构体一个对象结构体。所有的 objc_object 对象结构体都有一个 isa 指针，这个 isa 指向它所属的类，在运行时就靠这个指针来检测这个对象是否可以响应一个 selector。完了我们看到最后有一个 id 指针。这个指针其实就只是用来代表一个 ObjC 对象，有点类似于 C++ 的泛型。当你拿到一个 id 指针之后，就可以获取这个对象的类，并且可以检测其是否响应一个 selector。这就是对一个 delegate 常用的调用方式啦。这样说还有点抽象，我们看看 LLVM/Clang 的文档对 Blocks 的定义：

struct Block_literal_1 {
    void *isa; // initialized to &_NSConcreteStackBlock or &_NSConcreteGlobalBlock
    int flags;
    int reserved; 
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 {
 unsigned long int reserved; // NULL
     unsigned long int size;  // sizeof(struct Block_literal_1)
 // optional helper functions
     void (*copy_helper)(void *dst, void *src);
     void (*dispose_helper)(void *src); 
    } *descriptor;
    // imported variables
};

可以看到一个 block 是被设计成一个对象的，拥有一个 isa 指针，所以你可以对一个 block 使用 retain, release, copy 这些方法。

##IMP (Method Implementations)
接下来看看啥是IMP。

typedef id (*IMP)(id self,SEL _cmd,...); 

一个 IMP 就是一个函数指针，这是由编译器生成的，当你发起一个 ObjC 消息之后，最终它会执行的那个代码，就是由这个函数指针指定的。
Objective-C Classes
OK，回过头来看看一个 ObjC 的类。举一个栗子：

@interface MyClass : NSObject {
//vars
NSInteger counter;
}
//methods
-(void)doFoo;
@end

定义一个类我们可以写成如上代码，而在运行时，一个类就不仅仅是上面看到的这些东西了：

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif 

可以看到运行时一个类还关联了它的父类指针，类名，成员变量，方法，cache 还有附属的 protocol。

##那么类定义了对象并且自己也是个对象？这是咋整滴？

上面我提到过一个 ObjC 类同时也是一个对象，为了处理类和对象的关系，runtime 库创建了一种叫做 标签类 元类（Meta Class）的东西。当你发出一个消息的时候，比方说

[NSObject alloc];

你事实上是把这个消息发给了一个类对象（Class Object），这个类对象必须是一个 Meta Class 的实例，而这个 Meta Class 同时也是一个根 MetaClass 的实例。当你继承了 NSObject 成为其子类的时候，你的类指针就会指向 NSObject 为其父类。但是 Meta Class 不太一样，所有的 Meta Class 都指向根 Meta Class 为其父类。一个 Meta Class 持有所有能响应的方法。所以当 [NSObject alloc] 这条消息发出的时候，objc_msgSend() 这个方法会去 NSObject 它的 Meta Class 里面去查找是否有响应这个 selector 的方法，然后对 NSObject 这个类对象执行方法调用。

##为啥我们要继承 Apple Classes

初学 Cocoa 开发的时候，多数教程都要我们继承一个类比方 NSObject，然后我们就开始 Coding 了。比方说：

MyObject *object = [[MyObject alloc] init];

这个语句用来初始化一个实例，类似于 C++ 的 new 关键字。这个语句首先会执行 MyObject 这个类的 +alloc 方法，Apple 的官方文档是这样说的：

The isa instance variable of the new instance is initialized to a data structure that describes the class; memory for all other instance variables is set to 0.

新建的实例中，isa 成员变量会变初始化成一个数据结构体，用来描述所指向的类。其他的成员变量的内存会被置为0.

所以继承 Apple 的类我们不仅是获得了很多很好用的属性，而且也继承了这种内存分配的方法。

##那么啥是 Class Cache(objc_cache *cache)

刚刚我们看到 runtime 里面有一个指针叫 objc_cache *cache，这是用来缓存方法调用的。现在我们知道一个实例对象被传递一个消息的时候，它会根据 isa 指针去查找能够响应这个消息的对象。但是实际上我们在用的时候，只有一部分方法是常用的，很多方法其实很少用或者根本用不到。比如一个object你可能从来都不用copy方法，那我要是每次调用的时候还去遍历一遍所有的方法那就太笨了。于是 cache 就应运而生了，每次你调用过一个方法，之后，这个方法就会被存到这个 cache 列表里面去，下次调用的时候 runtime 会优先去 cache 里面查找，提高了调用的效率。举一个栗子：

MyObject *obj = [[MyObject alloc] init]; // MyObject 的父类是 NSObject

@implementation MyObject
-(id)init {
    if(self = [super init]){
        [self setVarA:@”blah”];
    }
    return self;
}
@end

这段代码是这样执行的：

1. [MyObject alloc] 先被执行。但是由于 MyObject 这个类没有 +alloc 这个方法，于是去父类 NSObject 查找。
2. 检测 NSObject 是否响应 +alloc 方法，发现响应，于是检测 MyObject 类，根据其所需的内存空间大小开始分配内存空间，然后把 isa 指针指向 MyObject 类。那么 +alloc 就被加进 cache 列表里面了。
3. 完了执行 -init 方法，因为 MyObject 响应该方法，直接加入 cache。
4. 执行 self = [super init] 语句。这里直接通过 super 关键字调用父类的 init 方法，确保父类初始化成功，然后再执行自己的初始化逻辑。

OK，这就是一个很简单的初始化过程，在 NSObject 类里面，alloc 和 init　没做什么特别重大的事情，但是，ObjC 特性允许你的 alloc 和 init 返回的值不同，也就是说，你可以在你的 init 函数里面做一些很复杂的初始化操作，但是返回出去一个简单的对象，这就隐藏了类的复杂性。再举个栗子：

#import < Foundation/Foundation.h>

@interface MyObject : NSObject
{
 NSString *aString;
}

@property(retain) NSString *aString;

@end

@implementation MyObject

-(id)init
{
 if (self = [super init]) {
  [self setAString:nil];
 }
 return self;
}

@synthesize aString;

@end



int main (int argc, const char * argv[]) {
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

 id obj1 = [NSMutableArray alloc];
 id obj2 = [[NSMutableArray alloc] init];

 id obj3 = [NSArray alloc];
 id obj4 = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"Hello",nil];

 NSLog(@"obj1 class is %@",NSStringFromClass([obj1 class]));
 NSLog(@"obj2 class is %@",NSStringFromClass([obj2 class]));

 NSLog(@"obj3 class is %@",NSStringFromClass([obj3 class]));
 NSLog(@"obj4 class is %@",NSStringFromClass([obj4 class]));

 id obj5 = [MyObject alloc];
 id obj6 = [[MyObject alloc] init];

