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Objective-C中的Reachability网络状态监测

2021-06-024.6k 阅读

一、网络状态监测在应用开发中的重要性

在当今移动互联网时代，几乎所有的移动应用都依赖网络进行数据传输和功能实现。无论是获取最新的新闻资讯、在线播放视频，还是进行社交互动，网络状态的好坏直接影响着用户体验。对于开发者来说，实时了解设备的网络连接状态，并根据不同的网络情况做出相应的处理，是保证应用稳定性和流畅性的关键。

（一）提供良好用户体验

想象一下，当用户在使用一个视频播放应用时，应用在没有检测网络状态的情况下就尝试播放视频，结果却因为网络连接不佳而出现长时间的加载或者直接播放失败，这无疑会让用户感到沮丧。通过实时监测网络状态，应用可以在网络不佳时提示用户当前网络状况，或者自动切换到离线内容（如果有），从而提升用户体验。

（二）合理使用网络资源

不同的网络类型（如 Wi-Fi、蜂窝网络）在速度和流量消耗上存在差异。监测网络状态可以帮助应用在 Wi-Fi 网络下进行大量数据的下载和更新，而在蜂窝网络下则避免不必要的大文件传输，以节省用户的流量费用。例如，一款地图应用可以在 Wi-Fi 时下载完整的离线地图包，而在蜂窝网络下只更新关键的地图数据。

二、Objective-C 中网络状态监测的实现方式

在 Objective-C 开发中，有多种方式可以实现网络状态监测。其中，使用系统提供的 Reachability 类是一种常见且高效的方法。Reachability 类是苹果官方提供的用于检测网络连接状态的工具类，它可以检测设备是否连接到网络，以及连接的网络类型。

（一）获取 Reachability 类

在早期，Reachability 类并不是系统框架的一部分，开发者需要从苹果开发者网站下载相关代码并手动添加到项目中。不过，从 iOS 9 开始，SystemConfiguration 框架中已经包含了 Reachability 类，我们可以直接使用。

（二）导入相关框架

要使用 Reachability 类，我们需要导入 SystemConfiguration 框架。在 Xcode 项目中，选择项目导航栏中的项目，然后在 TARGETS 下的 Build Phases 中展开 Link Binary With Libraries，点击 + 号，搜索并添加 SystemConfiguration.framework。

（三）初始化 Reachability 对象

初始化 Reachability 对象有两种常见方式，一种是检测设备是否可达网络，另一种是检测特定主机是否可达。

1. 检测设备网络可达性

#import <SystemConfiguration/SystemConfiguration.h>
#import "Reachability.h"

// 检测设备网络可达性
Reachability *reachability = [Reachability reachabilityForInternetConnection];

上述代码创建了一个 Reachability 对象，用于检测设备是否可以连接到互联网。

2. 检测特定主机可达性

// 检测特定主机可达性
NSString *hostName = @"www.example.com";
Reachability *hostReachability = [Reachability reachabilityWithHostName:hostName];

这里通过指定主机名（如 www.example.com）来创建 Reachability 对象，用于检测该主机是否可达。

三、获取网络状态

（一）同步获取网络状态

Reachability 类提供了同步获取网络状态的方法。我们可以通过调用 currentReachabilityStatus 方法来获取当前的网络状态。网络状态以枚举值的形式返回，常见的枚举值有：

typedef NS_ENUM(SCNetworkReachabilityFlags, NetworkStatus) {
    NotReachable = 0,           // 没有网络连接
    ReachableViaWiFi,           // 通过 Wi-Fi 连接
    ReachableViaWWAN            // 通过蜂窝网络连接
};

示例代码如下：

NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
switch (status) {
    case NotReachable:
        NSLog(@"没有网络连接");
        break;
    case ReachableViaWiFi:
        NSLog(@"通过 Wi-Fi 连接");
        break;
    case ReachableViaWWAN:
        NSLog(@"通过蜂窝网络连接");
        break;
    default:
        break;
}

（二）异步获取网络状态

同步获取网络状态虽然简单直接，但可能会阻塞主线程，影响应用的响应性能。为了避免这种情况，我们可以使用异步方式获取网络状态。Reachability 类提供了注册通知的方式来异步监听网络状态变化。

1. 注册通知

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleNetworkChange:) name:kReachabilityChangedNotification object:nil];
[reachability startNotifier];

上述代码通过 NSNotificationCenter 注册了一个通知，当网络状态发生变化时，会调用 handleNetworkChange: 方法。同时，调用 startNotifier 方法开始监听网络状态变化。

2. 处理通知

- (void)handleNetworkChange:(NSNotification *)notification {
    Reachability *reachability = (Reachability *)notification.object;
    NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
    switch (status) {
        case NotReachable:
            NSLog(@"没有网络连接");
            break;
        case ReachableViaWiFi:
            NSLog(@"通过 Wi-Fi 连接");
            break;
        case ReachableViaWWAN:
            NSLog(@"通过蜂窝网络连接");
            break;
        default:
            break;
    }
}

