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详解 Network.framework：iOS 网络开发的新基石

news 来源：原创 2025/4/28 13:37:32

详解 Network.framework：iOS 网络开发的新基石

引言

自 iOS 12 和 macOS 10.14 起，Apple 推出了一个新的网络开发框架 —— Network.framework。它被定位为下一代网络连接的基础设施，让开发者可以以更安全、更高效的方式，管理 TCP、UDP、TLS 乃至未来的新型协议连接。

如果你还停留在 NSURLSession、CFStream、BSD socket 的编程方式，那么了解 Network.framework，将帮助你构建出更加现代、安全、灵活的 iOS 应用。

本文将从基础到实战，全面带你认识 Network.framework。

1. 什么是 Network.framework？

Network.framework 是 Apple 提供的一套面向连接级别（Connection Level）编程的现代化 API。

它专注于：

创建和管理 TCP / UDP 连接
加密连接（TLS）
多路径传输（Multipath TCP）
网络状态实时监控（如 Wi-Fi/蜂窝网络切换）
更安全的连接（默认支持 TLS 验证）

📦 支持的主要特性包括：

特性	说明
TCP/UDP 连接	可直接管理传输层连接
TLS 支持	内建安全连接机制
多路径支持	自动在 Wi-Fi 和蜂窝之间切换
网络路径感知	实时监测网络变化，优化连接策略
连接状态管理	支持状态机（Ready/Waiting/Failed）
低功耗优化	移动设备上的更智能资源管理

2. 为什么推出 Network.framework？

Apple 推出 Network.framework，主要为了解决旧网络编程接口存在的问题：

旧方式	存在问题
BSD Socket (C API)	过于底层，容易出错，手动管理 fd
CFStream / CFSocket	API 繁杂，扩展性差，TLS 处理复杂
NSURLSession	高层 HTTP 请求很好，但无法细粒度控制底层连接

Network.framework 通过现代设计理念：

提供异步、基于状态机的连接模型
自动管理网络变化（如断网重连）
安全性默认开启（TLS by default）
减少低级错误，提升开发效率

3. Network.framework 的核心组件

3.1 `NWConnection`

表示单个连接。可以是：

TCP 连接
UDP 连接
TCP+TLS 安全连接

你可以用它来手动建立、管理、发送、接收数据。

let connection = NWConnection(host: "example.com", port: 443, using: .tls)

3.2 `NWListener`

表示服务端监听器。用于：

监听某个端口
接受进来的 TCP/UDP 连接
自建服务器应用（如 P2P、局域网服务）

let listener = try NWListener(using: .tcp, on: 1234)

3.3 `NWPathMonitor`

用于实时监控网络状态变化，比如：

检测当前是 Wi-Fi 还是蜂窝数据
网络是否切换、断开、恢复

let monitor = NWPathMonitor()
monitor.pathUpdateHandler = { path inif path.status == .satisfied {print("Network available")} else {print("No connection")}
}
monitor.start(queue: .global())

3.4 `NWParameters`

连接的配置参数，包括：

传输协议选择（TCP、UDP）
安全策略（启用/禁用 TLS）
传输选项（如启用 Keep-Alive、多路径 TCP）

let parameters = NWParameters(tls: .init(), tcp: .init())

4. Network.framework 与 URLSession 的关系

URLSession 是应用层，面向 HTTP/HTTPS。
Network.framework 是传输层，直接控制 TCP/UDP/TLS。

它们的位置关系大致如下：

App└── URLSession（HTTP/HTTPS 层）└── CFNetwork└── Network.framework（TCP/TLS/UDP）

👉 简单说，Network.framework 并不是用来发 HTTP 请求的。如果你需要自己实现 HTTP、WebSocket、自定义协议，才用它。

5. 实战示例：使用 NWConnection 发起 HTTPS 请求

import Networklet host = NWEndpoint.Host("example.com")
let port = NWEndpoint.Port.httpslet parameters = NWParameters(tls: NWProtocolTLS.Options())
let connection = NWConnection(host: host, port: port, using: parameters)connection.stateUpdateHandler = { newState inswitch newState {case .ready:print("Connection ready!")let httpRequest = """GET / HTTP/1.1\rHost: example.com\rConnection: close\rUser-Agent: NWConnectionClient\r\r"""connection.send(content: httpRequest.data(using: .utf8), completion: .contentProcessed({ _ inprint("Request sent")}))receiveResponse(connection: connection)case .failed(let error):print("Connection failed: \(error)")default:break}
}func receiveResponse(connection: NWConnection) {connection.receive(minimumIncompleteLength: 1, maximumLength: 4096) { data, _, isComplete, error inif let data = data, !data.isEmpty {let response = String(data: data, encoding: .utf8) ?? "<binary>"print("Received response: \(response)")}if isComplete {connection.cancel()} else if error == nil {receiveResponse(connection: connection)}}
}connection.start(queue: .global())

这段代码完成了：

建立 TCP + TLS 连接
手动发送 HTTP 报文
接收服务器返回的数据

（注意：并没有用 URLSession！而是自己控制了连接细节。）

6. 适合使用 Network.framework 的场景

场景	说明
自定义协议	比如自定义的 IoT 协议、游戏协议
WebSocket 通信	自己实现基于 TCP/TLS 的 WebSocket
低延迟通信	需要实时性强的连接，比如在线游戏、直播
需要多路径支持	比如无感切换 Wi-Fi ↔ 蜂窝数据
构建 VPN / 代理工具	需要底层管理连接