本文将基于 IM Andriod 开发的各种常见问题,结合网易云信即时通讯技术的实践,对 IM 开发做一个全面的总结。

客户端架构

作为一个 IM 软件,最重要的一个特性就是保证消息的达到率和实时性。达到率受服务器性能和设计协议影响,后面再谈。而实时性则主要取决于客户端进程是否长期存活,连接是否一致保持。

进程切分

在 Android 系统中,App 对于自己应用的生命周期是基本没有控制力,系统能在任意时候将你的进程杀死,且不会发出任何通知,也会在它认为合适的时候把你叫起来。进程前后台切换也同样不会给出任何通知。不过进程的生死控制也还是有一些规矩的,大体上来说就是进程占的资源越多(内存,CPU 时间等等),对于用户越不重要(前台进程->可视进程->服务进程->后台进程->空进程),越容易被干掉。因此,进程应当尽量小巧,且具有高的优先级。
如果一个应用本身就很小巧的话,一个进程就完全足够了,主线程负责 UI,另起一个后台线程跑一个服务。而如果应用比较庞大的话,将推送服务独立出来则是一个更好的选择。主进程负责用户交互和主要的业务逻辑,占用庞大的资源,当退到后台后,随时被杀死都无所谓。推送进程则仅仅负责与服务器交互,保持最小限度的业务逻辑处理。
网络连接和登录状态是绑在一起的,登录之后,同步数据也是必须的操作。因此,登录和同步数据都需要在推送进程中完成,除此之外,其他的业务都交给 UI 进程处理。推送进程收到自己不属于自己的协议时,就将数据扔给 UI 进程处理。
两个进程之间通信方式没有别的选择,只有 AIDL,难点在于接口的设计。IM 业务逻辑复杂,我们不可能为每一个调用实现一个 AIDL 接口,因此肯定会把接口调用打包成控制命令传递。而标识控制命令比较容易想到的方式,是采用类似于 Message 的 what,由我们为每一个控制命令分配一个命令号(或者再加一个子命令号),并指定对应的命令数据格式,接收端根据命令号再将数据反解出来处理。这种方式比较麻烦,且可维护性很差。更优雅的方式是使用远程过程调用,发送端申明业务的调用接口,并在远端实现这些接口,当发送端调用这些接口时,远端直接调用对应接口的实现。除了使用各种第三方框架外,Java 自身的 Proxy 也能实现这个功能。而从推送进程到 UI 进程还有一点不同,UI 进程随时可能会被干掉,AIDL 调用可能会返回失败,此种情况可选择 Intent 方式传递数据,并兼具唤起 UI 进程的功能。

保 活

保活分为三个方面,一是系统API提供了接口,应用自己就能做的,这是”合法“的,二是利用系统的缺陷,躲开系统的审查,这算是”非法“的,或者是”灰色“的,三就是多个 App 结盟,互相唤醒,这是耍流氓,谁的阵营庞大谁就赢。
第一种主要有系统闹钟,各种事件的 BroadcastReceiver,任务被移除的回调通知等。
第二种已知的就是在 4.4 及以前版本上,使用 native 进程,并将该进程从 davilk 父进程中脱离,挂接到 init 进程上,以此避开系统的查杀。然后在这个 native 进程中,定时唤起应用。为了让这个 native 进程更轻巧,可以使用 exec 的方式启动一个可执行文件,以除掉直接 fork 带入的 Zygote 进程环境。另外,这种方式也被用在监听自己应用被卸载时弹出调查窗口。
第三种方式现在各大互联网公司都在使用,方式很简单,互相调用指定的 Service,或发指定得广播即可。只要你起一个阿里系的 App,其他阿里系的 App 都会被跟着唤起。你启动一个装了友盟 SDK 的 App, 其他装了友盟 SDK 的 App,以及阿里系的 App 都会被跟着唤醒。
通常,第一种是必备,第二种和第三种则会结伴出现,流氓到底。

通信协议选择

消息的实时性的另一个保证是长连接。当然,你也可以用短连接轮询,但这个一般只在网页端短时聊天使用,在 Android 后台无限时轮询没有人能受的了。长连接类型可以选传统的 TCP,也可以使用 比较新的 WebSocket。 使用后一种的好处主要是服务器的,他们一套连接就可以服务好 App 端和 Web 端。
IM 的通信协议选择性很多,开源的有 XMPP,MQTT 等,使用开源协议的优势在于上手快,资料多。而大部分主流 IM 则一般会设计私有的通信协议。使用私有协议,可以针对自己的业务逻辑,设计出更省流量,效率更高的协议,同时,还能有效保护自己的生态圈,就像 Android 手机装不了苹果系统,易信用户不能给微信用户发消息一样。
私有协议的协议内容和开源协议差不多,可以包含通用的协议头,然后加上负载包体。打包时,为了追求可读性,可以使用文本协议,为了追求省流量,则一般使用二进制协议。
在设计私有协议时,消息必达是一个需要侧重考量的地方。由于移动网络的复杂性,消息在客户端和服务器之间传递是有很大可能被传丢的。当客户端发送消息给服务器时,客户端并不能确保消息一定就会被服务器收到,需要服务器在收到消息后给客户端一个回馈,如果客户端没有收到回馈,就需要在一定超时后重新发送。这里存在一个问题就是有可能服务器已经收到了,但回馈的包被丢掉了,这时就会造成消息重复,为了去重,我们需要为相同的消息分配相同的 uuid,供接收方去重。同样,当服务器将消息转发给接收端时,服务器也不能保证接收端就一定能收到,需要接收端给服务器一个回执,告诉服务器这条消息我已经收到了,你就不要再给我发了。

Android 即时通讯开发小结(二)将会从“建立安全连接”、“心跳”、“断线重连”、“多媒体数据管理”、“图片”、“语音”等问题出发,结合网易云信即时通讯技术的实践, 进行详细的介绍和总结。


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