【Android应用开发】 推送原理解析 极光推送使用详解 (零基础精通推送)

作者 : octopus_truth

转载请注明出处 : http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/45046283

推送技术产生场景 : 

-- 服务器端主动性 : 客户端与服务器交互都是客户端主动的, 服务器一般不能主动与客户端进行数据交互, 因为服务器端无法得知客户端的 IP 地址 及 状态;

-- 数据实时性 : 如果服务器端有紧急数据要传递给客户端, 就必须主动向客户端发送数据;

-- 基本原理 : 使客户端实时获取服务器端消息, Pull 方式, 小周期轮询, 费电费流量; 另一个就是 Push 方式, 服务器端向客户端主动推送数据, 可以省电省流量;

示例代码下载 : http://download.csdn.net/detail/han1202012/8636005 

一. 推送原理

1. Android 推送原理简介

(1) SMS 方式推送

SMS 推送 : 

-- SMS : Short Message Service 缩写, 即短信服务;

-- 实现方式 : 服务器端向手机端发送短信, 手机监听短信广播, 然后将拦截的短信信息进行显示;

-- 优点 : 省电, 省流量, 在没有网络的偏远地点也能接收到推送消息;

-- 缺点 : 费钱, 一毛钱一条;

(2) 轮询 方式推送

轮询推送 : 

-- 实现方式 : 周期性主动获取网络中的数据;

-- 缺点 : 费电, 费流量;

(3) 长链接 方式推送

长链接推送 : 主流方法;

-- 实现方式 : 手机端与服务器端建立一条长时间的数据流链接, 手机客户端一直等待服务器端的数据;

-- 优点 : 有一条长链接, 有数据的时候才发送数据, 没有时不消耗流量, 比较省流量;

-- 缺点 : 由于要保存一条长链接, 比较费电; 在网络不稳定的情况下, 推送容易失败;

2. Android 推送解决方案简介

(1) C2DM 推送 (Google)

C2DM 推送简介 : 全称 Cloudto Device Messaging, Google 提供的 推送解决方案;

-- 运行方式 : 提供一个轻量级机制, 允许服务器通知应用程序, 主动与客户端进行数据交互, 处理消息排队, 并向运行于目标设备的应用程序分发消息;

-- 优点 : Google 提供的原生框架, 无需在应用中添加第三方代码 和 部署服务器端;

-- 缺点 : 1.该推送依赖 Google 服务器, 需要绑定 Google 帐号, 目前在中国 Google 被屏蔽, 无法使用; 2. 许多手机厂商去掉了软件中的该模块;

-- 运行机制图 : 

(2) MQTT 推送 (IBM)

MQTT 推送简介 : MQTT 是轻量级的消息发布|订阅协议, 

-- 优点 : 省电, 省流量, 轻量级, 有 C++ 版的服务器端组件 RSMB;

-- 缺点 : RSMB 不开源, 部署成本高, 比较复杂;

-- IBM相关MQTT官网 : http://www-01.ibm.com/support/docview.wss?rs=171&uid=swg24006006 ;

RSMB 服务器端 : 全称 Really Small Message Broker, IBM 提供;

-- 工作方式 : 在服务器端, 接收消息, 并将 消息 传输给指定移动设备;

-- 地址 : http://www.alphaworks.ibm.com/tech/rsmb ;

MQTT 推送示例 : 

-- 客户端 : https://github.com/tokudu/AndroidPushNotificationsDemo ;

-- 服务器端 PHP : https://github.com/tokudu/PhpMQTTClient ;

(3) 基于 XMPP 的 AndroidPN 推送 (开源)

XMPP 推送简介 : 

-- XMPP 简介 : 全称 Extensible Messaging and Presence Protocol (可扩展通讯和表示协议), 基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线探测, 该协议允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息;

-- AndroidPN : 基于 XMPP 协议开发的 Java 开源 Android 推送通知实现, 包含了完整的客户端 和 服务器端;

-- 项目主页 : http://sourceforge.net/projects/androidpn/ ;

-- 原理图 : 

