IM推送保障及网络优化详解：如何做长连接加推送组合方案

Posted 2020-11-20 wangyiyunxin

对于移动APP来说，IM功能正变得越来越重要，它能够创建起人与人之间的连接。社交类产品中，用户与用户之间的沟通可以产生出更好的用户粘性。

在复杂的 android 生态环境下，多种因素都会造成消息推送不能及时达到客户端。另外，不稳定的移动网络也给数据传输的速率和可靠性增加了障碍。

本文详解了网易云信IM SDK在应对弱网环境、移动端硬件限制以及Android复杂的生态现状时的探索与心得.如何实现不影响用户体验的后台保活，改善的长连接加推送组合方案，以及在弱网环境大数据传输的优化实践。

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如何做长连接

对于IM来说，及时的消息推送和较低的电量消耗也并非不可兼得。在传统上，每个IM客户端都会各自维护一条与服务器的长连接，自己的消息和信令都在这条长连接上传递，每个APP也独自去心跳，断线重连等事情。

这种模式比较简单，不同的APP也是完全隔离的，不会互相影响。但他的缺点也非常明显，首先是做了很多重复的事情，造成了流量和电量的无谓消耗；第二是要保证所有的进程都能在后台运行很难。优化的方向也就非常明显了，那就是共享连接，现在绝大部分推送SDK也是这么做的。从这些APP里面选出一个当前正在运行的，或者是被杀概率最低的APP作为总代理，只由这个代理和服务器建立连接，一个手机上的所有其他APP都通过这个代理中转与服务器通信。但是，IM有一个很基本的要求在这种模式下无法得到满足：安全。所有APP的消息都经过代理中转，代理到服务器的连接是加密的，安全的，但到了代理这里，消息都被解开了，因此代理理论上可以看到其他所有APP的来往消息。因此，这种共享长连接的方式并不适用于IM。

虽然共享长连接方式不合适，但仍然提供了一个优化的思路。在此基础上，有另一个可以脱敏共享连接的方式：安全长连接加推送连接模式。

每个APP在使用和真正传递数据时，仍然独立使用自己的安全长连接。而当APP退到后台一段时间之后，则断开长连接，然后每个APP开启一个推送代理，并选择其中一个和网易云信的推送服务器建立连接，之后当APP有新消息时，就通过这个推送连接传递。APP可以自己控制发出的推送消息的安全级别，可以是包含说话人和消息内容，可以只包含说话人，或者只是一条简单的有新消息到达的提醒文案。推送到达后，如果是代理APP自己的消息，直接传递给代理APP即可。如果是其他APP消息，前面说到过，直接唤醒可能会失败，而且会导致无谓的电量消耗，所以这里并不直接将提醒传递给目标APP，而是由带来发出一条通知栏提醒。等用户去点击通知栏提醒后，才会把目标APP唤醒。

现在国内的ROM中，华为和小米的系统本来是带有推送系统，且开放给了第三方APP的。在这两个系统上，使用系统的推送通道明显会更加稳定，也更加节省资源。因此在MIUI上，从长连接到推送通道的切换流程仍然和前面的一样，只是不再使用自己的推送连接，而是将消息转发到MIUI的推送服务器，然后转给MIUI系统的推送代理，然后传递给网易云信的APP。华为的推送系统流程也是一样。不过现在华为和MIUI在推送实现上有一些区别，例如MIUI的通知栏提醒是在自己的推送代理里完成的，而华为却是将提醒通知交给APP自己去完成的，另外，他们的通知栏提醒的管理接口也有很多区别。在APP没有被禁用的情况下，两者都可以收到推送，而如果APP已经被禁用了，MIUI的通知栏提醒方式还可以将推送送达，而其他的推送方式则不能送达了。

以上就是在保障消息推送方面所能够做的所有事情了。如果以后有更多的系统开放自己的推送系统也可以选择逐步接入，以提高推送到达即时性，减少资源消耗。不过相应的，也要承受不断加入各种系统的推送SDK，增大发布包体积的缺点。

