URLSession — คืออะไร, API เครือข่าย และทำงานอย่างไรใน iOS

URLSession คืออะไร?

URLSession คือ API สำหรับการดำเนินการเครือข่ายที่ Apple นำเสนอใน iOS 7 และ macOS 10.9 มันแทนที่ NSURLConnection และให้โมเดลที่ยืดหยุ่นและทรงพลังมากขึ้นสำหรับการทำงานกับเครือข่าย ไลบรารีรองรับ HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3 และ WebSocket รวมถึงเซสชันพื้นหลังสำหรับการโหลดข้อมูล

ข้อได้เปรียบหลักของ URLSession เหนือ NSURLConnection เดิมคือการรองรับการเชื่อมต่อพร้อมกันหลายรายการผ่านเซสชันเดียว การกำหนดค่าที่ปรับแต่งได้ และความสามารถในการหยุดและดำเนินการดาวน์โหลดต่อ เซสชัน รวมกลุ่มงานเครือข่ายเข้ากับการตั้งค่าร่วมกัน: การแคช, นโยบายคุกกี้, การหมดเวลา, ใบรับรอง TLS

ใน iOS, URLSession ทำงานกับแคช DNS ของระบบ, การจัดการพลังงาน และกระบวนการพื้นหลัง เมื่อแอปถูกย่อ ระบบสามารถโหลดข้อมูลต่อผ่านเซสชันพื้นหลัง และเมื่อเสร็จสิ้น จะแจ้งให้แอปทราบผ่านตัวจัดการการเสร็จสิ้น เซสชันพื้นหลังมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการดาวน์โหลดไฟล์ขนาดใหญ่ การอัปเดตเนื้อหา และการซิงโครไนซ์ข้อมูลในแอปพลิเคชันเอกสารและสื่อ การทำงานกับเซสชันพื้นหลัง คุณต้องใช้งาน URLSessionDelegate และส่งตัวระบุการกำหนดค่าเมื่อสร้างเซสชัน — ระบบใช้ตัวระบุนี้เพื่อกู้คืนเซสชันหลังจากรีสตาร์ทแอป

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ URLSession คือการรองรับ HTTP/2 และ HTTP/3 การมัลติเพล็กซ์ HTTP/2 ช่วยให้ส่งคำขอหลายรายการผ่านการเชื่อมต่อ TCP เดียว ลดความหน่วงและภาระของเซิร์ฟเวอร์ HTTP/3 ซึ่งใช้โปรโตคอล QUIC บน UDP ให้การสร้างการเชื่อมต่อที่รวดเร็วยิ่งขึ้นโดยไม่ต้องมีการจับมือ TCP

สถาปัตยกรรม URLSession

สถาปัตยกรรม URLSession ประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: การกำหนดค่าเซสชัน, เซสชันเอง, และงาน แต่ละองค์ประกอบรับผิดชอบด้านปฏิสัมพันธ์เครือข่ายของตนเอง และการรวมกันของพวกมันกำหนดพฤติกรรมของแอปพลิเคชันเมื่อทำงานกับเครือข่าย

URLSessionConfiguration

การกำหนดค่ากำหนดพารามิเตอร์เซสชัน — จากการหมดเวลาถึงนโยบายการแคช มีสามประเภท: .default (มาตรฐานพร้อมแคชดิสก์), .ephemeral (ไม่บันทึกแคชและคุกกี้) และ .background (สำหรับดาวน์โหลดพื้นหลัง) ในการกำหนดค่า คุณสามารถระบุจำนวนการเชื่อมต่อสูงสุดต่อโฮสต์, การหมดเวลาของคำขอและทรัพยากร, นโยบาย TLS และการตั้งค่าพร็อกซี