AndroidPN 缺陷 : 如果使用该框架进行推送, 需要在了解 XMPP 和 anroidPN 基础上进行大量的二次开发;

-- 连接中断 : 连接时间过长, 连接会中断, 收不到消息;

-- 稳定性差 : 该框架不是很稳定;

-- 纠错机制 : 消息推送出去后, 不检查是否推送到客户端, 推送出去就不管了;

3. 推送 4s 评价标准

4S 标准 : Safe(安全), Stable(稳定), Save(省电省流量省成本), Slim(体积小);

(1) Safe (安全)

推送安全标准 : 

-- 透明传输 : 只负责点对点的传输的质量, 不关心中间的传输介质 与 传输业务逻辑 协议等;

-- 加密方案 : 信息需要加密, 另外推送的 ID 系统需要独立与后台已有的 ID 系统;

(2) Stable (稳定)

服务器稳定 : 长链接方案对服务器开销要求很高, 服务器端开发难度很大;

-- 在线峰值 : 同时在线连接数到达100万的稳定性;

-- 并发时延 : 高并发时的消息平均延迟, 一分钟处理 100万 条数据;

-- 服务器稳定 : 稳定性时延占总时间的 99.9%, 有备份和负载均衡的机制;

客户端稳定 : 中国网络状况复杂, 手机长时间联网比较难, 稳定性比较难, 开发时要考虑每个省的每个运营商, 每款手机的机型;

-- 联网时间 : 每日联网时间 23.5 小时以上;

-- 消息到达率 : 消息收到后 9 小时内客户端的消息到达率;

(3) Save (节省)

节省评判 : 

-- 电量节省 : 注意 CPU 休眠率, 服务短待机时间百分比评判;

-- 流量节省 : 处理协议 和 冗余数据包, 使用空载待机月流量评判;

-- 成本节省 : 单服务器同时承载连接数, 同时承载连接数越多, 成本越低, 个推单服务器连接 300 万(业内顶尖水平);

(4) Slim (体积小)

集成 SDK 大小 : 客户端推送的 SDK 的大小尽量小, 一般要小于 300K;

二. 极光推送概述

1. 功能概述

极光推送基本功能 : 主动 即时 的向用户发起交互, 可以发送聊天消息;

-- 作用 : 通过向 精准 的目标用户推送 有价值 的消息, 可以提供用户忠诚度, 提高留存率;

(1) 推送方式

推送方式简介 : 

-- 通知 : 推送文本内容, 展示在通知栏中;

-- 自定义消息 : 推送自定义消息, 给用户自行处理;

-- 富媒体 : 推送 HTML 页面内容;

(2) 推送目标

推送目标简介 : 

-- 广播推送 : 向所有用户发送广播消息;

-- 标签推送 : 根据用户设置的标签分组, 向某一组推送消息;

-- 别名推送 : 客户端绑定用户别名, 向单个用户推送信息;

(3) 用户分群

用户分群简介 : 可以根据 JPush 提供的 多条件组合, 对用户进行群组划分, 实现 实时筛选推送;

(4) 推送历史

推送历史简介 : 通过 WEB 或者 API 发出的推送, 都可以在推送历史记录中查询到, 并可以实时显示推送结果;

2. 推送框架

推送框架 : 

-- 推送数据源 : 自己开发的服务器端 或者 使用 极光推送官网的 WEB 后台;

-- JPush API : 部署在服务器端, 开发者的服务器端发起推送时, 将数据传到 JPush API 中, 然后再向下传递;

-- 建立长链接 : 集成 JPush 的 SDK 客户端启动后会建立一个到 JPush Cloud 的长链接, 提供 App 永远在线的能力; 

-- 原理图 : 

3. 极光推送原理

参考文章(极光推送官方博客) : http://blog.jpush.cn/jpush_wireless_push_principle/ ;

(1) 客户端原理

IP地址 分配原理 : 

-- IP 地址有限 : IPv4 的 IP 地址数量有限, 运营商要动态地为 手机分配 IP 地址, 这些 IP 地址都是运营商的内网 IP;

