（图片来源自网络）
3）建立TLS连接，根据TLS版本不同有区别，常见的TLS1.2需要2-RTT。
Client Server
ClientHello -------->
ServerHello
Certificate*
ServerKeyExchange*
CertificateRequest*
<-------- ServerHelloDone
Certificate*
ClientKeyExchange
CertificateVerify*
[ChangeCipherSpec]
Finished -------->
[ChangeCipherSpec]
<-------- Finished
Application Data <-------> Application Data
TLS 1.2握手流程（来自 RFC 5246）
**注：**TLS1.3版本相比TLS1.2，支持0-RTT数据传输（可选，一般是1-RTT），但目前支持率比较低，用的很少。http1.0版本，每次http请求都需要建立一个tcp socket连接，请求完成后关闭连接。前置建立连接过程可能就会额外花费4-RTT，性能低下。 http1.1版本开始，http连接默认就是持久连接，可以复用，通过在报文头部中加上Connection:Close来关闭连接 。如果并行有多个请求，可能还是需要建立多个连接，当然我们也可以在同一个TCP连接上传输，这种情况下，服务端必须按照客户端请求的先后顺序依次回送结果。
**注：**http1.1默认所有的连接都进行了复用。然而空闲的持久连接也可以随时被客户端与服务端关闭。不发送Connection:Close不意味着服务器承诺连接永远保持打开。http2 更进一步，支持二进制分帧，实现TCP连接的多路复用，不再需要与服务端建立多个TCP连接了，同域名的多个请求可以并行进行。
（图片来源自网络）
还有个容易被忽视的是，TCP有拥塞控制，建立连接后有慢启动过程（根据网络情况一点一点的提高发送数据包的数量，前面是指数级增长，后面变成线性），复用连接可以避免这个慢启动过程，快速发包。
public final class ConnectInterceptor implements Interceptor {
@Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException {
RealInterceptorChain realChain = (RealInterceptorChain) chain;
Request request = realChain.request();
StreamAllocation streamAllocation = realChain.streamAllocation();
// We need the network to satisfy this request. Possibly for validating a conditional GET.
boolean doExtensiveHealthChecks = !request.method().equals("GET");
HttpCodec httpCodec = streamAllocation.newStream(client, chain, doExtensiveHealthChecks);
RealConnection connection = streamAllocation.connection();
return realChain.proceed(request, streamAllocation, httpCodec, connection);
}
}
RealConnection即为后面使用的connection，connection生成相关逻辑在StreamAllocation类中；
public HttpCodec newStream(
OkHttpClient client, Interceptor.Chain chain, boolean doExtensiveHealthChecks) {
...
RealConnection resultConnection = findHealthyConnection(connectTimeout, readTimeout,
writeTimeout, pingIntervalMillis, connectionRetryEnabled, doExtensiveHealthChecks);
HttpCodec resultCodec = resultConnection.newCodec(client, chain, this);
...
}
private RealConnection findHealthyConnection(int connectTimeout, int readTimeout,
int writeTimeout, int pingIntervalMillis, boolean connectionRetryEnabled,
boolean doExtensiveHealthChecks) throws IOException {
while (true) {
RealConnection candidate = findConnection(connectTimeout, readTimeout, writeTimeout,
pingIntervalMillis, connectionRetryEnabled);
...
return candidate;
}
}
/**
* Returns a connection to host a new stream. This prefers the existing connection if it exists,
* then the pool, finally building a new connection.
*/
private RealConnection findConnection(int connectTimeout, int readTimeout, int writeTimeout,
int pingIntervalMillis, boolean connectionRetryEnabled) throws IOException {
...
// 尝试从connectionPool中获取可用connection
Internal.instance.acquire(connectionPool, address, this, null);
if (connection != null) {
foundPooledConnection = true;
result = connection;
} else {
selectedRoute = route;
}
...
if (!foundPooledConnection) {
...
// 如果最终没有可复用的connection，则创建一个新的
result = new RealConnection(connectionPool, selectedRoute);
}
...
}
这些源码都是基于okhttp3.13版本的代码，3.14版本开始这些逻辑有修改。StreamAllocation类中最终获取connection是在findConnection方法中，优先复用已有连接，没可用的才新建立连接。获取可复用的连接是在ConnectionPool类中；
/**
* Manages reuse of HTTP and HTTP/2 connections for reduced network latency. HTTP requests that
* share the same {@link Address} may share a {@link Connection}. This class implements the policy
* of which connections to keep open for future use.
*/
public final class ConnectionPool {
private final Runnable cleanupRunnable = () -> {
while (true) {
long waitNanos = cleanup(System.nanoTime());
if (waitNanos == -1) return;
if (waitNanos > 0) {
long waitMillis = waitNanos / 1000000L;
waitNanos -= (waitMillis * 1000000L);
synchronized (ConnectionPool.this) {
try {
ConnectionPool.this.wait(waitMillis, (int) waitNanos);
} catch (InterruptedException ignored) {
}
}
}
}
};
// 用一个队列保存当前的连接
private final Deque<RealConnection> connections = new ArrayDeque<>();
/**
* Create a new connection pool with tuning parameters appropriate for a single-user application.
* The tuning parameters in this pool are subject to change in future OkHttp releases. Currently
* this pool holds up to 5 idle connections which will be evicted after 5 minutes of inactivity.