移动通信网络的三个特点

第一个是慢，尤其是2G，3G网络，慢的令人发指。

第二个是断，手机跟着人不停的移动，网络也不停的在切换，从wifi到移动网络，从一个基站到另一个基站，从有信号到没信号，都可能导致网络中断。有些制式的网络，接打电话也会导致数据网络断开。另外，移动基站还有NAT超时，到一个连接上长时间空闲后，基站就会默默的将连接断开，没有任何通知。

第三个是贵，这个就不用多说。

三种长连接类型

在网易云信整个通信系统中有3种类型的连接：TCP，UDP，HTTP。虽说这三个并不是同一层的协议，不过毕竟都在应用的更下层，因此这么划分也无妨。3种类型的协议对应了不同的业务应用。TCP主要是用户长连接，也就是普通IM消息和信令的传输，UDP用于传输实时音视频数据流，而HTTP则主要用在音频，图片等文件的上传下载上。对于不同的业务，SDK优化的关注点会有一些不相同。

 

IM长连接优化怎么做？

第一个是协议的选择。前面说，长连接的使用量是最大，选择一个合适的协议至关重要。如果是刚开始接触IM开发，一般会选择一些开源的协议，比如XMPP，SIP等。这是XMPP协议的一个请求样例，可以看到是一段XML格式的文本数据。

 

这是基于SIP的SIMPLE协议的一个请求样例，可以看到是一段类似HTTP协议的文本数据。这些协议的优势在于开源，有成熟的解决方案可以使用，扩展性好，甚至还可以和其他系统互联互通，协议的可读性也非常好。但是在普遍比较臃肿，冗余字段很多，在昂贵的移动网络里面用起来会比较浪费。网易云信采用的是私有的二进制协议，这是一个请求的数据样例，这里是把二进制数据转为了16进制显示出来，每个字节这里显示为两个字符。可以看到二进制协议的特点在于完全失去了可读性，但是，却带来极高的表达效率，相对于文本协议，可以节省非常多的数据流量。

另一个例子是登录的优化。由于移动网络经常断开，所以登录常常是心跳之外交互最多的协议了。使用量越大，优化就越有意义。一般而言，登录会经过这么几步。

 

第一步是LBS。这里的LBS不是经常说的基于地址位置的服务，在不同的厂商可能也有不同的叫法，反正作用都是获取服务器的IP地址。像云信这种需要提供全球服务的系统，在世界各地都要部署服务器，用户登录时，肯定要选择一台最优的服务器接入服务。通过lbs，客户端可以获取离自己最近，连通性最好的服务器连接机IP地址，服务器也可以据此做负载均衡。

拿到服务器连接机IP后，客户端就去连接该服务器。

连接成功，需要有一次握手。这个握手不是TCP的三次握手，而是为了建立安全连接，同服务器协商加密算法和加密密钥。

然后就发送登录请求，这里会带上用户认证信息，本机设备信息等数据。

登录成功之后，就是同步数据，包括离线消息，用户信息，群组信息等。一般而言，这里不会去做全量同步，而是采用基于时间戳的增量同步。

在移动网络上，每一次交互都需要比较长的时间，同时，每一次网络请求电量消耗也是很大的。所以，优化的方向就是尽量减少交互次数，而方法则是合并请求，并行操作以及省略请求。

LBS和连接这两个步骤是可以并行完成的。如果前面已经获取过LBS，这里可以有之前的缓存地址，如果没有，可以先连一个默认地址。

其次是握手和登录也可以并行操作。在握手包中，就可以把加密后的登录包直接带上去了。如果是断线重连，网易还可以简化登录，直接带上上一次登录的会话ID，一来减少服务器鉴权压力，二则可以直接带回在断线期间是否有未读消息等数据，如果没有，则能直接将同步这一步省略掉。如果有，同步也可以只做部分同步，只去拉去离线消息即可。等到APP切换到前台，才去同步其他的信息。

通过这些优化，登录时间可以降为原来的1/2到1/3，登录的流量消耗也可以节省30%左右。