 NSLog(@"obj5 class is %@",NSStringFromClass([obj5 class]));
 NSLog(@"obj6 class is %@",NSStringFromClass([obj6 class]));

 [pool drain];
    return 0;
}

如果你是ObjC的初学者，那么你很可能会认为这段代码执的输出会是：

NSMutableArray
NSMutableArray 
NSArray
NSArray
MyObject
MyObject

但事实上是这样的：

obj1 class is __NSPlaceholderArray
obj2 class is NSCFArray
obj3 class is __NSPlaceholderArray
obj4 class is NSCFArray
obj5 class is MyObject
obj6 class is MyObject

这是因为 ObjC 是允许运行 +alloc 返回一个特定的类，而 init 方法又返回一个不同的类的。可以看到 NSMutableArray 是对普通数组的封装，内部实现是复杂的，但是对外隐藏了复杂性。

OK说回 objc_msgSend 这个方法

这个方法做的事情不少，举个栗子：

[self printMessageWithString:@"Hello World!"];

这句语句被编译成这样：

objc_msgSend(self,@selector(printMessageWithString:),@"Hello World!");

这个方法先去查找 self 这个对象或者其父类是否响应 @selector(printMessageWithString:)，如果从这个类的方法分发表或者 cache 里面找到了，就调用它对应的函数指针。如果找不到，那就会执行一些其他的东西。步骤如下：

1. 检测这个 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发，有了垃圾回收就不理会 retain, release 这些函数了。
2. 检测这个 target 是不是 nil 对象。ObjC 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 Crash，因为会被忽略掉。
3. 如果上面两个都过了，那就开始查找这个类的 IMP，先从 cache 里面找，完了找得到就跳到对应的函数去执行。
4. 如果 cache 找不到就找一下方法分发表。
5. 如果还找不到就要开始消息转发逻辑了。

在编译的时候，你定义的方法比如：

-(int)doComputeWithNum:(int)aNum 

会编译成：

int aClass_doComputeWithNum(aClass *self,SEL _cmd,int aNum) 

然后由 runtime 去调用指向你的这个方法的函数指针。那么之前我们说你发起消息其实不是对方法的直接调用，其实 Cocoa 还是提供了可以直接调用的方法的：

// 首先定义一个 C 语言的函数指针
int (computeNum *)(id,SEL,int);

// 使用 methodForSelector 方法获取对应与该 selector 的杉树指针，跟 objc_msgSend 方法拿到的是一样的
// **methodForSelector 这个方法是 Cocoa 提供的，不是 ObjC runtime 库提供的**
computeNum = (int (*)(id,SEL,int))[target methodForSelector:@selector(doComputeWithNum:)];

// 现在可以直接调用该函数了，跟调用 C 函数是一样的
computeNum(obj,@selector(doComputeWithNum:),aNum); 

如果你需要的话，你可以通过这种方式你来确保这个方法一定会被调用。

消息转发机制

在 ObjC 这门语言中，发送消息给一个并不响应这个方法的对象，是合法的，应该也是故意这么设计的。换句话说，我可以对任意一个对象传递任意一个消息（看起来有点像对任意一个类调用任意一个方法，当然事实上不是），当然如果最后找不到能调用的方法就会 Crash 掉。

Apple 设计这种机制的原因之一就是——用来模拟多重继承（ObjC 原生是不支持多重继承的）。或者你希望把你的复杂设计隐藏起来。这种转发机制是 Runtime 非常重要的一个特性，大概的步骤如下：

1.查找该类及其父类的 cahce 和方法分发表，在找不到的情况下执行2。
2.执行 + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL 方法。
这就给了程序员一次机会，可以告诉 runtime 在找不到改方法的情况下执行什么方法。举个栗子，先定义一个函数：

void fooMethod(id obj, SEL _cmd)
{
 NSLog(@"Doing Foo");
}

完了重载 resolveInstanceMethod 方法：

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    if(aSEL == @selector(doFoo:)){
        class_addMethod([self class],aSEL,(IMP)fooMethod,"v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod];
}

其中 “v@:” 表示返回值和参数，这个符号涉及 Type Encoding，可以参考Apple的文档 ObjC Runtime Guide。

3.接下来 Runtime 会调用 – (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法。
这就给了程序员第二次机会，如果你没办法在自己的类里面找到替代方法，你就重载这个方法，然后把消息转给其他的Object。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:)){
        return alternateObject;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

这样你就可以把消息转给别人了。当然这里你不能 return self,不然就死循环了=.=

4.最后，Runtime 会调用– (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation这个方法。NSInvocation 其实就是一条消息的封装。如果你能拿到 NSInvocation，那你就能修改这条消息的 target, selector 和 arguments。举个栗子：

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
    SEL invSEL = invocation.selector;

    if([altObject respondsToSelector:invSEL]) {
        [invocation invokeWithTarget:altObject];
    } else {
        [self doesNotRecognizeSelector:invSEL];
    }
}

默认情况下 NSObject 对 forwardInvocation 的实现就是简单地执行 -doesNotRecognizeSelector: 这个方法，所以如果你想真正的在最后关头去转发消息你可以重载这个方法（好折腾-.-）。

原文后面介绍了 Non Fragile ivars (Modern Runtime)， Objective-C Associated Objects 和 Hybrid vTable Dispatch。鉴于一是底层的可以不用理会，一是早司空见惯的不用详谈，还有一个是很简单的，就是一个建立在方法分发表里面填入默认常用的 method，所以有兴趣的读者可以自行查阅原文，这里就不详谈鸟。

##References:

Objective-C Runtime Programming Guide

Objective-C Runtime Reference

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;// 指向metaclass

#if !__OBJC2__
    Class super_class;      // 指向父类                                  
    const char *name;       // 类名                                
    long version;           // 类的版本信息，初始化默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion或者class_getVersion进行修改、读取                            
    long info;              // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ，其中包含实例方法和变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass，其中包含类方法;                                   
    long instance_size;     // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
    struct objc_ivar_list *ivars;           // 用于存储每个成员变量的地址                      
    struct objc_method_list **methodLists;   // 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储实例方法，如CLS_META (0x2L)，则存储类方法;
    struct objc_cache *cache;        // 指向最近使用的方法的指针，用于提升效率；
    struct objc_protocol_list *protocols     // 存储该类声明遵守的协议                
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

@interface Lender : NSObject{
    CGFloat height;
}

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) NSNumber *age;
@property (nonatomic, assign) int no;

@end

#import <objc/message.h>

unsigned int outCount = 0;
    Ivar *vars = class_copyIvarList([Lender class], &outCount); // 获取到所有的变量列表
    
