移动网络下的性能优化之网络篇

作者：王军鹏
野狗iOS资深工程师，国内第一批iOS开发者，曾在人人担任高级工程师。多年逆向工程开发经验，对iOS系统底层有深入了解。

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上篇文章我们分析了移动网络耗电较高的原因，并给出了相应的解决方案。本篇文章我们将分析移动网络延迟较高的原因，并给出相应的优化方案。

移动网络延迟高的原因

唤醒延迟

在移动网络下，手机要接入网络，必须先向控制平台发送申请。只有当控制平台将手机切换到Active状态，手机才能进行通信，这一过程在3G网络下消耗的时间一般在500-2500ms之间，我们称之为唤醒延迟。这是一个造成移动网络延迟的原因。

HTTP延迟

在APP开发中，我们会经常用到HTTP协议，HTTP延迟就是在使用这个协议时产生的。

pasted-image一个HTTP请求从客户端发送到服务端的过程中，需要进行域名查询，这时客户端就会发起一个DNS Query。这个过程所需的时间和ISP（互联网服务供应商）、请求页面知名度、是否存在缓存以及服务器的响应时间都有关系。客户端在拿到解析出的IP后，还要经过我们熟知的TCP三次握手，这个过程需要耗时几百毫秒，甚至可能达到几秒。TCP握手完成后，还需发送HTTP请求传递我们的参数，取得服务器返回的数据。如果是HTTPS协议的话还需要进行TLS握手，这就又要增加两轮的延迟等待。

所有的这些都需要消耗时间，再加上RRC控制平台唤醒手机到Active状态所要消耗的时间，形成以下3G网络和4G网络的对比图。

从表中我们可以看到：在没有计算服务器反应时间的情况下，3G网络下一条HTTP请求需要600-3500ms，4G网络下大概也需要0.5s。

核心网络延迟

下图是在移动网络下，一个手机向服务器传输数据的完整过程。

首先，手机需要切换到Active状态才能正常通信。手机向无线接入网络发送一条通信请求，无线接入网络收到后，给手机分配通信资源。这一步骤在3G网络最多需要花费2s，手机切换到Active状态后，开始向无线接入网络传输数据，基站无线接入网络收到后把数据发送给服务网关，服务网关将数据传给数据网关，数据网关再传输给服务器。

我们再看看服务器收到数据后给手机返回数据的通信过程，如图所示：

服务器将数据传给数据网关，数据网关把数据交给服务网关，这时服务网关并不知道这设备在哪，只有把这个任务交给无线接入网络，无线接入网络找到设备后将手机切换到Active状态准备接受数据，然后告诉服务网关可以发送数据了，服务网关收到指令后将数据交给无线接入网络，无线接入网络再将数据发给手机。这样一次通信才算是最终完成。

我们只想完成一次请求，而在这传输过程中我们却不得不忍受各种各样的延迟，包括路由选择延迟、唤醒延迟、控制平台延迟、骨干网络延迟、用户平台延迟等。

如何降低延迟

提前唤醒

如果对速度要求很高，我们可以提前唤醒手机，并使其一直处于唤醒状态，当然这是以损耗电池为代价的。另外从用户体验上来说，对于超过2s的请求都应该给一个进度状态。

数据缓存

最快的请求就是不请求。网络通信的延迟是不可以避免的，但是对于已经请求过的数据请务必缓存下来，在下次再次访问时直接从本地获取。这样不仅能让用户有更流畅的操作，即使是在断网的情况下也能使用APP。

压缩资源

GZIP压缩资源。GZIP压缩一般对纯文本内容可压缩到原大小的40%，这样可以有效减少服务器带宽占用，提高我们我们的请求速度。

使用WebP图片格式

使用合适的图片格式。一般图片资源至少占整个APP数据量的50%以上，所以压缩图片大小对提高性能也是非常重要的。这里推荐使用WebP图片格式，在质量相同的情况下，WebP格式图片的体积要比JPEG格式图片小40%。

使用不同策略

现在2G，3G，4G网络并存，网络速度差距也很大，针对每种网络应该有不同的应对策略。比如2G网络不自动打开图片，3G，4G网络询问是否播放视频等。

使用CDN

在全国各地多布设CDN加速节点，特别是网络流量比较大的区域，也能有效缓解核心网络所带来的延迟。