-- 网络地址转换 (NAT) : 全称 Network Address Translation, 网关维护一个外网 IP 地址, 与 内网 IP 地址对应;

-- 外网 IP 不固定 : 由于运营商持有的外网 IP 数量有限, 需要动态的分配给接入运营商的用户, 因此在手机一段时间没有数据传输时会将该手机分配的外网 IP 地址收回, 分配给其它用户;

-- 解决方案 : Android 手机端想要保持长链接, 首先外网 IP 地址不能变, 不能让运营商收回 这个 IP 地址;

Android 手机端实现方案 : 

-- 心跳 : 为了长时间保持外网 IP, 需要客户端定期发送心跳给运营商, 以便刷新 NAT 列表;

-- Timer 定时方法 : 该类计划循环执行定时任务, 但是使用该类会使 CPU 保持唤醒状态, 比较费电;

-- AlarmManager 定时方法 : 该类封装了 Android 手机的 RTC 硬件时钟模块, 可以在 CPU 休眠时正常运行, 定时任务执行时再唤醒 CPU, 这样做到了电量节省;

(2) 服务器原理

C10K 问题 : 单台服务器解决 同时保持一万长链接的性能问题;

4. Android SDK 简介

Android SDK 本质 : JPush SDK 集成到 Android APP 中后, 作为一个 Service 在 Android 端长期运行, 始终与 服务器端 保持者长链接, 相当与永远在线;

(1) 多平台支持

多平台支持 : 

-- 手机芯片类型 : 一般的手机是 ARM 芯片, 但是有些手机是 MIPS 芯片 或者 x86 芯片;

-- so 库支持 : 每个 CPU 芯片类型对应的 so 库, 都需要特殊编译, 无法跨平台调用, 如 ARM 平台的 so 库在 x86 平台就无法运行;

(2) 电量与流量说明

流量消耗 : JPush 的协议是自定义的, 协议的数据量经过了精简, 流量消耗非常少; 

电量消耗 : JPush 心跳保持连接时可以在 CPU 不唤醒的情况下执行, 减少了不必要的代码运行, 电量非常节省;

(3) 相关库说明

JPush 依赖库 : 

-- .so 依赖库内容 : JPush 需要一个 so 动态库, 该库是 C 语言编写, 在 Linux 下进行交叉编译而来, 可以在 ARM 芯片的手机上运行;

-- jar 依赖库内容 : 对 Java 代码的封装;

三. 极光推送简单 Demo

Demo 概述 : JPush 官方提供了一个简单 Demo, 向我们演示了 JPush 基本的推送流程, 基本步骤分为下面几块, 即

-- Web 配置操作部分 : 包括 注册开发者帐号, 创建应用;

-- 下载手机示例 : 下载系统自动生成的 Android 应用示例;

-- 发送推送指令 : 在 Web 端发送推送指令, 手机端接收该指令;

-- 官方地址 : 关于该模块详细信息可参考官方文档, http://docs.jpush.io/guideline/android_3m/ ;

1. Web 配置操作

(1) 帐号创建

该步骤就不再赘述, 普通的帐号注册即可;

(2) 创建应用

创建应用步骤 : 

-- 创建应用界面 : https://www.jpush.cn/common/apps ;

-- 创建应用 : 点击 创建应用 按钮即可;

-- 配置应用信息 : 输入应用名称, 上传一个图标, 然后填写一个包名, JPush 系统会在后台根据你输入的包名生成的推送的 Android 应用 Demo, 该 Demo 包含了该配置的信息;

查看应用设置界面 : 

2. 下载导入 Android 应用源码

(1) 下载 Android 应用源码

下载源码 : 在应用设置的 Android 模块, 有 "下载 Android Example" 按钮, 点击该按钮即可下载 Android 应用;

(2) 导入 Android 应用源码

将下载后的源码解压, 不用任何修改, 即可导入到应用中运行;

3. 发送推送

(1) 不初始化推送无效

直接在后台推送 : 我们在 Android 手机界面不做任何操作, 直接在网页后台推送消息; 

-- 发送通知 : 在应用的 "推送" 模块, 点击发送通知按钮;

