Android WebSocket实现即时通讯功能
最近做这个功能，分享一下。即时通讯（Instant Messaging）最重要的毫无疑问就是即时，不能有明显的延迟，要实现IM的功能其实并不难，目前有很多第三方，比如极光的JMessage，都比较容易实现。但是如果项目有特殊要求（如不能使用外网），那就得自己做了，所以我们需要使用WebSocket。
WebSocket
WebSocket协议就不细讲了，感兴趣的可以具体查阅资料，简而言之，它就是一个可以建立长连接的全双工(full-duplex)通信协议，允许服务器端主动发送信息给客户端。
Java-WebSocket框架
对于使用websocket协议，Android端已经有些成熟的框架了，在经过对比之后，我选择了Java-WebSocket这个开源框架，GitHub地址：https://github.com/TooTallNate/Java-WebSocket，目前已经有五千以上star，并且还在更新维护中，所以本文将介绍如何利用此开源库实现一个稳定的即时通讯功能。
效果图
国际惯例，先上效果图
文章重点
1、与websocket建立长连接
2、与websocket进行即时通讯
3、Service和Activity之间通讯和UI更新
4、弹出消息通知（包括锁屏通知）
5、心跳检测和重连（保证websocket连接稳定性）
6、服务（Service）保活
一、引入Java-WebSocket
1、build.gradle中加入
implementation "org.java-websocket:Java-WebSocket:1.4.0"
2、加入网络请求权限
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
3、新建客户端类
新建一个客户端类并继承WebSocketClient，需要实现它的四个抽象方法和构造函数，如下：
public class JWebSocketClient extends WebSocketClient { public JWebSocketClient(URI serverUri) { super(serverUri, new Draft_6455()); } @Override public void onOpen(ServerHandshake handshakedata) { Log.e("JWebSocketClient", "onOpen()"); } @Override public void onMessage(String message) { Log.e("JWebSocketClient", "onMessage()"); } @Override public void onClose(int code, String reason, boolean remote) { Log.e("JWebSocketClient", "onClose()"); } @Override public void onError(Exception ex) { Log.e("JWebSocketClient", "onError()"); } }
其中onOpen()方法在websocket连接开启时调用，onMessage()方法在接收到消息时调用，onClose()方法在连接断开时调用，onError()方法在连接出错时调用。构造方法中的new Draft_6455()代表使用的协议版本，这里可以不写或者写成这样即可。
4、建立websocket连接
建立连接只需要初始化此客户端再调用连接方法，需要注意的是WebSocketClient对象是不能重复使用的，所以不能重复初始化，其他地方只能调用当前这个Client。
URI uri = URI.create("ws://*******");
JWebSocketClient client = new JWebSocketClient(uri) {
@Override
public void onMessage(String message) {
//message就是接收到的消息
Log.e("JWebSClientService", message);
}
};
为了方便对接收到的消息进行处理，可以在这重写onMessage()方法。初始化客户端时需要传入websocket地址（测试地址：ws://echo.websocket.org），websocket协议地址大致是这样的
ws:// ip地址 : 端口号
连接时可以使用connect()方法或connectBlocking()方法，建议使用connectBlocking()方法，connectBlocking多出一个等待操作，会先连接再发送。
try { client.connectBlocking(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
运行之后可以看到客户端的onOpen()方法得到了执行，表示已经和websocket建立了连接
5、发送消息
发送消息只需要调用send()方法，如下
if (client != null && client.isOpen()) { client.send("你好"); }
6、关闭socket连接
关闭连接调用close()方法，最后为了避免重复实例化WebSocketClient对象，关闭时一定要将对象置空。
/** * 断开连接 */ private void closeConnect() { try { if (null != client) { client.close(); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { client = null; } }
二、后台运行
一般来说即时通讯功能都希望像QQ微信这些App一样能在后台保持运行，当然App保活这个问题本身就是个伪命题，我们只能尽可能保活，所以首先就是建一个Service，将websocket的逻辑放入服务中运行并尽可能保活，让websocket保持连接。
1、新建Service
新建一个Service，在启动Service时实例化WebSocketClient对象并建立连接，将上面的代码搬到服务里即可。
2、Service和Activity之间通讯
由于消息是在Service中接收，从Activity中发送，需要获取到Service中的WebSocketClient对象，所以需要进行服务和活动之间的通讯，这就需要用到Service中的onBind()方法了。
首先新建一个Binder类,让它继承自Binder，并在内部提供相应方法，然后在onBind()方法中返回这个类的实例。
public class JWebSocketClientService extends Service { private URI uri; public JWebSocketClient client; private JWebSocketClientBinder mBinder = new JWebSocketClientBinder(); //用于Activity和service通讯 class JWebSocketClientBinder extends Binder { public JWebSocketClientService getService() { return JWebSocketClientService.this; } } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return mBinder; } } 接下来就需要对应的Activity绑定Service，并获取Service的东西，代码如下 public class MainActivity extends AppCompatActivity { private JWebSocketClient client; private JWebSocketClientService.JWebSocketClientBinder binder; private JWebSocketClientService jWebSClientService; private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() { @Override public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) { //服务与活动成功绑定 Log.e("MainActivity", "服务与活动成功绑定"); binder = (JWebSocketClientService.JWebSocketClientBinder) iBinder; jWebSClientService = binder.getService(); client = jWebSClientService.client; } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) { //服务与活动断开 Log.e("MainActivity", "服务与活动成功断开"); } }; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); bindService(); } /** * 绑定服务 */ private void bindService() { Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, JWebSocketClientService.class); bindService(bindIntent, serviceConnection, BIND_AUTO_CREATE); } }
