一、什么是DNS
DNS（Domain Name System，域名系统），dns用于将域名解析解析为ip地址。
例如：给你www.baidu.com的主机名，你给
我查出对应的ip地址：163.177.151.109。一些主机名还会有别名，如www.baidu.com就
有别名www.a.shifen.com，甚至不止一个别名，或一个别名有2个ip地址。在linux机子
上，运行nslookup（name service lookup）就是进行域名解析。如下面：
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~$ nslookup www.baidu.com Server: 127.0.0.1 Address: 127.0.0.1#53 Non-authoritative answer: www.baidu.com canonical name = www.a.shifen.com. Name: www.a.shifen.com Address: 163.177.151.109 Name: www.a.shifen.com Address: 163.177.151.110 |
DNS工作方式分为递归查询和迭代查询，具体可参考下图
DNS还可以用于负载均衡、域名污染、防火墙，这些不在这里讨论。
二、DNS缓存
所谓DNS缓存有两种，比如主从同步缓存和本地缓存，这里对于手机来说，重点是本地DNS缓存。Android基于Linux系统，对于Android App来说，这个缓存又多了java层。
2.1 使用场景
当然，我们需要明白在Android App中那些场景需要进行，这才是最重要的，有时候其实并没有必要去更新缓存。总结一下，这里的场景无非如下几种：
场景一：存在多个运营商或者多个地区的分布式业务系统
比如互联网分布式业务系统，采取的是分区域、分运营商的方式不是业务系统。
场景二：存在多个域名的业务系统，需要提前解析并且缓存ip
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<link rel="dns-prefetch" href="//g.alicdn.com" /> <link rel="dns-prefetch" href="//img.alicdn.com" /> <link rel="dns-prefetch" href="//tui.taobao.com" /> |
这是taobao网的dns-prefetch link，这一步是为了加速其他页面的dns
场景三：ip地址唯一，但是存在多个子域名高并发请求
综上所述：我们可以理解为，当且仅当域名和ip地址的关系是“一对多”、“多对多”和“多对一”的情况下，可适当更新DNS缓存。
2.2系统版本情况说明
Android 4.3之前的TTL（Time To Live）分为正负两种有效期，正有效期为10分钟，最大缓存为120个，采用TTL算法回收。
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// 默认有效DNS缓存时间(TTL). 600 seconds (10 minutes). private static final long DEFAULT_POSITIVE_TTL_NANOS = 600 * 1000000000L; // 默认无效缓存时间（TTL）. 10 seconds. private static final long DEFAULT_NEGATIVE_TTL_NANOS = 10 * 1000000000L; |
Android 4.3+的系统，缓存修正为2秒，最大缓存为16个，采用LRU算法和TTL算法进行回收。
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private static final long TTL_NANOS = 2 * 1000000000L; |
注意：以上代码参见java.net.AddressCache.java
三、Android DNS缓存更新
3.1、修正缓存过期时间
在 Android 4.3 之前，TTL可以用个System.setProperties进行设置，就可以将TTL修正为何Android 4.3+一致的生存时间
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Security.setProperty("networkaddress.cache.ttl", String.valueOf(2 * 1000000000L)); Security.setProperty("networkaddress.cache.negative.ttl", String.valueOf(2 * 1000000000L)) |
3.2 实现DNS-Prefetch
步骤3.1只是让缓存过期时间缩短了，一定程度上处理了 Android 4.3 之前系统的不足。但是，对于存在域名和ip“一对多”，“多对多”和“多对一”的分布式系统，如果出现网络切换，那么下次获“可能”取依旧比较耗时。因此，预获取dns是非常必要的。那么如何实现DNS-Prefetch呢
首先，我们需要统一规范接口
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public interface Dns { Dns SYSTEM = new Dns() { @Override public List<InetAddress> lookup(String hostname) throws UnknownHostException { if (null == hostname) throw new UnknownHostException("null == hostname"); return Arrays.asList(InetAddress.getAllByName(hostname)); } }; List<InetAddress> lookup(String hostname) throws UnknownHostException; } |
实现接口
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public class DnsManager implements Dns { private static DnsManager singleInstance; private final TreeSet<String> HOST_SET = new TreeSet<String>(); public static DnsManager getDefault() { if(null == singleInstance) { synchronized (DnsManager.class) { if (null == singleInstance) { singleInstance = new DnsManager(); } } } return singleInstance; } @Override public synchronized List<InetAddress> lookup(String hostname) throws UnknownHostException { try { if(TextUtils.isEmpty(hostname) || TextUtils.isEmpty(hostname.trim())) { throw new UnknownHostException("null == hostname"); } List<InetAddress> list = Dns.SYSTEM.lookup(hostname); HOST_SET.add(hostname); return list; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return Arrays.asList(null); } } public synchronized String quickLookup(String hostname) throws UnknownHostException { try { if(TextUtils.isEmpty(hostname) || TextUtils.isEmpty(hostname.trim())) { throw new UnknownHostException("null == hostname"); } final Uri uri = Uri.parse(hostname); InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName(uri.getHost()); if(null == inetAddress) { throw new UnknownHostException(hostname); } String dnsIp = inetAddress.getHostAddress(); HOST_SET.add(hostname); return dnsIp; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return