    // 遍历所有的成员变量
    for (int i = 0; i < outCount; i++) {
        Ivar ivar = vars[i]; // 取出第i个位置的成员变量
        
        const char *propertyName = ivar_getName(ivar); // 通过变量获取变量名
        const char *propertyType = ivar_getTypeEncoding(ivar); // 获取变量编码类型
        printf("---%s--%s\n", propertyName, propertyType);

    }

---height--f
---_name--@"NSString"
---_age--@"NSNumber"
---_no--i

EG:http://justinyan.me/post/1624

<key>UIBackgroundModes</key>
<array>
    <string>fetch</string>
</array>

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
    [application setMinimumBackgroundFetchInterval:UIApplicationBackgroundFetchIntervalMinimum];
 
    return YES;
}

- (void)                application:(UIApplication *)application 
  performFetchWithCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSURLSessionConfiguration *sessionConfiguration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
    NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:sessionConfiguration];
 
    NSURL *url = [[NSURL alloc] initWithString:@"http://yourserver.com/data.json"];
    NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:url 
                                        completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
 
        if (error) {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultFailed);
            return;
        }
 
        
// Parse response/data and determine whether new content was available
        BOOL hasNewData = ...
        if (hasNewData) {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
        } else {
            completionHandler(UIBackgroundFetchResultNoData);
        }
    }];
 
    
// Start the task
    [task resume];
}

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
    NSLog(@"Launched in background %d", UIApplicationStateBackground == application.applicationState);
 
    return YES;
}

我建议在开发的时候，使用Nomad CLI’s Houston工具发送推送消息，你也可以使用你喜欢的库或脚本。

你可以通过nomad-cli ruby gem安装Houston

gem install nomad-cli

然后通过包含在Nomad的apn实用工具发送一条通知:

# Send a Push Notification to your Device
apn push <device token> -c /path/to/key-cert.pem -n -d content-id=42

在这里，-n标志指定应该包含content-available健值，-d标志允许添加我们自定义的数据健值到有效负荷（payload）。

通知的有效负荷（payload）结果和下面类似：

{
    "aps" : {
        "content-available" : 1
    },
    "content-id" : 42
}

iOS7添加了一个新的应用程序委托方法，当接收到一条带有content－available的推送通知时，这个方法被调用：

- (void)           application:(UIApplication *)application 
  didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo 
        fetchCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSLog(@"Remote Notification userInfo is %@", userInfo);
 
    NSNumber *contentID = userInfo[@"content-id"];
    
// Do something with the content ID
    completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
}

然后，应用程序进入后台启动，有30秒的时间去获取新内容并更新界面，最后调用完成的处理代码。我们可以像后台获取那样，执行快速的网络请求，但我们可以使用新的强大的后台传输服务，处理任务队列，下面看看我们如何在任务完成后更新界面。

##NSURLSession and Background Transfer Service

NSURLSession是iOS7添加的一个新类，它也是Foundation networking中的新技术。作为NSURLConnection的替代品，一些熟悉的概念和类都保留下来了，例如NSURL，NSURLRequest和NSURLRespond。所以，你可以使用NSURLConnection的替代品——NSURLSessionTask，处理网络请求及响应。一共有3中会话任务：数据，下载和上传。每一种都向NSURLSessionTask添加了语法糖（syntactic sugar），根据你的需要，适当选择一种。

一个NSURLSession对象协调一个或多个NSURLSessionTask对象，并根据NSURLSessionTask创建的NSURLSessionConfiguration实现不同的功能。使用相同的配置，你也可以创建多组具有相关任务的NSURLSession对象。要利用后台传输服务，你将会使用[NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfiguration]来创建一个会话配置。添加到后台会话的任务在外部进程运行，即使应用程序被挂起，崩溃，或者被杀死，依然会运行。

NSURLSessionConfiguration允许你设置默认的HTTP头部，配置缓存策略，限制使用蜂窝数据等等。其中一个选项是discretionary标志，这个标志允许系统为分配任务进行性能优化。这意味着只有当设备有足够电量时，设备才通过Wifi进行数据传输。如果电量低，或者只仅有一个蜂窝连接，传输任务是不会运行的。后台传输总是在discretionary模式下运行。

目前为止，我们大概了解了NSURLSession，以及一个后台会话如何进行，接下来，让我们回到远程通知的例子，添加一些代码来处理后台传输服务的下载队列。当下载完成后，我们会通知用户该文件已经可以使用了。

##NSURLSessionDownloadTask

首先，我们先处理一条远程通知，并把一个NSURLSessionDownloadTask添加到后台传输服务的队列。在backgroundURLSession方法中，我们根据后台会话配置，创建一个NSURLSession对象，并把应用程序委托对象（application delegate）作为会话的委托对象。文档反对对于相同的标识符（identifier）创建多个会话对象，所以我们使用dispatch_once来避免潜在的问题。

- (NSURLSession *)backgroundURLSession
{
    static NSURLSession *session = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSString *identifier = @"io.objc.backgroundTransferExample";
        NSURLSessionConfiguration* sessionConfig = [NSURLSessionConfiguration backgroundSessionConfiguration:identifier];
        session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:sessionConfig 
                                                delegate:self 
                                           delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];
    });
 
    return session;
}
 
- (void)           application:(UIApplication *)application 
  didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo 
        fetchCompletionHandler:(void (^)(UIBackgroundFetchResult))completionHandler
{
    NSLog(@"Received remote notification with userInfo %@", userInfo);
 
    NSNumber *contentID = userInfo[@"content-id"];
    NSString *downloadURLString = [NSString stringWithFormat:@"http://yourserver.com/downloads/%d.mp3", [contentID intValue]];
    NSURL* downloadURL = [NSURL URLWithString:downloadURLString];
 
    NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:downloadURL];
    NSURLSessionDownloadTask *task = [[self backgroundURLSession] downloadTaskWithRequest:request];
    task.taskDescription = [NSString stringWithFormat:@"Podcast Episode %d", [contentID intValue]];
    [task resume];
 
    completionHandler(UIBackgroundFetchResultNewData);
}

我们使用NSURLSession类方法创建一个下载任务，配置请求，并提供说明供以后使用。因为所有会话任务一开始处于挂起状态，你必须谨记要调用[task resume]保证开始了任务。

现在，我们需要实现NSURLSessionDownloadDelegate的委托方法，当下载完成时，调用回调函数。如果你需要处理认证或会话生命周期的其他事件，你可能还需要实现NSURLSessionDelegate或NSURLSessionTaskDelegate的方法。你应该阅读Apple的Life Cycle of a URL Session with Custom Delegates文档，它讲解了所有类型的会话任务的完整生命周期。

NSURLSessionDownloadDelegate中的委托方法全部是必须实现的，尽管在这个例子中我们只需要用到[NSURLSession downloadTask:didFinishDownloadingToURL:]。任务完成下载时，你会得到一个磁盘上该文件的临时URL。你必须把这个文件移动或复制你的应用程序空间，因为当你从这个委托方法返回时，该文件将从临时存储中删除。

#Pragma Mark - NSURLSessionDownloadDelegate
 
- (void)         URLSession:(NSURLSession *)session 
               downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask
  didFinishDownloadingToURL:(NSURL *)location
{
    NSLog(@"downloadTask:%@ didFinishDownloadingToURL:%@", downloadTask.taskDescription, location);
 
    
// Copy file to your app's storage with NSFileManager
    
// ...
 