在 handleNetworkChange: 方法中，我们首先获取通知的 object，即 Reachability 对象，然后通过 currentReachabilityStatus 方法获取当前网络状态，并根据不同状态进行相应处理。

四、详细解析 Reachability 内部实现原理

（一）SCNetworkReachability 基础

Reachability 类底层依赖于 SystemConfiguration 框架中的 SCNetworkReachability 函数和数据结构。SCNetworkReachability 是一个用于监测网络可达性的核心 API，它可以创建一个代表网络可达性的对象，并对其进行各种操作，如查询可达性状态、设置可达性变化的回调函数等。

（二）创建 SCNetworkReachability 对象

在 Reachability 类的初始化过程中，会根据不同的初始化方式创建相应的 SCNetworkReachability 对象。例如，当检测设备网络可达性时，会调用以下函数创建对象：

SCNetworkReachabilityRef SCNetworkReachabilityCreateWithName(CFAllocatorRef allocator, const char *hostname);

这里如果 hostname 为 NULL，则创建的对象用于检测设备是否可达网络。而当检测特定主机可达性时，hostname 会被设置为具体的主机名。

（三）查询可达性状态

Reachability 通过调用 SCNetworkReachabilityGetFlags 函数来查询网络可达性状态。该函数会返回一个 SCNetworkReachabilityFlags 类型的值，这个值包含了丰富的网络状态信息，如是否可达、是否通过 Wi-Fi 或蜂窝网络连接等。Reachability 类对这些标志进行解析，转化为我们前面提到的 NetworkStatus 枚举值。

（四）设置可达性变化回调

为了实现异步监听网络状态变化，Reachability 类利用 SCNetworkReachabilitySetCallback 函数设置一个回调函数。当网络状态发生变化时，系统会调用这个回调函数，然后 Reachability 类通过通知的方式将网络状态变化传递给应用层。

五、实际应用中的注意事项

（一）内存管理

在使用 Reachability 对象时，要注意内存管理。如果是手动创建的 Reachability 对象，在不需要使用时，应该调用 stopNotifier 方法停止监听，并释放对象。例如：

[reachability stopNotifier];
reachability = nil;

（二）多线程问题

虽然 Reachability 提供了异步监听网络状态变化的功能，但在处理网络状态变化的回调函数中，要注意多线程问题。因为网络状态变化的回调可能在后台线程触发，而更新 UI 等操作通常需要在主线程进行。例如，当检测到网络连接恢复时，需要显示一个提示框告知用户，这时就需要将更新 UI 的操作放在主线程中执行：

- (void)handleNetworkChange:(NSNotification *)notification {
    Reachability *reachability = (Reachability *)notification.object;
    NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
    if (status != NotReachable) {
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"网络连接恢复" message:@"网络已恢复，可以继续使用应用" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
            UIAlertAction *okAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"确定" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];
            [alertController addAction:okAction];
            [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
        });
    }
}

（三）蜂窝网络细分

在实际应用中，蜂窝网络又可以细分为不同的类型，如 2G、3G、4G、5G 等。虽然 Reachability 类本身没有直接提供细分蜂窝网络类型的功能，但我们可以通过其他方式获取更详细的蜂窝网络信息。例如，在 iOS 中可以使用 CTTelephonyNetworkInfo 类来获取蜂窝网络的详细信息：

#import <CoreTelephony/CTTelephonyNetworkInfo.h>
#import <CoreTelephony/CTCarrier.h>

CTTelephonyNetworkInfo *networkInfo = [[CTTelephonyNetworkInfo alloc] init];
CTCarrier *carrier = networkInfo.subscriberCellularProvider;
NSString *radioAccessTechnology = networkInfo.currentRadioAccessTechnology;
if ([radioAccessTechnology isEqualToString:CTRadioAccessTechnologyLTE]) {
    NSLog(@"当前为 4G 网络");
} else if ([radioAccessTechnology isEqualToString:CTRadioAccessTechnologyNRNSA] || [radioAccessTechnology isEqualToString:CTRadioAccessTechnologyNR]) {
    NSLog(@"当前为 5G 网络");
}

（四）网络状态变化频率

网络状态可能会频繁变化，特别是在设备移动过程中。在处理网络状态变化时，要避免过于频繁地执行某些操作，以免影响应用性能。例如，可以设置一个时间间隔，在短时间内多次收到相同的网络状态变化通知时，只处理一次。

@property (nonatomic, assign) NSTimeInterval lastNetworkChangeTime;

- (void)handleNetworkChange:(NSNotification *)notification {
    Reachability *reachability = (Reachability *)notification.object;
    NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
    NSTimeInterval currentTime = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
    if (currentTime - self.lastNetworkChangeTime > 1.0) {
        // 处理网络状态变化
        self.lastNetworkChangeTime = currentTime;
    }
}

六、结合项目实战案例分析

（一）案例背景

假设我们正在开发一个社交类应用，该应用需要实时获取用户的动态信息，并支持图片和视频的上传与下载。在这个应用中，网络状态监测至关重要，因为不同的网络状态会影响数据传输的策略。