Lists.newArrayList(); } } /** * 清除dns缓存 */ public synchronized void clearDnsCache(){ try { ReflectUtils.invokeMethodByName(InetAddress.class, "clearDnsCache"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } /** * 获取主机集合 * @return */ public synchronized TreeSet<String> getHostSet() { return HOST_SET; } /** * 预加载DNS * @param hosts */ public synchronized void prefetchDns(List<String> hosts) { if((null == hosts) || (0 == hosts.size()) return; for (String hostname:hosts ) { prefetchDns(hostname); } } /** * 预加载DNS * @param hostname */ public synchronized void prefetchDns(String hostname) { try { InetAddress.getAllByName(hostname); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } |
使用时机
通常网络切换后，并且下次联网成功时，我们prefetch时最好的时间，这里我们需要通过Broadcast+IntentService
对于广播部分，我们需要监听如下两个Action（这里推荐使用动态广播）
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IntentFilter intentFilter = new IntentFilter(); intentFilter.addAction(ConnectivityManager.CONNECTIVITY_ACTION); intentFilter.addAction(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION); |
广播实现代码
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public class NetStateChangeReceiver extends BroadcastReceiver{ private static final String TAG = NetStateChangeReceiver.class.getSimpleName(); private AtomicReference<String> pendingNetworkState = null; private AtomicReference<String> pendingSSID = null; public NetStateChangeReceiver() { pendingNetworkState = new AtomicReference<String>(); pendingSSID = new AtomicReference<>(); } @Override public void onReceive(Context context, Intent intent) { if (ConnectivityManager.CONNECTIVITY_ACTION.equals(intent.getAction())) { NetworkType networkType = NetworkUtils.getNetworkType(context); notifyObservers(networkType); } if(shouldStartDnsUpdateService(context,intent)) { Intent cloneFilter = intent.cloneFilter(); cloneFilter.setClass(context, DnsUpdateIntentService.class); context.startService(cloneFilter); } } //网络可用并且网络切换的情况下启动IntentService更新 public boolean shouldStartDnsUpdateService(Context context,Intent intent){ if(NetworkUtils.isAvailable(context)) { NetworkType type = NetworkUtils.getNetworkType(context); if(null == type) return false ; String newState = type.toString(); String lastState = pendingNetworkState.get(); if(!TextUtils.isEmpty(lastState) && !TextUtils.equals(lastState, newState)) { pendingNetworkState.set(newState); return true; } else { pendingNetworkState.set(newState); if(NetworkUtils.isWifiConnected(context)) { WifiInfo wifiInfo= intent.getParcelableExtra(WifiManager.EXTRA_WIFI_INFO); if(null != wifiInfo) { String nextSSID = wifiInfo.getSSID(); String lastSSID = pendingSSID.get(); if(!TextUtils.isEmpty(nextSSID) && TextUtils.equals(nextSSID, lastSSID)) { return true; } } } } } else { pendingNetworkState.set(NetworkType.NETWORK_NO.toString()); } return false; } } |
DnsUpdateIntentService 代码如下
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public class DnsUpdateIntentService extends IntentService { public DnsUpdateIntentService() { super(DnsUpdateIntentService.class.getName()); } @Override protected void onHandleIntent(@Nullable Intent intent) { runTask(); } private void runTask() { Log.d(DnsUpdateIntentService.class.getSimpleName()," startDns : 开始更新DNS "); updateDnsCache(); Log.d(DnsUpdateIntentService.class.getSimpleName()," endDns : DNS更新完成 "); } private void updateDnsCache() { try { DnsManager dm = DnsManager.getDefault(); dm.clearDnsCache(); TreeSet<String> hostSet = dm.getHostSet(); List<String> hosts = new ArrayList<>(); hosts.addAll(hostSet); dm.prefetchDns(hosts); } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } } |
注意：DnsUpdateIntentService 不可以注册为多进程，否则缓存无法更新
3.3、DNS防篡改与安全
Android 4.3之前的DNS可能存在被污染的可能，如修改resolv.conf文件，在Android 4.3+之后，统一使用Netd方式，安全性上有所提高。因此，对Android 4.3之前的系统，建议使用HttpDNS等方案，此外采取HTTPS的通信方式，一定程度上几乎可以绝对避免此类问题的发生。
此外，我们在ip与域名对应数量不大的app中，可以在App中提前建立不同机房的域名映射也是一种放置篡改的方案。
3.4、Android底层DNS更新
Android基于linux，底层通过Libcore.so更新DNS，目前没有方式来更新Linux层面的DNS缓存。那么，我们的DNS-Prefetch功能是否有必要呢？这个问题我们需要明确，虽然我们不一定能更新底层DNS，但是，可以促进底层DNS更新，类似System.gc()的作用。