    
// Notify your UI
}
 
- (void)  URLSession:(NSURLSession *)session 
        downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
   didResumeAtOffset:(int64_t)fileOffset 
  expectedTotalBytes:(int64_t)expectedTotalBytes
{
}
 
- (void)         URLSession:(NSURLSession *)session 
               downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
               didWriteData:(int64_t)bytesWritten totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten 
  totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite
{
}

当后台会话任务完成时，如果你的应用程序仍然在前台运行，上面的代码已经足够了。然而，在大多数情况下，你的应用程序没有运行，或者在后台被挂起。在这些情况下，你必须实现应用程序委托的两个方法，这样系统就可以唤醒你的应用程序。不同于以往的委托回调，该应用程序委托会被调用两次，因为您的会话和任务委托可能会收到一系列消息。应用程序委托的：handleEventsForBackgroundURLSession：方法，在这些NSURLSession委托的消息发送前被调用，然后，URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession被调用。在前面的方法中，储存了一个后台完成处理代码（completionHandler），并在后面的方法中调用该代码更新界面。

- (void)                  application:(UIApplication *)application 
  handleEventsForBackgroundURLSession:(NSString *)identifier completionHandler:(void (^)())completionHandler
{
    
// You must re-establish a reference to the background session, 
    
// or NSURLSessionDownloadDelegate and NSURLSessionDelegate methods will not be called
    
// as no delegate is attached to the session. See backgroundURLSession above.
    NSURLSession *backgroundSession = [self backgroundURLSession];
 
    NSLog(@"Rejoining session with identifier %@ %@", identifier, backgroundSession);
 
    
// Store the completion handler to update your UI after processing session events
    [self addCompletionHandler:completionHandler forSession:identifier];
}
 
- (void)URLSessionDidFinishEventsForBackgroundURLSession:(NSURLSession *)session
{
    NSLog(@"Background URL session %@ finished events.\n", session);
 
    if (session.configuration.identifier) {
        
// Call the handler we stored in -application:handleEventsForBackgroundURLSession:
        [self callCompletionHandlerForSession:session.configuration.identifier];
    }
}
 
- (void)addCompletionHandler:(CompletionHandlerType)handler forSession:(NSString *)identifier
{
    if ([self.completionHandlerDictionary objectForKey:identifier]) {
        NSLog(@"Error: Got multiple handlers for a single session identifier.  This should not happen.\n");
    }
 
    [self.completionHandlerDictionary setObject:handler forKey:identifier];
}
 
- (void)callCompletionHandlerForSession: (NSString *)identifier
{
    CompletionHandlerType handler = [self.completionHandlerDictionary objectForKey: identifier];
 
    if (handler) {
        [self.completionHandlerDictionary removeObjectForKey: identifier];
        NSLog(@"Calling completion handler for session %@", identifier);
 
        handler();
    }
}

如果当后台传输完成时，应用程序不再在前台，那么，对于更新程序界面来说，这两步是必要的。此外，如果当后台传输完成时，应用程序根本没有在运行，iOS将会在后台启动该应用程序，然后前面的应用程序和会话的委托方法会在application:didFinishLaunchingWithOptions:.方法被调用之后被调用。

##配置和限制（Configuration and Limitation）

我们简单地体验了后台传输的强大之处，但你应该深入文档，阅读NSURLSessionConfiguration部分，以便最好地满足你的情况。例如，NSURLSessionTasks通过NSURLSessionConfiguration的timeoutIntervalForResource属性，支持资源超时特性。你可以使用这个特性指定你允许完成一个传输所需的最长时间。内容只在有限的时间可用，或者在用户只有有限Wifi带宽的时间内无法下载或上传资源的情况下，你也可以使用这个特性。

除了下载任务，NSURLSession也全面支持上传任务，因此，你可能会在后台将视频上传到服务器，这保证用户不需要再像iOS6那样离开正在运行的应用程序。如果当传输完成时你的应用程序不需要在后台运行，一个比较好的做法是，把NSURLSessionConfiguration的sessionSendsLaunchEvents属性设置为NO。高效利用系统资源，是一件让iOS和用户都高兴的事。

最后，我们来说一说使用后台会话的几个限制。作为一个必须实现的委托，您不能对NSURLSession使用简单的基于块的回调方法。后台启动应用程序，是相对耗费较多资源的，所以总是采用HTTP重定向。后台传输服务只支持HTTP和HTTPS，你不能使用自定义的协议。系统会根据可用的资源进行优化，在任何时候你都不能强制传输任务在后台进行。

另外，要注意，在后台会话中，NSURLSessionDataTasks 是完全不支持的，你应该只出于短期的，小请求为目的使用这些任务，而不是用来下载或上传。

##总结

iOS7中新添加的多任务处理和网络的APIs十分强大，它们为现有和新的应用程序开辟了一系列可能。如果你的应用程序可以从进程外的网络传输和数据中获益，那么尽情地使用这些美妙的APIs！一般情况下，实现后台传输，可以假装你的应用程序正在前台运行，并进行适当的界面更新，而这大部分的工作已经为你完成了。

• 使用适当的新API，为你的应用程序提供内容服务。
• 尽可能早地有效率调用完成处理代码。
• 让完成的处理代码为应用程序更新界面快照。

此时可能有人正沉浸在Apple的网络基础架构，我想在这里分享一下我对这些新APIs的看法，并展示这些新APIs如何改变我们构建应用程序的方式，以及这些它们在API设计理念演变中的意义。

作为Core Foundation / CFNetwork 框架的APIs之上的一个抽象，NSURLConnection伴随着2003年Safari浏览器的原始发行版本，诞生于10年前。NSURLConnection这个名字，实际上指的是一组构成Foundation框架中URL加载系统的相互关联的组件：NSURLRequest，NSURLResponse，NSURLProtocol，NSURLCache，NSHTTPCookieStorage，NSURLCredentialStorage，以及和它同名的NSURLConnection。