（二）网络状态监测实现

  1. 初始化 Reachability 在应用启动时，初始化 Reachability 对象用于检测设备网络可达性：
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    self.reachability = [Reachability reachabilityForInternetConnection];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleNetworkChange:) name:kReachabilityChangedNotification object:nil];
    [self.reachability startNotifier];
    return YES;
}
  1. 处理网络状态变化 在 handleNetworkChange: 方法中，根据不同的网络状态调整应用的行为。例如，当网络连接断开时，暂停所有正在进行的数据传输任务，并提示用户网络连接已断开：
- (void)handleNetworkChange:(NSNotification *)notification {
    Reachability *reachability = (Reachability *)notification.object;
    NetworkStatus status = [reachability currentReachabilityStatus];
    switch (status) {
        case NotReachable:
            [self pauseAllDataTransfers];
            [self showNetworkDisconnectedAlert];
            break;
        case ReachableViaWiFi:
            [self resumeAllDataTransfers];
            break;
        case ReachableViaWWAN:
            [self resumeEssentialDataTransfers];
            break;
        default:
            break;
    }
}
  1. 数据传输策略调整 在 Wi-Fi 网络下，允许进行高清图片和视频的上传与下载，而在蜂窝网络下，只允许上传和下载低分辨率的图片和短视频，以节省流量。
- (void)uploadImage:(UIImage *)image {
    if ([self.reachability currentReachabilityStatus] == ReachableViaWiFi) {
        // 上传高清图片
    } else if ([self.reachability currentReachabilityStatus] == ReachableViaWWAN) {
        // 上传低分辨率图片
    }
}

（三）效果与总结

通过在社交应用中合理使用 Reachability 进行网络状态监测，并根据不同网络状态调整数据传输策略，大大提升了应用的用户体验。用户在网络不佳时不会因为长时间等待数据传输而感到烦躁，同时也避免了在蜂窝网络下不必要的流量消耗。在实际项目开发中，要根据应用的具体需求，灵活运用网络状态监测技术，优化应用性能。

七、与其他网络监测方案的对比

（一）AFNetworking 的网络监测

AFNetworking 是一个广泛使用的网络框架，它也提供了网络监测功能。AFNetworking 的网络监测是基于 Reachability 进行封装的，在使用上更加便捷。例如，使用 AFNetworking 进行网络监测可以这样实现：

AFNetworkReachabilityManager *manager = [AFNetworkReachabilityManager sharedManager];
[manager setReachabilityStatusChangeBlock:^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    switch (status) {
        case AFNetworkReachabilityStatusNotReachable:
            NSLog(@"没有网络连接");
            break;
        case AFNetworkReachabilityStatusReachableViaWiFi:
            NSLog(@"通过 Wi-Fi 连接");
            break;
        case AFNetworkReachabilityStatusReachableViaWWAN:
            NSLog(@"通过蜂窝网络连接");
            break;
        default:
            break;
    }
}];
[manager startMonitoring];

与直接使用 Reachability 相比，AFNetworking 的网络监测集成在网络框架中，对于使用 AFNetworking 进行网络请求的项目来说，使用起来更加方便。但如果项目不依赖 AFNetworking，直接使用 Reachability 可以减少依赖，降低项目的复杂度。

（二）第三方网络监测库对比

除了 AFNetworking，还有一些第三方网络监测库，如 Alamofire 也提供了网络监测功能。这些库在功能上与 Reachability 类似，但可能在易用性、性能优化等方面有所差异。例如，一些第三方库可能提供更丰富的网络状态回调方法，或者在网络状态变化的响应速度上进行了优化。然而，使用第三方库也意味着增加了项目的依赖，可能会带来潜在的兼容性问题。在选择网络监测方案时，需要综合考虑项目的规模、需求以及对依赖库的管理能力等因素。

八、未来网络状态监测的发展趋势

（一）更精准的网络状态感知

随着 5G 网络的普及以及物联网设备的增多，未来网络状态监测将需要更精准地感知网络的带宽、延迟、丢包率等详细信息。这将有助于应用根据更准确的网络状态进行更智能的决策，如动态调整视频播放的分辨率、优化数据传输的优先级等。

（二）跨平台统一监测

随着跨平台开发的趋势，开发者希望能够有一套统一的网络状态监测方案，可以在 iOS、Android 以及其他平台上使用。这将减少开发者在不同平台上重复开发网络监测功能的工作量，提高开发效率。

（三）与 AI 结合优化应用体验

未来，网络状态监测可能会与人工智能技术相结合。通过对历史网络状态数据和用户行为数据的分析，预测网络状态变化，并提前调整应用的行为，从而进一步优化用户体验。例如，当预测到网络即将变差时，提前缓存关键数据，以保证应用的流畅运行。

总之，网络状态监测在移动应用开发中始终占据着重要地位，随着技术的不断发展，其功能和应用场景也将不断拓展和深化。开发者需要紧跟技术趋势，不断优化应用的网络状态监测和处理机制，以提供更好的用户体验。