android系统下消息推送机制

一、推送方式简介：

当前随着移动互联网的不断加速，消息推送的功能越来越普遍，不仅仅是应用在邮件推送上了，更多的体现在手机的APP上。当我们开发需要和服务器交互的应用程序时，基本上都需要获取服务器端的数据，比如《地震应急通》就需要及时获取服务器上最新的地震信息。

1、概念：

所谓的消息推送就是从服务器端向移动终端发送连接，传输一定的信息。比如一些新闻客户端，每隔一段时间收到一条或者多条通知，这就是从服务器端传来的推送消息；还比如常用的一些IM软件如微信、GTalk等，都具有服务器推送功能。

推送技术通过自动传送信息给用户，来减少用于网络上搜索的时间。它根据用户的兴趣来搜索、过滤信息，并将其定期推给用户，帮助用户高效率地发掘有价值的信息。

2、要获取服务器上不定时更新的信息，一般来说有两种方法：

第一种是客户端使用Pull（拉）的方式，就是隔一段时间就去服务器上获取一下信息，看是否有更新的信息出现。

第二种就是 服务器使用Push（推送）的方式，当服务器端有新信息了，则把最新的信息Push到客户端上。这样，客户端就能自动的接收到消息。

虽然Pull和Push两种方式都能实现获取服务器端更新信息的功能，但是明显来说Push方式比Pull方式更优越。因为Pull方式更费客户端的网络流量，更主要的是费电量，还需要我们的程序不停地去监测服务端的变化。

二、常见消息推送方案的原理：

1、轮询(Pull)方式：

客户端定时向服务器发送询问消息，一旦服务器有变化则立即同步消息。应用程序应当阶段性的与服务器进行连接并查询是否有新的消息到达，你必须自己实现与服务器之间的通信，例如消息排队等。而且你还要考虑轮询的频率，如果太慢可能导致某些消息的延迟，如果太快，则会大量消耗网络带宽和电池。

2、SMS(Push)方式：

通过拦截SMS消息并且解析消息内容来了解服务器的命令。这个方案的好处是，可以实现完全的实时操作；但是问题是这个方案的成本相对比较高，且依赖于运营商。

3、持久连接(Push)方式：

客户端和服务器之间建立长久连接，这样就可以实现消息的及时行和实时性。

这个方案可以解决由轮询带来的性能问题，但是还是会消耗手机的电池。我们需要开一个服务来保持和服务器端的持久连接（苹果就和谷歌的C2DM是这种机制）。但是对于Android系统，当系统可用资源较低，系统会强制关闭我们的服务或者是应用，这种情况下连接会强制中断。（Apple的推送服务之所以工作的很好，是因为每一台手机仅仅保持一个与服务器之间的连接，事实上C2DM也是这么工作的。即所有的推送服务都是经由一个代理服务器完成的，这种情况下只需要和一台服务器保持持久连接即可。C2DM=Cloud to Device Messaging）。

　　相比之下第三种还是最可行的。为软件编写系统服务或开机启动功能；或者如果系统资源较低，服务被关闭后可以在onDestroy ()方法里面再重启该服务，进而实现持久连接的方式。

三、消息推送解决方案概述

1、C2DM云端推送方案

在Android手机平台上，Google提供了C2DM（Cloudto Device Messaging）服务。Android Cloud to Device Messaging (C2DM)是一个用来帮助开发者从服务器向Android应用程序发送数据的服务。该服务提供了一个简单的、轻量级的机制，允许服务器可以通知移动应用程序直接与服务器进行通信，以便于从服务器获取应用程序更新和用户数据。C2DM服务负责处理诸如消息排队等事务并向运行于目标设备上的应用程序分发这些消息。

C2DM操作过程示例图：

这个服务存在很大的问题：

1）C2DM内置于Android的2.2系统上，无法兼容老的1.6到2.1系统。

2）C2DM需要依赖于Google官方提供的C2DM服务器，由于国内的网络环境，这个服务经常不可用，如果想要很好的使用，我们的App Server必须也在国外，这个恐怕不是每个开发者都能够实现的。