-- 输入推送内容 : 输入任意推送内容 "Jpush Demo Send By octopus 1.", 点击页面最下方的 "立即发送" 按钮;

-- 对话框选择 : Web 界面会弹出对话框, 提示是否发送, 选 "发送吧" 即可;

-- 查看推送结果 : 点击之后又弹出对话框, 点击 "去看看" 可以查看推送结果;

-- 推送结果分析 : 点击上面的 "去看看" 可以查看推送结果, 点击 "推送历史" 按钮, 也可一查看推送结果; 由于我们没有在 客户端进行初始化, 因此推送没有成功;

(2) 初始化后推送

初始化之后推送 : 

-- 手机端初始化 : 点击手机端的 "initPush" 按钮, 进行初始化;

-- 发送消息 : 发送 "Jpush Demo Send By octopus 2." 消息, 此时连上一次推送的消息也送达, 网络不同会延迟一定时间;

-- 查看发送结果 : 此时显示的推送, 两次都成功了;

(3) 停止 和 恢复 推送功能

停止恢复推送功能 : 当点击停止推送 "stopPush" 按钮时, 推送手机端就不会再接收推送内容, 当点击恢复推送时, 会将期间积攒的所有推送内容一次性推送到手机中;

四. Android 应用集成 JPush

1. 依赖库拷贝

(1) SDK 简介

SDK 下载 : 最新的 SDK 压缩包 Jpush-Android-sdk-1.7.3.zip ;

-- JPush SDK 下载页面 : http://docs.jpush.io/resources/ ;

-- Android SDK 下载地址 : https://www.jpush.cn/downloads/sdk/android/ ; 

详细文件说明 : 将 Jpush-Android-sdk-1.7.3.zip 解压, 解压后的目录是 Jpush-Android-sdk;

-- 查看文档目录 : 使用 tree -L 3 命令, 查看深度为 3 的路径结构;

octopus@octopus:~/JPush/Jpush-Android-sdk$ tree -L 3
.
├── AndroidManifest.xml
├── ChangeLog.txt
├── doc
│   └── Jpush-sdk-集成指南.pdf
├── example
│   ├── AndroidManifest.xml
│   ├── libs
│   │   ├── armeabi
│   │   ├── armeabi-v7a
│   │   └── jpush-sdk-release1.7.3.jar
│   ├── proguard-project.txt
│   ├── project.properties
│   ├── res
│   │   ├── drawable-hdpi
│   │   ├── drawable-ldpi
│   │   ├── drawable-mdpi
│   │   ├── drawable-xhdpi
│   │   ├── layout
│   │   ├── values
│   │   └── values-zh
│   └── src
│       └── com
└── libs
    ├── armeabi
    │   └── libjpush173.so
    ├── armeabi-v7a
    │   └── libjpush173.so
    └── jpush-sdk-release1.7.3.jar

-- AndroidManifest.xml (配置文件) : 这是 Android 应用的主要配置文件示例;

-- ChangeLog.txt (升级说明) : SDK 版本升级的说明;

-- doc (文档) : doc 目录下 有个 "Jpush-sdk-集成指南.pdf" 文档, 这是集成 JPush 文档;

-- example (代码示例) : example 明显是个 Android 示例 demo;

-- libs (依赖库) : Android 应用中相关库, 放在这个目录中, libjpush173.so 是依赖的 C 底层库, jpush-sdk-release1.7.3.jar 是依赖的 Java 库;

(2) 拷贝 依赖库 到 Android 应用中

执行过程 : 

-- 创建应用 : 创建一个空应用, 注意应用最小版本应大于 2.1, 否则不能支持极光推送, 应用的包名为 cn.org.octopus.jpush.demo 即可, 不用在后台另外创建一个

-- 拷贝依赖库 : 在工程根目录下创建一个 libs 目录, 拷贝 jpush-sdk-release1.7.3.jar 到 libs 目录中, 将 armeabi/libjpush173.so 和 armeabi-v7a/libjpush173.so 拷贝到 libs 目录, 注意要连文件夹一起拷贝, 拷贝完后如下图;