*/
public ConnectionPool() {
this(5, 5, TimeUnit.MINUTES);
}
public ConnectionPool(int maxIdleConnections, long keepAliveDuration, TimeUnit timeUnit) {
...
}
void acquire(Address address, StreamAllocation streamAllocation, @Nullable Route route) {
assert (Thread.holdsLock(this));
for (RealConnection connection : connections) {
if (connection.isEligible(address, route)) {
streamAllocation.acquire(connection, true);
return;
}
}
}
由上面源码可知，ConnectionPool默认最大维持5个空闲的connection，每个空闲connection5分钟后自动释放。如果connection数量超过最大数5个，则会移除最旧的空闲connection。
最终判断空闲的connection是否匹配，是在RealConnection的isEligible方法中；
/**
* Returns true if this connection can carry a stream allocation to {@code address}. If non-null
* {@code route} is the resolved route for a connection.
*/
public boolean isEligible(Address address, @Nullable Route route) {
// If this connection is not accepting new streams, we're done.
if (allocations.size() >= allocationLimit || noNewStreams) return false;
// If the non-host fields of the address don't overlap, we're done.
if (!Internal.instance.equalsNonHost(this.route.address(), address)) return false;
// If the host exactly matches, we're done: this connection can carry the address.
if (address.url().host().equals(this.route().address().url().host())) {
return true; // This connection is a perfect match.
}
// At this point we don't have a hostname match. But we still be able to carry the request if
// our connection coalescing requirements are met. See also:
// https://hpbn.co/optimizing-application-delivery/#eliminate-domain-sharding
// https://daniel.haxx.se/blog/2016/08/18/http2-connection-coalescing/
// 1. This connection must be HTTP/2.
if (http2Connection == null) return false;
// 2. The routes must share an IP address. This requires us to have a DNS address for both
// hosts, which only happens after route planning. We can't coalesce connections that use a
// proxy, since proxies don't tell us the origin server's IP address.
if (route == null) return false;
if (route.proxy().type() != Proxy.Type.DIRECT) return false;
if (this.route.proxy().type() != Proxy.Type.DIRECT) return false;
if (!this.route.socketAddress().equals(route.socketAddress())) return false;
// 3. This connection's server certificate's must cover the new host.
if (route.address().hostnameVerifier() != OkHostnameVerifier.INSTANCE) return false;
if (!supportsUrl(address.url())) return false;
// 4. Certificate pinning must match the host.
try {
address.certificatePinner().check(address.url().host(), handshake().peerCertificates());
} catch (SSLPeerUnverifiedException e) {
return false;
}
return true; // The caller's address can be carried by this connection.
}
这块代码比较直白，简单解释下比较条件：
如果该connection已达到承载的流上限（即一个connection可以承载几个请求，http1默认是1个，http2默认是Int最大值）则不符合； 如果2个Address除Host之外的属性有不匹配，则不符合（如果2个请求用的okhttpClient不同，复写了某些重要属性，或者服务端端口等属性不一样，那都不允许复用）； 如果host相同，则符合，直接返回true（其它字段已经在上一条比较了）； 如果是http2，则判断无代理、服务器IP相同、证书相同等条件，如果都符合也返回true；整体看下来，出问题的地方应该就是ConnectionPool 的队列容量太小导致的。游戏中心业务复杂，进入首页后，触发了很多接口请求，导致连接池直接被占满，于是在启动页做好的预连接被释放了。通过调试验证了下，进入详情页时，ConnectionPool中的确已经没有之前预连接的connection了。
重写ConnectionPool，将连接池改为根据域名来限定数量，这样可以完美解决问题。然而OkHttp的ConnectionPool是final类型的，无法直接重写里面逻辑，另外OkHttp不同版本上，ConnectionPool逻辑也有区别，如果考虑在编译过程中使用ASM等字节码编写技术来实现，成本很大，风险很高。
直接调大连接池数量和超时时间。这个简单有效，可以根据自己业务情况适当调大这个连接池最大数量，在构建OkHttpClient的时候就可以传入这个自定义的ConnectionPool对象。我们直接选定了方案2。
用charles可以看到这种连接被服务端关闭的效果：TLS大类中Session Resumed里面看到复用信息。
这种情况下，客户端会重新建立连接，会有tcp和tls连接时长信息。
4、预连接会不会导致服务器压力过大？
由于进入启动页就发起了网络请求进行预连接，接口请求数增多了，服务器肯定会有影响，具体需要根据自己业务以及服务器压力来判断是否进行预连接。
5、如何最大化预连接效果？
由上面第3点问题可知，我们的效果实际是和服务器配置息息相关，此问题涉及到服务器的调优。
服务器如果将连接超时设置的很小或关闭，那可能每次请求都需要重新建立连接，这样服务器在高并发的时候会因为不断创建和销毁TCP连接而消耗很多资源，造成大量资源浪费。
服务器如果将连接超时设置的很大，那会由于连接长时间未释放，导致服务器服务的并发数受到影响，如果超过最大连接数，新的请求可能会失败。
可以考虑根据客户端用户访问到预连接接口平均用时来调节。比如游戏中心详情页接口预连接，那可以统计一下用户从首页平均浏览多长时间才会进入到详情页，根据这个时长和服务器负载情况来适当调节。
作者：vivo互联网客户端团队-Cao Junlin
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