3) 不像在iPhone中，他们把硬件系统集成在一块了。所以对于我们开发者来说，如果要在我们的应用程序中使用C2DM的推送功能，因为对于不同的这种硬件厂商平台，比如摩托罗拉、华为、中兴做一个手机，他们可能会把Google的这种服务去掉，尤其像在国内就很多这种，把Google这种原生的服务去掉。买了一些像什么山寨机或者是华为这种国产机，可能Google的服务就没有了。而像在国外出的那些可能会内置。

即然C2DM无法满足我们的要求，那么我们就需要自己来实现Android手机客户端与App Server之间的通信协议，保证在App Server想向指定的Android设备发送消息时，Android设备能够及时的收到。

2、MQTT协议实现Android推送

　　采用MQTT协议实现Android推送功能也是一种解决方案。MQTT是一个轻量级的消息发布/订阅协议，它是实现基于手机客户端的消息推送服务器的理想解决方案。

　　wmqtt.jar 是IBM提供的MQTT协议的实现。我们可以从如下站点下载（http://www-01.ibm.com/support/docview.wss?rs=171&uid=swg24006006）它。可以将该jar包加入自己的Android应用程序中。可以从这里（https://github.com/tokudu/AndroidPushNotificationsDemo）下载该项目的实例代码，并且可以找到一个采用PHP书写的服务器端实现（https://github.com/tokudu/PhpMQTTClient）。

架构如下图所示：

3、RSMB实现推送功能

　　Really Small Message Broker (RSMB) ，是一个简单的MQTT代理，同样由IBM提供，其查看地址是：http://www.alphaworks.ibm.com/tech/rsmb。缺省打开1883端口，应用程序当中，它负责接收来自服务器的消息并将其转发给指定的移动设备。SAM是一个针对MQTT写的PHP库。我们可以从这个http://pecl.php.net/package/sam/download/0.2.0地址下载它。send_mqtt.php是一个通过POST接收消息并且通过SAM将消息发送给RSMB的PHP脚本。

4、XMPP协议实现Android推送

1）XMPP：

XMPP全称Extensible Messaging and Presence Protocol，前身是Jabber项目，是一种以XML为基础的开放式即时通讯协议。XMPP因为被Google Talk和网易泡泡应用而被广大网民所接触。XMPP的关键特色是，分散式的即时通讯系统，以及使用XML串流。XMPP目前被IETF国际标准组织完成了标准化工作。

2）Android push notification(androidpn)

AndroidPN 是一个基于XMPP协议的java开源实现，它包含了完整的客户端和服务器端。该服务器端基本是在另外一个开源工程openfire基础上修改实现的。

androidpn实现意图如下图所示：

androidpn客户端需要用到一个基于java的开源XMPP协议包asmack，这个包同样也是基于openfire下的另外一个开源项目smack，不过我们不需要自己编译，可以直接把androidpn客户端里面的asmack.jar拿来使用。客户端利用asmack中提供的XMPPConnection类与服务器建立持久连接，并通过该连接进行用户注册和登录认证，同样也是通过这条连接，接收服务器发送的通知。

3）androidpn服务器端：

androidpn服务器端也是java语言实现的，基于openfire开源工程，不过它的Web部分采用的是spring框架，这一点与openfire是不同的。Androidpn服务器包含两个部分，一个是侦听在5222端口上的XMPP服务，负责与客户端的XMPPConnection类进行通信，作用是用户注册和身份认证，并发送推送通知消息。另外一部分是Web服务器，采用一个轻量级的HTTP服务器，负责接收用户的Web请求。服务器的这两方式，意义非凡：当相应的TCP端口被防火墙封闭，可以使用轮询的方式进行访问，因此又有助于通过防火墙。