NSURLRequest对象被传递给一个NSURLConnection对象。委托（遵守从前的非正式 和 协议）作为一个NSURLResponse异步响应，任何相关的NSData从服务器发送。

一个请求发送到服务器前，共享的高速缓存先被访问，然后根据策略（policy）和可用性（availability），一个缓存的响应可能立即透明地返回，如果所有缓存的响应都不可用，则该请求根据选项，被用于为任何后续请求缓存它的响应。

在协商发送一个请求到服务器的过程中，该服务器可发出验证质询，这可以由共享的cookie，证书存储（credential storage）或通过连接委托自动处理。必要的时候，为了无缝地改变装载行为，传出请求也可以被注册的NSURLProtocol对象截获。

不管怎样，考虑到NSURLConnection作为一个网络基础架构，成千上万的Cocoa和Cocoa Touch应用程序从中获益，它已经表现得相当好。但是，这些年来，iPhone和iPad新兴的用例，特别是有一些已经向NSURLConnection的几个核心设想提出了挑战，对其重构已经迫在眉睫。

在2013年的WWDC上，Apple揭开了NSURLConnection继任者的面纱：NSURLSession。

与NSURLConnection类似，除了同名类NSURLSession，NSURLSession也是指一组相互依赖的类。NSURLSession包括与之前相同的组件，例如NSURLRequest, NSURLCache等。NSURLSession的不同之处在于，它把 NSURLConnection替换为NSURLSession, NSURLSessionConfiguration，以及3个NSURLSessionTask的子类：NSURLSessionDataTask, NSURLSessionUploadTask, 和NSURLSessionDownloadTask.

与NSURLConnection相比，NSURLSession最直接的改善就是提供了配置每个会话的缓存，协议，cookie和证书政策（credential policies），甚至跨应用程序共享它们的能力。这使得框架的网络基础架构和部分应用程序独立工作，而不会互相干扰。每一个NSURLSession对象都是根据一个NSURLSessionConfiguration初始化的，该NSURLSessionConfiguration指定了上面提到的政策，以及一系列为了提高移动设备性能而专门添加的新选项。

NSURLSession的另一重要组成部分是会话任务，它负责处理数据的加载，以及客户端与服务器之间的文件和数据的上传下载服务。NSURLSessionTask与NSURLConnection是及其相似的，因为它负责加载数据，而主要的区别在于，任务共享它们父类NSURLSession的共同委托（common delegate）。

我们现在首先深入探讨任务，然后再介绍更多关于会话配置的知识。

##NSURLSessionTask

NSURLSessionTask是一个抽象子类，它有三个具体的子类是可以直接使用的：NSURLSessionDataTask，NSURLSessionUploadTask和NSURLSessionDownloadTask。这三个类封装了现代应用程序的三个基本网络任务：获取数据，比如JSON或XML，以及上传下载文件。

st=>start: NSURLSessionTask
e=>end: NSURLSessionUploadTask

op0=>operation: NSURLSessionTask
op1=>operation: NSURLSessionDataTask
op2=>operation: NSURLSessionDownloadTask
op3=>operation: NSURLSessionUploadTask
c0=>condition: download
st->c0
c0(no, left)->op1->op3
c0(yes)->op2(right)

当一个NSURLSessionDataTask完成时，它具有关联的数据，而一个NSURLSessionDownloadTask完成时，它具有一个已下载文件的临时文件路径。 NSURLSessionUploadTask 继承了 NSURLSessionDataTask，因为服务器响应一个上传请求时，往往伴随着相关联的数据。 所有任务均可撤销，也可以暂停和恢复。当一个下载任务被取消时，它可以选择创建恢复数据，然后可以传递给下一次新创建的下载任务，以便继续之前的下载。

不同于直接使用alloc-init‘d初始化方法，任务是由一个NSURLSession创建的。每个任务的构造方法都对应一个版本，有或者没有completionHandler属性，例如：–dataTaskWithRequest: 和 –dataTaskWithRequest:completionHandler:。这与NSURLConnection的 -sendAsynchronousRequest:queue:completionHandler:类似，通过指定completionHandler属性创建并使用一个隐含的委托，而不是使用任务的会话。在任何一种任务会话委托的默认行为需要被重写的情况下，这种不太方便的非completionHandler的变体将需要被使用。

##Constructors

iOS5中，NSURLConnection添加了sendAsynchronousRequest:queue:completionHandler:方法，这大大简化了一次性请求的使用，同时可以作为sendSynchronousRequest:returningResponse:error::的异步替代品。

NSURL *URL = [NSURL URLWithString:@"http://example.com"];
NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:URL];
 
[NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request
                                   queue:[NSOperationQueue mainQueue]
                       completionHandler:^(NSURLResponse *response, NSData *data, NSError *error) {
    
// ...
}];

NSURLSession与它的任务构造方法在此模式上迭代。在执行resume方法前，该任务对象为了进行进一步的配置而返回，而不是立即执行resume方法。

数据任务可以通过NSURL或NSURLRequest创建（前者是一个标准GET请求URL的快捷方式）.

NSURL *URL = [NSURL URLWithString:@"http://example.com"];
NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:URL];
 
NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithRequest:request
                                        completionHandler:
    ^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
        
// ...
    }];
 
[task resume];

上传任务也可以通过一个请求以及一个需要上传的本地文件的URL对应的NSData对象创建。

NSURL *URL = [NSURL URLWithString:@"http://example.com/upload"];
 NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:URL];
 NSData *data = ...;
 
 NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
 NSURLSessionUploadTask *uploadTask = [session uploadTaskWithRequest:request
                                                            fromData:data
                                                   completionHandler:
     ^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
         
// ...
     }];
 
 [uploadTask resume];

下载任务也需要一个请求，但不同之处在于它们的completionHandler。数据和上传任务在完成时立即返回，但下载任务将数据写入本地的临时文件。completionHandler有责任将文件从它的临时位置移动到一个永久位置，这个永久位置就是块的返回值。

NSURL *URL = [NSURL URLWithString:@"http://example.com/file.zip"];
 NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:URL];
 
 NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
 NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [session downloadTaskWithRequest:request
                                                         completionHandler:
    ^(NSURL *location, NSURLResponse *response, NSError *error) {
        NSString *documentsPath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) firstObject];
        NSURL *documentsDirectoryURL = [NSURL fileURLWithPath:documentsPath];
        return [documentsDirectoryURL URLByAppendingPathComponent:[[response URL] lastPathComponent]];
    }];
 
 [downloadTask resume];