ประเภทของ URLSessionTask

URLSessionTask เป็นคลาสพื้นฐานสำหรับการดำเนินการเครือข่ายทั้งหมด คลาสย่อยหลักคือ: URLSessionDataTask สำหรับคำขอ GET และ POST ที่ส่งคืนข้อมูลในหน่วยความจำ, URLSessionDownloadTask สำหรับดาวน์โหลดไฟล์ไปยังดิสก์, URLSessionUploadTask สำหรับอัปโหลดไฟล์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ และ URLSessionWebSocketTask สำหรับทำงานกับ WebSocket ตั้งแต่ iOS 13

ตัวแทนของ URLSession

ตัวแทนเซสชันรับเหตุการณ์เกี่ยวกับความคืบหน้าของงาน: การรับข้อมูล, การดาวน์โหลดเสร็จสิ้น, ข้อผิดพลาดการยืนยันตัวตน, การเปลี่ยนเส้นทาง URLSessionDelegate และโปรโตคอลย่อยอนุญาตให้สกัดกั้นใบรับรอง TLS ระหว่างการยืนยันตัวตน, จัดการการแคชคำตอบผ่าน URLCache และติดตามความคืบหน้าการดาวน์โหลดไฟล์ขนาดใหญ่ อีกทางเลือกหนึ่ง สามารถใช้ closures (ตัวจัดการการเสร็จสิ้น) สำหรับกรณีง่าย ๆ ที่ไม่จำเป็นต้องจัดการเหตุการณ์ระหว่างกลาง

วิธีทำคำขอด้วย URLSession

ขั้นตอนการทำงานพื้นฐานกับ URLSession เป็นดังนี้: สร้างการกำหนดค่า, สร้างเซสชันตามนั้น, จากนั้นผ่านเซสชันสร้างงานพร้อมคำขอ URL และเริ่มงาน มาดูตัวอย่างคำขอ GET ด้วย closure กัน รูปแบบนี้ใช้ในแอปพลิเคชัน iOS ส่วนใหญ่เพื่อดึงข้อมูลจาก REST API, โหลดรูปภาพ และโต้ตอบกับบริการคลาวด์

let url = URL(string: "https://api.example.com/users")!
let session = URLSession.shared
let task = session.dataTask(with: url) { data, response, error in
    guard let data = data, error == nil else {
        print("Error: \(error!.localizedDescription)")
        return
    }
    if let json = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data) {
        print("JSON: \(json)")
    }
}
task.resume()

ตัวอย่างใช้ URLSession.shared — ซิงเกิลตันที่มีการกำหนดค่า .default สำหรับคำขออย่างง่าย dataTask สร้างการดำเนินการแบบไม่พร้อมกันแต่ไม่ได้เริ่มต้น — คุณต้องเรียก resume() closure ทำงานหลังจากคำขอเสร็จสิ้นและส่งคืน data, response หรือ error สำหรับเซสชันที่กำหนดเองกับการกำหนดค่าของคุณเอง ใช้ตัวเริ่มต้น URLSession(configuration:) ซึ่งอนุญาตให้ตั้งค่านโยบายการแคช, การหมดเวลา, การเชื่อมต่อสูงสุด, ส่วนหัว HTTP เริ่มต้น และการตั้งค่าพร็อกซีสำหรับงานเซสชันทั้งหมด วิธีการนี้ให้คุณควบคุมพฤติกรรมเครือข่ายในแอปพลิเคชันของคุณได้อย่างสมบูรณ์

การดาวน์โหลดไฟล์ผ่าน URLSession

URLSession รองรับการดาวน์โหลดไฟล์ด้วยความสามารถในการหยุดและดำเนินการต่อ รวมถึงการดาวน์โหลดพื้นหลัง DownloadTask บันทึกไฟล์ไปยังไดเรกทอรีชั่วคราว และใน closure การเสร็จสิ้น คุณต้องย้ายไปยังตำแหน่งถาวร

let url = URL(string: "https://example.com/file.zip")!
let session = URLSession(configuration: .default)
let task = session.downloadTask(with: url) { location, _, _ in
    guard let location = location else { return }
    let destination = FileManager.default.temporaryDirectory
        .appendingPathComponent("file.zip")
    try? FileManager.default.moveItem(at: location, to: destination)
}
task.resume()

