Android Framework 常见解决方案（20）UDP广播无效问题

1 现象描述和原理解读

该问题同时存在于android App和Framework系统中。最终效果是在Android系统中直接使用UDP广播无效，有意思的是有的android系统可以，有的Android 系统不行。然而该部分代码自己在Linux上测试时是有效的，代码不变，只是简单的编译移植过来就变得莫名其妙的不行了，头还真是大的不行。

UDP广播接收端的关键实现程序如下所示：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

const int UDP_PORT = 19662;

int main() {
    int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (socket_fd == -1) {
        std::cerr << "Failed to create socket" << std::endl;
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in local_address{};
    local_address.sin_family = AF_INET;
    local_address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    local_address.sin_port = htons(UDP_PORT);

    if (bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&local_address, sizeof(local_address)) == -1) {
        std::cerr << "Failed to bind socket" << std::endl;
        close(socket_fd);
        return 1;
    }

    std::cout << "Listening for UDP broadcast on port " << UDP_PORT << std::endl;

    char buffer[1024];
    struct sockaddr_in sender_address{};
    socklen_t sender_address_length = sizeof(sender_address);

    while (true) {
        ssize_t bytes_received = recvfrom(socket_fd, buffer, sizeof(buffer), 0,
                                          (struct sockaddr*)&sender_address, &sender_address_length);
        if (bytes_received == -1) {
            std::cerr << "Error receiving data" << std::endl;
            close(socket_fd);
            return 1;
        }

        std::string received_message(buffer, bytes_received);
        std::cout << "Received message from " << inet_ntoa(sender_address.sin_addr)
                  << ": " << received_message << std::endl;
    }

    close(socket_fd);
    return 0;
}

UDP广播发送端测试程序如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

const int UDP_PORT = 19662;
const std::string UDP_BROADCAST_ADDRESS = "192.168.1.255";

int main() {
    int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (socket_fd == -1) {
        std::cerr << "Failed to create socket" << std::endl;
        return 1;
    }

    int broadcast_enable = 1;
    if (setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broadcast_enable, sizeof(broadcast_enable)) == -1) {
        std::cerr << "Failed to enable broadcast" << std::endl;
        close(socket_fd);
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in target_address{};
    target_address.sin_family = AF_INET;
    target_address.sin_port = htons(UDP_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, UDP_BROADCAST_ADDRESS.c_str(), &target_address.sin_addr) <= 0) {
        std::cerr << "Invalid address" << std::endl;
        close(socket_fd);
        return 1;
    }

    std::string message = "Hello UDP Broadcast!";
    ssize_t bytes_sent = sendto(socket_fd, message.c_str(), message.size(), 0,
                                (struct sockaddr*)&target_address, sizeof(target_address));
    if (bytes_sent == -1) {
        std::cerr << "Failed to send data" << std::endl;
        close(socket_fd);
        return 1;
    }

    std::cout << "Sent broadcast message: " << message << std::endl;

    close(socket_fd);
    return 0;
}

在移植到android的过程中实际上是使用android走JNI调用C++的方式来使用，这里就不详述了。

最后分析，发现，果然是android的问题。因为在 移动端 Android 系统中，使用 UDP 广播可能会引发一些耗电的问题，因为 UDP 广播需要 Wi-Fi 连接保持在活动状态，以便能够发送和接收数据包。为了避免在应用程序使用 UDP 广播时造成不必要的电池消耗，开发者可以考虑使用 Wi-Fi 锁来控制 Wi-Fi 连接的状态。

Wi-Fi 锁是 Android 提供的一种机制，允许应用程序在需要时保持 Wi-Fi 连接处于活动状态，而不会由于系统的网络管理策略而被关闭或断开连接。使用 Wi-Fi 锁，应用程序可以确保在需要进行网络通信时，Wi-Fi 连接一直保持活跃，从而避免了频繁的连接和断开过程，这有助于降低耗电量。

2 修改方案（Android All）

Wi-Fi锁的获取和释放源码如下所示：

import android.content.Context;
import android.net.wifi.WifiManager;
import android.net.wifi.WifiManager.WifiLock;

public class WifiLockManager {
    private WifiLock wifiLock;
    private WifiManager wifiManager;

    public WifiLockManager(Context context) {
        wifiManager = (WifiManager) context.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
        wifiLock = wifiManager.createWifiLock(WifiManager.WIFI_MODE_FULL, "MyWifiLock");
    }

    //获取锁
    public void acquireWifiLock() {
        wifiLock.acquire();
    }

    //释放锁
    public void releaseWifiLock() {
        if (wifiLock.isHeld()) {
            wifiLock.release();
        }
    }
}

这样在UDP广播时就不会出现连不上的情况了。实际上Wi-Fi 锁机制从 Android 1.0 版本就存在，但是随着不同版本的 Android 系统的发布和演变，该机制可能会有一些变化和改进。

具体的行为和影响因 Android 版本和设备厂商而异。在早期的 Android 版本中，Wi-Fi 锁主要用于控制 Wi-Fi 连接的休眠策略，以防止在连接处于活动状态时进入省电模式。然而，随着 Android 版本的更新，系统对网络管理策略进行了多次改进，旨在更好地平衡性能和电池寿命，因此 Wi-Fi 锁的影响和需求可能会因 Android 版本的变化而变化。

另外，不同的硬件厂商可能会在其定制的 Android 版本中对网络管理和电池优化策略进行调整。这意味着在某些设备上，Wi-Fi 锁的行为可能会受到硬件和厂商定制的影响，因此才会出现有的设备能直接广播而有的需要wifi锁这样的情况。