服务器架构如下：

最上层包含四个组成部分，分别是SessionManager，Auth Manager，PresenceManager以及Notification Manager。SessionManager负责管理客户端与服务器之间的会话，Auth Manager负责客户端用户认证管理，Presence Manager负责管理客户端用户的登录状态，NotificationManager负责实现服务器向客户端推送消息功能。

这个解决方案的最大优势就是简单，我们不需要象C2DM那样依赖操作系统版本，也不会担心某一天Google服务器不可用。利用XMPP协议我们还可以进一步的对协议进行扩展，实现更为完善的功能。采用这个方案，我们目前只能发送文字消息，不过对于推送来说一般足够了，因为我们不能指望通过推送得到所有的数据，一般情况下，利用推送只是告诉手机端服务器发生了某些改变，当客户端收到通知以后，应该主动到服务器获取最新的数据，这样才是推送服务的完整实现。 XMPP协议书相对来说还是比较简单的，值得我们进一步研究。

4）androidpn不足：

androidpn是一个基于XMPP协议的java开源Android push notification实现。它包含了完整的客户端和服务器端。但也存在一些不足之处：

①、比如时间过长时，就再也收不到推送的信息了。

②、性能上也不够稳定。

③、如果将消息从服务器上推送出去，就不再管理了，不管消息是否成功到达客户端手机上。

如果我们要使用androidpn，则还需要做大量的工作，需要理解XMPP协议、理解Androidpn的实现机制，需要调试内部存在的BUG。

5、使用第三方平台

　　目前国内、国外有一些推送平台可供使用，但是涉及到收费问题、保密问题、服务质量问题、扩展问题等等，又不得不是我们望而却步。

6、自己搭建一个推送平台。

　　这不是一件轻松的工作，当然可以根据各自的需要采取合适的方案。

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四、Android Push Notification实现信息推送使用

　AndroidPn项目就是使用XMPP协议实现信息推送的一个开源项目。在这里介绍其使用过程。

1、Apndroid Push Notification的特点：

1）快速集成:提供一种比C2DM更加快捷的使用方式，避免各种限制.

2）无需架设服务器:通过使用"云服务"，减少额外服务器负担.

3）可以同时推送消息到网站页面，android 手机

4）耗电少，占用流量少.

2、具体配置过程：

1）下载并解压androidpn的压缩包

①、首先， 我们需要下载androidpn-client-0.5.0.zip和androidpn-server-0.5.0-bin.zip。

　　下载地址：http://sourceforge.net/projects/androidpn/

②、解压两个包，Eclipse导入client，配置好目标平台，打开raw/androidpn.properties文件，配置客户端程序。

2）配置：

A、如果是模拟器来运行客户端程序，把xmppHost配置成10.0.2.2[模拟器把10.0.2.2认为是所在主机的地址，127.0.0.1是模拟器本身的回环地址，10.0.2.1表示网关地址，10.0.2.3表示DNS地址，10.0.2.15表示目标设备的网络地址]，关于模拟器的详细信息，大家可参阅相关资料。

　　xmppPort=5222 是服务器的xmpp服务监听端口

　　运行androidpn-server-0.5.0\bin\run.bat启动服务器，从浏览器访问http://127.0.0.1:7070/index.do (androidPN Server有个轻量级的web服务器，在7070端口监听请求，接受用户输入的文本消息)

　　运行客户端，客户端会向服务器发起连接请求，注册成功后，服务器能识别客户端，并维护和客户端的IP长连接。

B、如果是在同一个局域网内的其他机器的模拟器测试(或者使用同一无线路由器wifi上网的真机) ，则需要把这个值设置为服务器机器的局域网ip

　　例如：你的电脑和android手机都通过同一个无线路由器wifi上网，电脑的ip地址为 192.168.1.2 而手机的ip地址为192.168.1.3，这个时候需要把这个值修改为xmppHost=192.168.1.1 或是电脑的IP地址，就可以在手机上使用了.

C、如果是不在同一个局域网的真机测试，我们需要将这个值设置为服务器的IP地址。