พารามิเตอร์ location ใน closure ชี้ไปยังไฟล์ชั่วคราวที่ต้องย้าย มิฉะนั้นระบบจะลบมันหลังจากออกจาก closure เพื่อติดตามความคืบหน้า ให้ใช้ตัวแทน URLSessionDownloadDelegate กับเมธอด didWriteData ซึ่งส่งจำนวนไบต์ที่เขียนและขนาดไฟล์ทั้งหมด — ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อแสดงแถบความคืบหน้าในอินเทอร์เฟซผู้ใช้ เซสชันพื้นหลังกับ downloadTask อนุญาตให้ดาวน์โหลดต่อแม้หลังจากย่อแอป และเมื่อเสร็จสิ้น ระบบจะเรียกตัวจัดการใน AppDelegate

URLSession vs Alamofire

Alamofire คือไลบรารี Swift ที่สร้างบน URLSession ซึ่งให้อินเทอร์เฟซที่ประกาศมากขึ้น การเลือกระหว่าง API ดั้งเดิมและ Alamofire ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของโครงการและความชอบของทีม

สำหรับโครงการง่าย ๆ URLSession ก็เพียงพอและไม่เพิ่มการพึ่งพา Alamofire เหมาะสมในโครงการที่มีคำขอเครือข่ายจำนวนมาก การจัดการข้อผิดพลาดที่ซับซ้อน และต้องการไวยากรณ์ที่กระชับ ทั้งสองเทคโนโลยีใช้พื้นฐาน URLSessionConfiguration ร่วมกันและเข้ากันได้ เมื่อเลือก ให้พิจารณาว่า URLSession ถูกควบคุมโดย Apple อย่างสมบูรณ์และอัปเดตพร้อม iOS ในขณะที่ Alamofire ต้องการให้นักพัฒนาไลบรารีรักษาความเข้ากันได้กับเวอร์ชันระบบปฏิบัติการใหม่

ตัวอย่างโค้ด URLSession

Swift สมัยใหม่รองรับ async/await ซึ่งทำให้คำขอเครือข่ายอ่านง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับ closures มาดูคำขอ GET เดียวกันโดยใช้ไวยากรณ์แบบไม่พร้อมกัน

func fetchUsers() async throws -> [User] {
    let url = URL(string: "https://api.example.com/users")!
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
    let users = try JSONDecoder().decode([User].self, from: data)
    return users
}

เมธอด data(from:) พร้อมใช้งานตั้งแต่ iOS 15 และ macOS 12 มันส่งคืนทูเพิล (Data, URLResponse) และโยนข้อผิดพลาดเมื่อมีปัญหาเครือข่าย JSONDecoder กับโมเดล Codable จะดีซีเรียลไลซ์คำตอบโดยอัตโนมัติ — ซึ่งแทนที่ JSONSerialization ที่ยุ่งยากจากตัวอย่างก่อนหน้า

คำขอ POST พร้อมเนื้อหา JSON

สำหรับคำขอ POST พร้อมเนื้อหา JSON จะใช้ URLRequest ซึ่งคุณกำหนดค่าเมธอด, ส่วนหัว Content-Type และเนื้อหาคำขอเป็น Data Async/await ทำให้กระบวนการนี้กระชับและชัดเจน และการจัดการข้อผิดพลาดทำได้ง่ายผ่านบล็อก do-catch

func createUser(name: String) async throws -> User {
    var request = URLRequest(url: URL(string: "https://api.example.com/users")!)
    request.httpMethod = "POST"
    request.setValue("application/json", forHTTPHeaderField: "Content-Type")
    let body = try JSONEncoder().encode(["name": name])
    request.httpBody = body
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(for: request)
    return try JSONDecoder().decode(User.self, from: data)
}