##NSURLSession & NSURLConnection Delegate Methods

总体而言，NSURLSession的委托方法，是NSURLConnection的演化的十年中 ad-hoc 模式出现以来的一个显著改善。对于一个完整的概述，可以查看此映射表。

以下是一些具体的观察：

NSURLSession同时具有用来处理身份验证挑战会话和任务委托方法。这个会话的委托方法处理连接级别的问题，如服务器信任和客户端证书的评估，NTLM和Kerberos，而任务的委托处理以请求为基础的挑战，如Basic, Digest, 或者代理身份验证。

NSURLConnection由两个方法可以表明一个请求已经完成(NSURLConnectionDataDelegate -connectionDidFinishLoading: 和 NSURLConnectionDelegate -connection:didFailWithError:)，而NSURLSession只有一个委托方法(NSURLSessionTaskDelegate -URLSession:task:didCompleteWithError:)。

与NSURLConnection使用的 long long类型相比，委托方法指定在NSURLSession中一定数量的字节传输使用int64_t类型的参数。

NSURLSession在Foundation框架对于委托方法的completionHandler:参数使用上 ，引入了一种新的模式。这允许委托方法可以安全地在主线程以非阻塞方式运行；委托可以简单地在后台运行dispatch_async ，然后在完成时调用completionHandler。同时，它可以有效地拥有多个返回值，不需要使用笨拙的参数指针。就NSURLSessionTaskDelegate的URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler:方法而言，completionHandler接受两个参数：身份验证质询的处理（ the authentication challenge disposition）以及需用使用的证书（如果适用）。

想要查看更多关于会话任务的信息，可以查看 WWDC Session 705: “What’s New in Foundation Networking”
##NSURLSessionConfiguration

NSURLSessionConfiguration对象用于初始化NSURLSession对象。展开请求级别中与NSMutableURLRequest相关的可供选择的方案，我们可以看到NSURLSessionConfiguration对于会话如何产生请求，提供了相当多的控制和灵活性。从网络访问性能，到cookie，安全性，缓存策略，自定义协议，启动事件设置，以及用于移动设备优化的几个新属性，你会发现你一直在寻找的，正是NSURLSessionConfiguration。

会话在初始化时复制它们的配置，NSURLSession有一个只读的配置属性，使得该配置对象上的变化对这个会话的政策无效。配置在初始化时被读取一次，之后都是不会变化的。

##Constructors

NSURLSessionConfiguration有三个类构造函数，这很好地说明了NSURLSession是为不同的用例而设计的。

+ defaultSessionConfiguration:返回标准配置，这实际上与NSURLConnection的网络协议栈是一样的，具有相同的共享NSHTTPCookieStorage，共享NSURLCache和共享NSURLCredentialStorage。

+ ephemeralSessionConfiguration:返回一个预设配置，没有持久性存储的缓存，Cookie或证书。这对于实现像秘密浏览功能的功能来说，是很理想的。

+ backgroundSessionConfiguration:独特之处在于，它会创建一个后台会话。后台会话不同于常规的，普通的会话，它甚至可以在应用程序挂起，退出，崩溃的情况下运行上传和下载任务。初始化时指定的标识符，被用于向任何可能在进程外恢复后台传输的守护进程提供上下文。

想要查看更多关于后台会话的信息，可以查看WWDC Session 204: “What’s New with Multitasking”

##Properties

NSURLSessionConfiguration拥有20个属性。熟练掌握这些属性的用处，将使应用程序充分利用其网络环境。

##General

HTTPAdditionalHeaders指定了一组默认的可以设置出站请求的数据头。这对于跨会话共享信息，如内容类型，语言，用户代理，身份认证，是很有用的。

NSString *userPasswordString = [NSString stringWithFormat:@"%@:%@", user, password];
NSData * userPasswordData = [userPasswordString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSString *base64EncodedCredential = [userPasswordData base64EncodedStringWithOptions:0];
NSString *authString = [NSString stringWithFormat:@"Basic: %@", base64EncodedCredential];
NSString *userAgentString = @"AppName/com.example.app (iPhone 5s; iOS 7.0.2; Scale/2.0)";
 
configuration.HTTPAdditionalHeaders = @{@"Accept": @"application/json",
                                        @"Accept-Language": @"en",
                                        @"Authorization": authString,
                                        @"User-Agent": userAgentString};

networkServiceType对标准的网络流量，网络电话，语音，视频，以及由一个后台进程使用的流量进行了区分。大多数应用程序都不需要设置这个。

allowsCellularAccess 和 discretionary 被用于节省通过蜂窝连接的带宽。建议在使用后台传输的时候，使用discretionary属性，而不是allowsCellularAccess属性，因为它会把WiFi和电源可用性考虑在内。

timeoutIntervalForRequest 和 timeoutIntervalForResource指定了请求以及该资源的超时时间间隔。许多开发人员试图使用timeoutInterval去限制发送请求的总时间，但这误会了timeoutInterval的意思：报文之间的时间。timeoutIntervalForResource实际上提供了整体超时的特性，这应该只用于后台传输，而不是用户实际上可能想要等待的任何东西。

HTTPMaximumConnectionsPerHost 是 Foundation 框架中URL加载系统的一个新的配置选项。它曾经被用于NSURLConnection管理私人连接池。现在有了NSURLSession，开发者可以在需要时限制连接到特定主机的数量。

HTTPShouldUsePipelining 也出现在NSMutableURLRequest，它可以被用于开启HTTP管道，这可以显着降低请求的加载时间，但是由于没有被服务器广泛支持，默认是禁用的。

sessionSendsLaunchEvents 是另一个新的属性，该属性指定该会话是否应该从后台启动。

connectionProxyDictionary指定了会话连接中的代理服务器。同样地，大多数面向消费者的应用程序都不需要代理，所以基本上不需要配置这个属性。

关于连接代理的更多信息可以在 CFProxySupport Reference 找到。

##Cookie Policies

HTTPCookieStorage 是被会话使用的cookie存储。默认情况下，NSHTTPCookieShorage的+ sharedHTTPCookieStorage会被使用，这与NSURLConnection是相同的。

HTTPCookieAcceptPolicy 决定了该会话应该接受从服务器发出的cookie的条件。

HTTPShouldSetCookies 指定了请求是否应该使用会话HTTPCookieStorage的cookie。

##Security Policies

URLCredentialStorage 是会话使用的证书存储。默认情况下，NSURLCredentialStorage 的+ sharedCredentialStorage 会被使用使用，这与NSURLConnection是相同的。

TLSMaximumSupportedProtocol 和 TLSMinimumSupportedProtocol 确定是否支持SSLProtocol版本的会话。

