提升移动网络性能

本文参考 High Performance Browser Networking，获取更多详细内容请查看原文。

在构建移动应用时，确保性能与用户体验至关重要。这意味着要通过降低延迟、提升速度和优化资源使用来提高应用的整体效率。为了实现这一目标，我们需要将服务器和数据的分布更靠近用户，同时优化TLS配置等网络协议，才能在移动设备上取得良好的响应效果。

具体来说，移动网络给应用程序的设计带来了独特的挑战，这包括设备屏幕尺寸的限制、无线电接口的特殊性能表现以及对电池消耗的影响。这三者之间相互影响，致使我们在设计和开发时需要进行权衡。

虽然应用的界面设计往往得到更多的关注，实际上，许多性能问题往往源于对网络性能的误解。尽管协议可能相同，但移动数据的物理传输层的差异可能导致响应速度下降、延迟波动，甚至对电池寿命产生影响。这就要求我们在开发过程中，务必考虑到无线传输的特点。

我们将不详细探讨显示层的问题，因为这一点对于不同类型的平台和应用有所差异。但可以肯定的是，电池和无线电限制的影响是普遍存在的，这也是我们下一步要讨论的关键内容。

电池续航一直是移动设备的痛点，不论是设备制造商、运营商，还是用户都对此十分关注。每当考虑优化移动应用性能时，不妨问自己：这样的设计如何影响电池寿命？答案通常是极具启发性的。

移动网络的电池消耗与总体网络性能密切相关。无线电接口的结构本身就为了延长续航而设计，但若高强度使用无线电，归根结底会迅速耗尽电池电量。因此，我们的移动应用需要尽量减少无线电工作的频率，让无线电处于非活动状态的时间尽可能延长。

实际上，这里的关键是尽可能在无线电开启时进行数据的批量传输，而在其他时间尽量减少对网络的请求。尤其需要注意的是，无论是WiFi还是移动网络，其延迟与传输效率都各有特点，这也是我们需要调整策略的地方。

不论是进行小数据请求，还是处理大数据的传输，使用无线电都会产生一定的功率成本。这一点对于电池续航显得尤为重要，要意识到，移动网络上的间歇访问会给性能带来巨大的负担。

理想的做法是通过推送通知而非轮询技术来进行更新，这样不仅能够减少不必要的数据传输，同时也能够有效降低功耗。此外，尽可能合并多个请求，将它们集中在一次网络调用中，也能够显著提高效率。

对于那些需要及时更新的场景，我们应当仔细设计更新的频率，确保其与用户的期望相符。聚合入站请求并将其延迟至无线电处于活动状态，可以进一步提高能效。

在移动网络中，一个常见的误解是应用程序需要持续保持无线电的活跃状态来维持TCP或UDP连接。事实上，一旦连接被网络运营商维护，无线电可以在低功耗状态下保持，因此不必刻意维持活动。

多数运营商会设定一定时限（通常为5-30分钟）来保持连接不被中断，如果发现连接频繁中断，可以尝试检查服务器和网络配置。

在移动网络中，单个HTTP请求的网络延迟可能达到数百到几千毫秒。高延迟的产生原因包括网络往返、DNS解析以及TCP和TLS握手等层面的时间消耗。即使在最佳情况下，存在多个环节也会影响请求的速度。因此，考虑这些额外的开销是非常重要的。

例如，在4G下，优化的往返延迟约为100毫秒，3G网络可能需要更多时间，处理多个环节可能会导致总延迟更长。

移动设备空闲时，务必注意到RRC造成的延迟影响。每当设备需要发起网络请求，若无对应的数据迁移，就会导致额外的延迟产生，给用户体验造成影响。

由于不同无线网络的RRC状态管理不同，因此开发者需要对目标网络有全面的了解，并在应用设计中充分考虑这些限制。

一个有效的方案应当提供及时的用户反馈，即使在网络请求需要较长时间才能完成的情况下。确保在用户交互后尽快给予反馈，同时在后台启动必要的网络请求，这样可以避免用户感受到延迟，提升应用的响应速度。

用户面对的最糟糕体验之一是网络不稳定导致的应用崩溃。因此，设计鲁棒的应用可以缓解潜在问题，比如在连接不稳定的情况下优雅降级，确保用户在不同网络环境下都有顺畅的体验。

在移动网络中，进行突发数据传输是能够有效提升性能的一种方式。将请求打包，迅速完成下载，并让无线电迅速返回空闲状态，可以达到最佳吞吐量。建议在设计应用时充分利用这一特点，最大限度地提升设备的能效。

如果可能的话，尽量采用WiFi进行数据传输，特别是在大文件传递时，能显著降低电池消耗并避免RRC相关的延迟。这对于许多应用尤其重要，特别是当需要进行数据密集型操作时。

综上所述，虽然我们已经全面分析移动网络的物理层特性，但应用层的协议与最佳实践同样不可忽视。优化传输层的机制，并针对特定的应用协议进行调整，将为最终的用户体验带来显著改善。