推送原理解析 极光推送使用详解

转载自：http://www.apkbus.com/forum.php?mod=viewthread&tid=240555

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;

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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;

[AppleScript]  纯文本查看  复制代码

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 - v 7 a
│   │   └── jpush - sdk - release 1.7 . 3. jar
│   ├── proguard - project.txt
│   ├── project. properties
│   ├── res
│   │   ├── drawable - hdpi
│   │   ├── drawable - ldpi
│   │   ├── drawable - mdpi
│   │   ├── drawable - xhdpi
│   │   ├── layout
│   │   ├── values
│   │   └── values - zh
│   └── src
│      └── com
└── libs
  ├── armeabi
  │   └── libjpush 173. so
  ├── armeabi - v 7 a
  │   └── libjpush 173. so
  └── jpush - sdk - release 1.7 . 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;

[XML]  纯文本查看  复制代码

    < permission android:name = "Your Package.permission.JPUSH_MESSAGE" android:protectionLevel = "signature" />

用户权限 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

    < uses-permission android:name = "You Package.permission.JPUSH_MESSAGE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.RECEIVE_USER_PRESENT" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.INTERNET" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.WAKE_LOCK" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.READ_PHONE_STATE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.VIBRATE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.WRITE_SETTINGS" />

可选用户权限

:

[XML]  纯文本查看  复制代码

    < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_LOCATION_EXTRA_COMMANDS" />
    < uses-permission android:name = "android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" />

(2) 配置 JPush 服务

JPush 服务 :

-- 推送服务 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

< service
  android:name = "cn.jpush.android.service.PushService"
  android:enabled = "true"
  android:exported = "false" >
  < intent-filter >
    < action android:name = "cn.jpush.android.intent.REGISTER" />
    < action android:name = "cn.jpush.android.intent.REPORT" />
    < action android:name = "cn.jpush.android.intent.PushService" />
    < action android:name = "cn.jpush.android.intent.PUSH_TIME" />
  intent-filter >
service >

-- 下载服务 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

        < service
            android:name = "cn.jpush.android.service.DownloadService"
            android:enabled = "true"
            android:exported = "false" >
        service >

(3) 配置 JPush 广播接收者

JPush 广播接收者配置 :

-- 推送接收者 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

< receiver
  android:name = "cn.jpush.android.service.PushReceiver"
  android:enabled = "true" >
  < intent-filter android:priority = "1000" >
    < action android:name = "cn.jpush.android.intent.NOTIFICATION_RECEIVED_PROXY" />
    < category android:name = "Your Package" />
  intent-filter >
  < intent-filter >
    < action android:name = "android.intent.action.USER_PRESENT" />
    < action android:name = "android.net.conn.CONNECTIVITY_CHANGE" />
  intent-filter >
  < intent-filter >
    < action android:name = "android.intent.action.PACKAGE_ADDED" />
    < action android:name = "android.intent.action.PACKAGE_REMOVED" />
    < data android:scheme = "package" />
  intent-filter >
receiver >

--  时钟相关接收者

:

[XML]  纯文本查看  复制代码

        < receiver android:name = "cn.jpush.android.service.AlarmReceiver" />

(4) 配置 渠道 和 推送标识

渠道 和 AppKey 配置 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

        < meta-data android:name = "JPUSH_CHANNEL" android:value = "developer-default" />

        < meta-data android:name = "JPUSH_APPKEY" android:value = "Your AppKey" />

(5) 最终的配置文件

配置好的文件 :

[XML]  纯文本查看  复制代码

xml version = "1.0" encoding = "utf-8" ?>
< manifest xmlns:android = "http://schemas.android.com/apk/res/android"
  package = "cn.org.octopus.jpush.demo"
  android:versionCode = "1"
  android:versionName = "1.0" >
  < uses-sdk
    android:minSdkVersion = "17"
    android:targetSdkVersion = "19" />
  < permission android:name = "cn.org.octopus.jpush.demo.permission.JPUSH_MESSAGE" android:protectionLevel = "signature" />
  < uses-permission android:name = "cn.org.octopus.jpush.demo.permission.JPUSH_MESSAGE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.RECEIVE_USER_PRESENT" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.INTERNET" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.WAKE_LOCK" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.READ_PHONE_STATE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.VIBRATE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.WRITE_SETTINGS" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.ACCESS_LOCATION_EXTRA_COMMANDS" />
  < uses-permission android:name = "android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" />
  < application
    android:allowBackup = "true"
    android:icon = "@drawable/ic_launcher"
    android:label = "@string/app_name"
    android:theme = "@style/AppTheme" >
    < activity
      android:name = ".MainActivity"
      android:label = "@string/app_name" >
      < intent-filter >
        < action android:name = "android.intent.action.MAIN" />
        < category android:name = "android.intent.category.LAUNCHER" />
      intent-filter >
    activity >
    < service
      android:name = "cn.jpush.android.service.PushService"
      android:enabled = "true"
      android:exported = "false" >
      < intent-filter >
        < action android:name = "cn.jpush.android.intent.REGISTER" />
        < action android:name = "cn.jpush.android.intent.REPORT" />
        < action android:name = "cn.jpush.android.intent.PushService" />
        < action android:name = "cn.jpush.android.intent.PUSH_TIME" />
      intent-filter >
    service >
    < service
      android:name = "cn.jpush.android.service.DownloadService"
      android:enabled = "true"
      android:exported = "false" >
    service >
    < receiver
      android:name = "cn.jpush.android.service.PushReceiver"
      android:enabled = "true" >
      < intent-filter android:priority = "1000" >
        < action android:name = "cn.jpush.android.intent.NOTIFICATION_RECEIVED_PROXY" />
        < category android:name = "cn.org.octopus.jpush.demo" />
      intent-filter >
      < intent-filter >
        < action android:name = "android.intent.action.USER_PRESENT" />
        < action android:name = "android.net.conn.CONNECTIVITY_CHANGE" />
      intent-filter >
      < intent-filter >
        < action android:name = "android.intent.action.PACKAGE_ADDED" />
        < action android:name = "android.intent.action.PACKAGE_REMOVED" />
        < data android:scheme = "package" />
      intent-filter >
    receiver >
    < receiver android:name = "cn.jpush.android.service.AlarmReceiver" />
    < meta-data android:name = "JPUSH_CHANNEL" android:value = "developer-default" />