##Caching Policies

URLCache 是会话使用的缓存。默认情况下，NSURLCache 的+ sharedURLCache 会被使用，这与NSURLConnection是相同的。

requestCachePolicy 指定了一个请求的缓存响应应该在什么时候返回。这相当于NSURLRequest 的-cachePolicy方法。

##Custom Protocols

protocolClasses是注册NSURLProtocol类的特定会话数组。

##总结

iOS 7 和 Mac OS X 10.9 Mavericks 中URL加载系统的变化，是NSURLConnection的一个深思熟虑而自然的进化。总体而言，Foundation框架团队做出了令人惊讶的工作，他们研究并预测了移动开发者现有的和新兴的用例，创造了能够满足日常任务的， 真正有用的APIs。

就可组合性和可扩展性而言，尽管在会话任务的体系结构中，某些决定是一种倒退，NSURLSession仍然可以很好地作为更高级别的网络功能的一个基础。

本文转载:From NSURLConnection to NSURLSession 作者:Mattt Thompson

SDWebImage托管在github上。https://github.com/rs/SDWebImage
这个类库提供一个UIImageView类别以支持加载来自网络的远程图片。具有缓存管理、异步下载、同一个URL下载次数控制和优化等特征。
使用示范的代码：
UITableView使用UIImageView+WebCache类（基本应用，UIImageView的一个category）
前提#import导入UIImageView+WebCache.h文件，然后在tableview的cellForRowAtIndexPath：方法下：

 - (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
     static NSString *MyIdentifier = @"MyIdentifier";
     UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:MyIdentifier];
    if (cell == nil) {
         cell = [[[UITableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleDefault reuseIdentifier:MyIdentifier] autorelease];
     }
// Here we use the new provided setImageWithURL: method to load the web image
    [cell.imageView setImageWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://www.domain.com/path/to/image.jpg"] placeholderImage:[UIImage imageNamed:@"placeholder.png"]];
    cell.textLabel.text = @"My Text";
    return cell;
 }

基本代码：

[imageView setImageWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://www.domain.com/path/image.jpg"]];

使用SDWebImageManager类：可以进行一些异步加载的工作。

SDWebImageManager *manager = [SDWebImageManager sharedManager];
UIImage *cachedImage = [manager imageWithURL:url]; // 将需要缓存的图片加载进来
if (cachedImage) {
      // 如果Cache命中，则直接利用缓存的图片进行有关操作
      // Use the cached image immediatly
} else {
      // 如果Cache没有命中，则去下载指定网络位置的图片，并且给出一个委托方法
      // Start an async download
     [manager downloadWithURL:url delegate:self];
}

当然你的类要实现SDWebImageManagerDelegate协议，并且要实现协议的webImageManager:didFinishWithImage:方法。

// 当下载完成后，调用回调方法，使下载的图片显示
- (void)webImageManager:(SDWebImageManager *)imageManager didFinishWithImage:(UIImage *)image {
    // Do something with the downloaded image
}

##独立的异步图像下载
可能会单独用到异步图片下载，则一定要用downloaderWithURL:delegate:来建立一个SDWebImageDownloader实例。

downloader = [SDWebImageDownloader downloaderWithURL:url delegate:self];

这样SDWebImageDownloaderDelegate协议的方法imageDownloader:didFinishWithImage:被调用时下载会立即开始并完成。

##独立的异步图像缓存
SDImageCache类提供一个创建空缓存的实例，并用方法imageForKey:来寻找当前缓存。

UIImage *myCachedImage = [[SDImageCache sharedImageCache] imageFromKey:myCacheKey];

存储一个图像到缓存是使用方法storeImage: forKey:

[[SDImageCache sharedImageCache] storeImage:myImage forKey:myCacheKey];

默认情况下，图像将被存储在内存缓存和磁盘缓存中。如果仅仅是想内存缓存中，要使用storeImage:forKey:toDisk:方法的第三个参数带一负值
来替代。

SDWebImage 支持异步的图片下载+缓存，提供了UIImageView+WebCacha的 category，方便使用。纪录一下 SDWebImage 加载图片的流程。
入口 setImageWithURL:placeholderImage:options: 会先把 placeholderImage 显示，然后 SDWebImageManager 根据 URL 开始处理图片。
进入 SDWebImageManager-downloadWithURL:delegate:options:userInfo:，交给 SDImageCache 从缓存查找图片是否已经下载 queryDiskCacheForKey:delegate:userInfo:.
先从内存图片缓存查找是否有图片，如果内存中已经有图片缓存，SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo: 到 SDWebImageManager。 SDWebImageManagerDelegate 回调 webImageManager:didFinishWithImage: 到 UIImageView+WebCache 等前端展示图片。
如果内存缓存中没有，生成 NSInvocationOperation 添加到队列开始从硬盘查找图片是否已经缓存。
根据 URLKey 在硬盘缓存目录下尝试读取图片文件。这一步是在 NSOperation 进行的操作，所以回主线程进行结果回调 notifyDelegate:。
如果上一操作从硬盘读取到了图片，将图片添加到内存缓存中（如果空闲内存过小，会先清空内存缓存）。SDImageCacheDelegate 回调 imageCache:didFindImage:forKey:userInfo:。进而回调展示图片。
如果从硬盘缓存目录读取不到图片，说明所有缓存都不存在该图片，需要下载图片，回调 imageCache:didNotFindImageForKey:userInfo:。
共享或重新生成一个下载器 SDWebImageDownloader 开始下载图片。
图片下载由NSURLConnection 来做，实现相关 delegate 来判断图片下载中、下载完成和下载失败。
connection:didReceiveData: 中利用 ImageIO 做了按图片下载进度加载效果。
connectionDidFinishLoading: 数据下载完成后交给 SDWebImageDecoder 做图片解码处理。
图片解码处理在一个 NSOperationQueue 完成，不会拖慢主线程 UI。如果有需要对下载的图片进行二次处理，最好也在这里完成，效率会好很多。
在主线程 notifyDelegateOnMainThreadWithInfo: 宣告解码完成，imageDecoder:didFinishDecodingImage:userInfo: 回调给 SDWebImageDownloader。 imageDownloader:didFinishWithImage: 回调给 SDWebImageManager 告知图片下载完成。
通知所有的 downloadDelegates 下载完成，回调给需要的地方展示图片。
将图片保存到 SDImageCache 中，内存缓存和硬盘缓存同时保存。写文件到硬盘也在以单独 NSInvocationOperation 完成，避免拖慢主线程。
SDImageCache 在初始化的时候会注册一些消息通知，在内存警告或退到后台的时候清理内存图片缓存，应用结束的时候清理过期图片。
SDWI 也提供了 UIButton+WebCache 和 MKAnnotationView+WebCache，方便使用。
SDWebImagePrefetcher 可以预先下载图片，方便后续使用。
##SDWebImage库的作用：
通过对UIImageView的类别扩展来实现异步加载替换图片的工作。
主要用到的对象：
1、UIImageView (WebCache)类别，入口封装，实现读取图片完成后的回调
2、SDWebImageManager，对图片进行管理的中转站，记录那些图片正在读取。
向下层读取Cache（调用SDImageCache），或者向网络读取对象（调用SDWebImageDownloader） 。
实现SDImageCache和SDWebImageDownloader的回调。
3、SDImageCache，根据URL的MD5摘要对图片进行存储和读取（实现存在内存中或者存在硬盘上两种实现）
实现图片和内存清理工作。
4、SDWebImageDownloader，根据URL向网络读取数据（实现部分读取和全部读取后再通知回调两种方式）
其他类：
SDWebImageDecoder，异步对图像进行了一次解压⋯⋯
目前不明白为什么要做这么道工序。（现在清楚了，功能解释见下文）
##有趣的点：

