学习Okio的优化思想

Android学习笔记

目录

  1. 简介
  2. Okio简单demo
  3. 核心类
    1. 结论
  4. Buffer详解
    1. 两个优化小细节
    2. 两个疑问
  5. 其他优化
    1. ByteString
    2. Timeout
  6. 总结
  7. 参考

简介

Okio是由Square公司开发并开源的java IO组件库，最初用于其开发的HTTP客户端OkHttp的底层IO封装，从Android 4.4起，HttpURLConnection底层实现采用Okhttp，Okio组件也被开发者所认可。根据GitHub介绍，该组件定位是：

Okio is a new library that complements java.io and java.nio to make it much easier to access, store, and process your data.

我们主要是通过源码分析学习其优化的思想。

Okio简单demo

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// inputStream  : 输入
// outputStream : 输出
try (BufferedSource source = Okio.buffer(Okio.source(inputStream));
     BufferedSink sink = Okio.buffer(HashingSink.md5(Okio.sink(outputStream)))
) {
    sink.writeAll(source);
    sink.flush();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

核心类

结论

  1. Source/Sink类似于Java的InputStream和OutputStream，且没有区分字节流和字符流，类图直观感觉是比Java IO简洁

  2. Java IO使用装饰器模式，导致各种IO类比较臃肿，Okio将常用方法封装在BufferedSource/BufferedSink接口中，把底层字节流直接加工成需要的数据类型，摒弃Java IO中各种输入流和输出流的嵌套模式；但Java IO装饰器模式优点是根据各种情况可以选择最优方式，Okio只是针对大多数场景进行封装，使用方便。

  3. 以输入流Source为例，数据流程如下：

    (1) Okio#source(InputStream)最终会调用Okio#(InputStream, Timeout)，实现了InputStream –> Buffer

    (2) Okio#buffer(Source)会创建RealBufferedSource对象，该对象包括(1)中构建的source和一个Buffer，该Buffer就是(1)中Buffer

    (3) 数据读取最终是Buffer对象的读取，也就是说先把InputStream数据放入Buffer对象，然后从Buffer对象读取；如果数据已经预先在Buffer中，则减少一次IO

    (4) Buffer好处是：Buffer对象是以数据块Segment(下面会分析)从InputStream读取数据的，相比单个字节读取来说，效率会有一定提高，一种空间换时间的策略

  4. 扩展性： Okio实现了透明Gzip和Hash编码的IO，以输入流为例，读取Gzip输入流只需如下构建:

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    BufferedSource source = Okio.buffer(new GzipSource(Okio.source(inputStream)));

通过装饰器模式实现，当前只实现了Gzip和常用Hash，因其本身是作为HTTP客户端的IO组件，支持这些常用编码。其对应输入流类图如下：

如果有新编码需求，可继承Source进行扩展，总之，装饰器模式使其扩展性还是不错的

Buffer详解

Buffer维护Segment组成的双向链表，Segment存储底层数据(byte数组)；提供SegmentPool用于快速分配和回收Segment节点，每个Segment底层byte数组大小为8192，而SegmentPool暂设定为8个Segment。每个Segment的pos表示可读byte坐标，limit表示可写byte坐标，系统维护这两个变量。使用Segment维护底层数据的好处：

  1. 一定程度上提高IO吞吐量

  2. 如果两个线程之间数据移动时，只需移动对应Segment和少量数据copy即可

考虑Okio最初是作为HTTP客户端底层的IO封装，而HTTP客户端不同线程间数据移动是非常常见的，所以这部分优化对HTTP客户端整体性能提升是比较明显的。

两个优化小细节

目标是：尽量保证Segment有效数据量多且占用个数少，同时减少底层字节数组copy。

两个疑问

SegmentPool会减少内存的多次分配，个人感觉当前设定8个Segment会不会浪费资源；当前单个Segment大小选择8KB，如果选择linux默认页大小(4KB)会不会更好一点？

其他优化

ByteString

本质是一个持有byte数组和对应utf8编码String的类，提供字符串常见操作和各种编码方法(hex，base64等)，缓存utf-8字符串可有效提高utf-8编解码效率，更适用于网络传输。

Timeout

Java原生IO并没有提供超时机制，尤其向Socket写数据时由于网络问题会长时间阻塞，所以Okio针对IO本身提供超时机制，主要提供两种机制：同步和异步机制，分别由Timeout和AsyncTimeout实现，示意图如下：

提供超时机制是对Java IO进行补充，尤其异步超时机制对于Socket编程非常友好

总结

Okio组件是针对HTTP客户端场景对Java I/O进行的优化，使用更加便捷，app中一般IO操作也可使用，尤其是其提供很便捷的加解密、压缩解压效果。

参考

  1. https://github.com/square/okio