URLSession — 是什么，网络 API 以及在 iOS 中如何工作

什么是 URLSession？

URLSession — 是 Apple 在 iOS 7 和 macOS 10.9 中引入的网络操作 API。它取代了 NSURLConnection，提供了更灵活、更强大的网络工作模型。该库支持 HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 和 WebSocket，以及用于数据下载的后台会话。

URLSession 相对于旧的 NSURLConnection 的主要优势——通过单一会话支持多个同时连接、可自定义配置以及暂停和恢复下载的能力。会话将一组网络任务与通用设置组合在一起：缓存、Cookie 策略、超时、TLS 证书。

在 iOS 中，URLSession 与系统 DNS 缓存、电源管理和后台进程协同工作。当应用最小化时，系统可以通过后台会话继续下载数据，并在完成后通过完成处理程序通知应用。后台会话对于下载大文件、更新内容以及同步处理文档和媒体文件的应用中的数据特别有用。要使用后台会话，需要实现 URLSessionDelegate 并在创建会话时传递配置标识符——系统在应用重启后使用此标识符来恢复会话。

URLSession 的一个重要优势是支持 HTTP/2 和 HTTP/3。HTTP/2 的多路复用允许通过单个 TCP 连接发送多个请求，从而减少延迟和服务器负载。基于 UDP 之上的 QUIC 协议的 HTTP/3，通过消除 TCP 握手实现更快速的连接建立。

URLSession 的架构

URLSession 的架构由三个关键组件组成：会话配置、会话本身和任务（tasks）。每个组件负责网络交互的一个方面，它们的组合决定了应用在网络工作时的行为。

URLSessionConfiguration

配置设置会话参数——从超时到缓存策略。有三种类型：.default（带磁盘缓存的标准配置）、.ephemeral（不保存缓存和 Cookie）和 .background（用于后台下载）。在配置中可以设置每个主机的最大连接数、请求和资源超时、TLS 策略和代理。

URLSessionTask 任务类型

URLSessionTask — 是所有网络操作的基类。主要子类：URLSessionDataTask 用于 GET 和 POST 请求，在内存中返回数据；URLSessionDownloadTask 用于下载文件到磁盘；URLSessionUploadTask 用于上传文件到服务器；URLSessionWebSocketTask 用于从 iOS 13 开始使用 WebSocket。

URLSession 委托

会话委托接收关于任务进度的事件：数据接收、下载完成、身份验证错误、重定向。URLSessionDelegate 及其子协议允许在身份验证时拦截 TLS 证书、通过 URLCache 管理响应缓存以及监控大文件下载进度。作为替代方案，在不需要处理中间事件的简单情况下，可以使用闭包（完成处理程序）。

如何使用 URLSession 发起请求

使用 URLSession 的基本场景如下：创建配置，基于配置创建会话，然后通过会话创建带有 URL 请求的任务，并启动任务。让我们分析一个带有闭包的 GET 请求示例。此模式在大多数 iOS 应用中用于从 REST API 获取数据、加载图像以及与云服务交互。

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("错误: \(error!.localizedDescription)")
        return
    }
    if let json = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data) {
        print("JSON: \(json)")
    }
}
task.resume()

在示例中使用 URLSession.shared — 一个带有 .default 配置的单例，用于简单请求。dataTask 创建一个异步操作，但不会启动它——必须调用 resume()。闭包在请求完成后执行，并返回 data、response 或 error。对于具有自定义配置的会话，使用 URLSession(configuration:) 初始化器，它允许为所有会话任务设置缓存策略、超时、最大连接数、默认 HTTP 标头和代理设置。这种方法可以完全控制应用中的网络行为。

通过 URLSession 下载文件

URLSession 支持具有暂停和恢复功能的文件下载，以及后台下载。DownloadTask 将文件保存到临时目录，在完成闭包中需要将其移动到永久位置。

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()

闭包中的 location 参数指向需要移动的临时文件，否则系统将在退出闭包后将其删除。为了跟踪进度，使用 URLSessionDownloadDelegate 委托及其 didWriteData 方法，该方法传递已写入的字节数和文件总大小——这些数据可用于在用户界面中显示进度条。带有 downloadTask 的后台会话允许在应用最小化后继续下载，完成后系统调用 AppDelegate 中的处理程序。

URLSession 与 Alamofire 对比

Alamofire — 是一个构建在 URLSession 之上的 Swift 库，提供更声明式的接口。原生 API 和 Alamofire 之间的选择取决于项目的复杂性和团队的偏好。

对于简单项目，URLSession 已经足够且不增加依赖。Alamofire 适用于具有大量网络请求、复杂错误处理和需要简洁语法的项目。这两种技术都使用共同的 URLSessionConfiguration 基础，并且相互兼容。在选择时需要考虑，URLSession 完全由 Apple 控制并随 iOS 更新，而 Alamofire 需要库开发者支持与新 OS 版本的兼容性。

URLSession 代码示例

现代 Swift 支持 async/await，这使得网络请求比闭包更易读。让我们看看使用异步语法的同一个 GET 请求。

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
}

data(from:) 方法从 iOS 15 和 macOS 12 开始可用。它返回一个元组 (Data, URLResponse)，并在网络问题时抛出错误。使用 Codable 模型的 JSONDecoder 自动反序列化响应——这取代了前面示例中繁琐的 JSONSerialization。

带 JSON 正文的 POST 请求

对于带 JSON 正文的 POST 请求，使用 URLRequest，在其中配置方法、Content-Type 标头和 Data 格式的请求正文。Async/await 使这个过程简洁明了，而错误处理通过 do-catch 块也很简单。

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)
}