2. 配置 AndroidManifest.xml 文件

(1) 权限配置

JPush 定义权限 : JPush 定义了一个权限, 允许应用接收 JPush 代码发送的广播消息, You Package.permission.JPUSH_MESSAGE, 注意要使用你的包名替换其中的 Your Package;

用户权限 : 

可选用户权限 : 

(2) 配置 JPush 服务

JPush 服务 : 

-- 推送服务 : 

-- 下载服务 : 

(3) 配置 JPush 广播接收者

JPush 广播接收者配置 : 

-- 推送接收者 : 

-- 时钟相关接收者 : 

(4) 配置 渠道 和 推送标识

渠道 和 AppKey 配置 : 

(5) 最终的配置文件

配置好的文件 : 

3. 推送测试

后台推送 : 

-- 控制台地址 : https://www.jpush.cn/common/apps/ ;

-- 发起推送 : 进入控制台, 点击对应的应用, 进入推送页面;

-- 查看结果 : 

-- 推送统计 : 

五. JPush 相关 API

1. 初始化 停止 恢复 推送

推送控制方法 : 

-- 初始化推送 : JPushInterface.init(Context context), 初始化之后才能接收推送消息;

-- 恢复推送 : JPushInterface.resumePush(Context context), 停止推送后, 调用该方法, 即可恢复推送;

-- 停止推送 : JPushInterface.stopPush(Context context), 调用该方法之后, 手机便收不到推送信息了;

代码示例 : 

	public void onClick(View view) {
		int id = view.getId();
		switch (id) {
		case R.id.init_jpush:
			//初始化 JPush, 初始化之后才可以进行推送, 否则推送失败
			JPushInterface.init(this);
			//设置调试模式, 可以在 LogCat 中查看 JPush 日志
			JPushInterface.setDebugMode(true);
			break;
		case R.id.start_jpush:
			//恢复推送
			JPushInterface.resumePush(getApplicationContext());	
			break;
		case R.id.stop_jpush:
			//停止推送
			JPushInterface.stopPush(getApplicationContext());
			break;

		default:
			break;
		}
	}

界面效果及说明 : 

-- 界面效果 : 

-- 按钮说明 : 点击 "初始化" 按钮就可以接收推送消息, 点击 "停止推送" 按钮手机停止接收消息推送, 点击 "恢复推送" 即开始接收推送消息;

2. 根据 别名 和 标签 分组推送

参考文档 : http://docs.jpush.cn/pages/viewpage.action?pageId=557241

(1) 概念介绍

别名 : 

-- 作用 : 别名用于代表安装了应用的用户, 每个用户对应着一个别名;

-- 用户与别名对应性 (多对一) : 每个用户只能指定一个别名, 一个别名可以同时指定给多个用户, 给别名发消息时, 会同时给所有设置该别名的用户发消息;

标签 : 

-- 作用 : 方便开发者根据标签发送推送消息;

-- 用户与标签对应性(多对多) : 一个用户可以有多个标签, 一个标签可以设置给多个用户;

(2) 设置别名标签接口方法

设置别名与标签方法 : 

-- 方法接口 : 

public static void setAliasAndTags(
	Context context, 		//上下文对象
	String alias, 			//别名, 只能设置一个别名
	Set tags, 		//标签集合, 可设置多个标签
	TagAliasCallback callback)	//回调接口, 其中有一个 gotResult 接口方法, 系统回传入错误码给 responseCode 参数

-- 别名设置说明 : a. 设置 null(没有地址) 即不设值值; b. 设置 "" (初始化后) 即清空之前的设置; c. 设置会覆盖之前的设置; d. 长度 40字节 UTF8 编码;

-- 标签设置说明 : a. 设置 null(没有地址) 即不设值值; b. 设置 空集合(没有数据, 已经初始化) 即清空之前的设置; c. 设置会覆盖之前的设置; d. 每个标签长度 40字节 UTF8 编码, 最多 100 个标签;

设置别名方法 : 