1. SDImageCache是怎么做数据管理的?

SDImageCache分两个部分，一个是内存层面的，一个是硬盘层面的。
内存层面的相当是个缓存器，以Key-Value的形式存储图片。当内存不够的时候会清除所有缓存图片。
用搜索文件系统的方式做管理，文件替换方式是以时间为单位，剔除时间大于一周的图片文件。
当SDWebImageManager向SDImageCache要资源时，先搜索内存层面的数据，如果有直接返回，没有的话去访问磁盘，将图片从磁盘读取出来，然后做Decoder，将图片对象放到内存层面做备份，再返回调用层。
2. 为啥必须做Decoder?

通过这个博客：http://www.cocoanetics.com/2011/10/avoiding-image-decompression-sickness/
现在明白了，由于UIImage的imageWithData函数是每次画图的时候才将Data解压成ARGB的图像，
所以在每次画图的时候，会有一个解压操作，这样效率很低，但是只有瞬时的内存需求。
为了提高效率通过SDWebImageDecoder将包装在Data下的资源解压，然后画在另外一张图片上，这样这张新图片就不再需要重复解压了。
这种做法是典型的空间换时间的做法。

所以为了设置一个不被UI干扰的Timer，我们需要手动创建一个Timer，然后使用NSRunLoop的addTimer:forMode:方法来把Timer按照指定模式加入到Run Loop中。这里使用的模式是：NSRunLoopCommonModes，这个模式等效于NSDefaultRunLoopMode和NSEventTrackingRunLoopMode的结合。（参考Apple文档）

参考代码：

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"主线程 %@", [NSThread currentThread]);
    //创建Timer
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(timer_callback) userInfo:nil repeats:YES];
    //使用NSRunLoopCommonModes模式，把timer加入到当前Run Loop中。
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

//timer的回调方法
- (void)timer_callback
{
    NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
}

输出：

主线程 <NSThread: 0x71501e0>{name = (null), num = 1}
Timer <NSThread: 0x71501e0>{name = (null), num = 1}
Timer <NSThread: 0x71501e0>{name = (null), num = 1}
Timer <NSThread: 0x71501e0>{name = (null), num = 1}

##2. NSThread和Timer
上面讲的NSRunLoopCommonModes和Timer中有一个问题，这个Timer本质上是在当前线程的Run Loop中循环执行的，因此Timer的回调方法不是在另一个线程的。那么怎样在真正的多线程环境下运行一个Timer呢？

可以先试试NSThread。同上，我们还是会把Timer加到Run Loop中，只不过这个是在另一个线程中，因此我们需要手动执行Run Loop（通过NSRunLoop的run方法），同时注意在新的线程执行中加入@autoreleasepool。

完整代码如下：

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"主线程 %@", [NSThread currentThread]);
    
    //创建并执行新的线程
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(newThread) object:nil];
    [thread start];
}

- (void)newThread
{
    @autoreleasepool
    {
        //在当前Run Loop中添加timer，模式是默认的NSDefaultRunLoopMode
        [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(timer_callback) userInfo:nil repeats:YES];
        //开始执行新线程的Run Loop
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

//timer的回调方法
- (void)timer_callback
{
    NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
}

输出：

主线程 <NSThread: 0x7118800>{name = (null), num = 1}
Timer <NSThread: 0x715c2e0>{name = (null), num = 3}
Timer <NSThread: 0x715c2e0>{name = (null), num = 3}
Timer <NSThread: 0x715c2e0>{name = (null), num = 3}

##3. GCD中的Timer

GCD中的Timer应该是最灵活的，而且是多线程的。GCD中的Timer是靠Dispatch Source来实现的。

因此先需要声明一个dispatch_source_t本地变量：

@interface ViewController ()
{
    dispatch_source_t _timer;
}

接着通过dispatch_source_create函数来创建一个专门的Dispatch Source，接着通过dispatch_source_set_timer函数来设置Timer的参数，注意这里的时间参数有些蛋疼。

开始时间的类型是dispatch_time_t，最好用dispatch_time或者dispatch_walltime函数来创建dispatch_time_t对象。如果需要Timer立即执行，可以传入dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 0)。

internal和leeway参数分别表示Timer的间隔时间和精度。类型都是uint64_t。间隔时间的单位竟然是纳秒。可以借助预定义的NSEC_PER_SEC宏，比如如果间隔时间是两秒的话，那interval参数就是：2 * NSEC_PER_SEC。

leeway就是精度参数，代表系统可以延时的时间间隔，最高精度当然就传0。

然后通过dispatch_source_set_event_handler函数来设置Dispatch Source的事件回调，这里当然是使用Block了。

最后所有dispatch_source_t创建后默认都是暂停状态的，所以必须通过dispatch_resume函数来开始事件监听。这里就代表着开始Timer。

完整代码：

NSLog(@"主线程 %@", [NSThread currentThread]);
//间隔还是2秒
uint64_t interval = 2 * NSEC_PER_SEC;
//创建一个专门执行timer回调的GCD队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("my queue", 0);
//创建Timer
_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
//使用dispatch_source_set_timer函数设置timer参数
dispatch_source_set_timer(_timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 0), interval, 0);
//设置回调
dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^()
{
    NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
});
//dispatch_source默认是Suspended状态，通过dispatch_resume函数开始它
dispatch_resume(_timer);

输出：

主线程 <NSThread: 0x711fab0>{name = (null), num = 1}
Timer <NSThread: 0x713a380>{name = (null), num = 3}
Timer <NSThread: 0x713a380>{name = (null), num = 3}
Timer <NSThread: 0x713a380>{name = (null), num = 3}

转载:iOS: NSTimer使用小记