-- 方法接口 : 

public static void setAlias(
	Context context, 		//上下文对象
	String alias, 			//别名内容
	TagAliasCallback callback)	//回调接口

-- 参数说明 : 该参数与 setAliasAndTags 方法参数相同;

设置标签方法 : 

-- 方法接口 : 

public static void setTags(
	Context context, 
	Set tags, 
	TagAliasCallback callback)

-- 参数说明 : 该参数与 setAliasAndTags 方法参数相同;

过滤无效标签 : 感觉这纯属 JPush API 定义缺陷, 这个应该对我们隐藏才对;

-- 方法接口 : 

public static Set filterValidTags(Set tags)

-- 作用 : 设置标签时如果 标签Set集合  中有一个是无效的, 那么整个设置都无效, 应该是设计缺陷, 后期修补 BUG 的权益之际;

回调接口 : TagAliasCallback 回调接口;

-- 方法接口 : 

public void gotResult(
	int responseCode, 	//错误码
	String alias, 		//别名
	Set tags);	//标签集合

代码示例 : 

-- 设置方法代码 : 

			String alias = set_alias.getText().toString();
			String tag = set_tag.getText().toString();
			Set set = new HashSet();
			set.add(tag);
			JPushInterface.setAliasAndTags(
					getApplicationContext(), 
					alias, 
					set, 
					this);
			Log.i(TAG, "已设置别名 与 标签");

-- 回调方法 : 

	@Override
	public void gotResult(int arg0, String arg1, Set arg2) {
		Log.i(TAG, "错误码 : " + arg0 + " , 别名 : " + arg1);
	}

-- 手机端设置 : 

-- 后台发送极光推送 : 

-- 设置标签 : 

-- 标签报错 : 如果设置的标签没有手机注册, 会出现如下报错;

-- 推送结果 : 

-- 推送通知消息 : 

3. 根据 RegistrationID 进行单机推送

参考文档 : http://docs.jpush.cn/pages/viewpage.action?pageId=8814639 

(1) 概念介绍

RegistrationID 简介 : 应用第一次注册到 JPush 后台时, 会生成一个唯一的设备标识 RegistrationID, 每个设备不重复; 

(2) 获取 RegistrationID 

方法接口 : 

//SDK 初次注册成功后，开发者通过在自定义的 Receiver 里监听 Action - cn.jpush.android.intent.REGISTRATION 来获取对应的 RegistrationID。注册成功后，也可以通过此函数获取
 
public static String getRegistrationID(Context context)

-- 获取 RegistrationID 代码 : 

			//获取 RegistrationID
			String registrationid = JPushInterface.getRegistrationID(getApplicationContext());
			tv_registrationid.setText("RegistrationID : " + registrationid);

-- 界面示例 : 

 

-- 后台推送设置 : 

4. 清除通知

清除通知简介 : 

-- 方法接口 : 

public static void clearAllNotifications(Context context);

-- 代码示例 : 

case R.id.clear_notification:
			//清除所有通知
			JPushInterface.clearAllNotifications(getApplicationContext());
			break;

-- 效果 : 在后台发送一条消息, 点击清除按钮, 所有的推送通知都清除;

5. 推送时间限制

(1) 设置允许推送时间

方法接口 : 

public static void setPushTime(
	Context context, 	//上下文对象
	Set weekDays, 	//允许接收推送的 一周天数
	int startHour, 		//开始时间
	int endHour)		//结束时间

-- 代码示例 : 

Set days = new HashSet();
days.add(1);
days.add(2);
days.add(3);
days.add(4);
days.add(5);
JPushInterface.setPushTime(getApplicationContext(), days, 10, 23);

(2) 设置禁止推送时间

方法接口 : 

public static void setSilenceTime(
	Context context, 	//上下文对象
	int startHour, 		//开始时间-小时
	int startMinute, 	//开始时间-分钟
	int endHour, 		//结束时间-小时
	int endMinute)		//结束时间-分钟

-- 代码示例 : 

JPushInterface.setSilenceTime(getApplicationContext(), 22, 30, 8, 30);

作者 : octopus_truth

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