这里首先创建了一个ServiceConnection匿名类，在里面重写onServiceConnected()和onServiceDisconnected()方法，这两个方法会在活动与服务成功绑定以及连接断开时调用。在onServiceConnected()首先得到JWebSocketClientBinder的实例，有了这个实例便可调用服务的任何public方法，这里调用getService()方法得到Service实例，得到了Service实例也就得到了WebSocketClient对象，也就可以在活动中发送消息了。
三、从Service中更新Activity的UI
当Service中接收到消息时需要更新Activity中的界面，方法有很多，这里我们利用广播来实现，在对应Activity中定义广播接收者，Service中收到消息发出广播即可。
public class MainActivity extends AppCompatActivity { ... private class ChatMessageReceiver extends BroadcastReceiver{ @Override public void onReceive(Context context, Intent intent) { String message=intent.getStringExtra("message"); } } /** * 动态注册广播 */ private void doRegisterReceiver() { chatMessageReceiver = new ChatMessageReceiver(); IntentFilter filter = new IntentFilter("com.xch.servicecallback.content"); registerReceiver(chatMessageReceiver, filter); } ... }
上面的代码很简单，首先创建一个内部类并继承自BroadcastReceiver，也就是代码中的广播接收器ChatMessageReceiver，然后动态注册这个广播接收器。当Service中接收到消息时发出广播，就能在ChatMessageReceiver里接收广播了。
发送广播：
client = new JWebSocketClient(uri) { @Override public void onMessage(String message) { Intent intent = new Intent(); intent.setAction("com.xch.servicecallback.content"); intent.putExtra("message", message); sendBroadcast(intent); } };
获取广播传过来的消息后即可更新UI，具体布局就不细说，比较简单，看下我的源码就知道了，demo地址我会放到文章末尾。
四、消息通知
消息通知直接使用Notification，只是当锁屏时需要先点亮屏幕，代码如下
/** * 检查锁屏状态，如果锁屏先点亮屏幕 * * @param content */ private void checkLockAndShowNotification(String content) { //管理锁屏的一个服务 KeyguardManager km = (KeyguardManager) getSystemService(Context.KEYGUARD_SERVICE); if (km.inKeyguardRestrictedInputMode()) {//锁屏 //获取电源管理器对象 PowerManager pm = (PowerManager) this.getSystemService(Context.POWER_SERVICE); if (!pm.isScreenOn()) { @SuppressLint("InvalidWakeLockTag") PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock(PowerManager.ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP | PowerManager.SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK, "bright"); wl.acquire(); //点亮屏幕 wl.release(); //任务结束后释放 } sendNotification(content); } else { sendNotification(content); } } /** * 发送通知 * * @param content */ private void sendNotification(String content) { Intent intent = new Intent(); intent.setClass(this, MainActivity.class); PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT); NotificationManager notifyManager = (NotificationManager) getSystemService(Context.NOTIFICATION_SERVICE); Notification notification = new NotificationCompat.Builder(this) .setAutoCancel(true) // 设置该通知优先级 .setPriority(Notification.PRIORITY_MAX) .setSmallIcon(R.mipmap.ic_launcher) .setContentTitle("昵称") .setContentText(content) .setVisibility(VISIBILITY_PUBLIC) .setWhen(System.currentTimeMillis()) // 向通知添加声音、闪灯和振动效果 .setDefaults(Notification.DEFAULT_VIBRATE | Notification.DEFAULT_ALL | Notification.DEFAULT_SOUND) .setContentIntent(pendingIntent) .build(); notifyManager.notify(1, notification);//id要保证唯一 }
如果未收到通知可能是设置里通知没开，进入设置打开即可，如果锁屏时无法弹出通知，可能是未开启锁屏通知权限，也需进入设置开启。为了保险起见我们可以判断通知是否开启，未开启引导用户开启，代码如下：
/** * 检测是否开启通知 * * @param context */ private void checkNotification(final Context context) { if (!isNotificationEnabled(context)) { new AlertDialog.Builder(context).setTitle("温馨提示") .setMessage("你还未开启系统通知，将影响消息的接收，要去开启吗？") .setPositiveButton("确定", new DialogInterface.OnClickListener() { @Override public void onClick(DialogInterface dialog, int which) { setNotification(context); } }).setNegativeButton("取消", new DialogInterface.OnClickListener() { @Override public void onClick(DialogInterface dialog, int which) { } }).show(); } } /** * 如果没有开启通知，跳转至设置界面 * * @param context */ private void setNotification(Context context) { Intent localIntent = new Intent(); //直接跳转到应用通知设置的代码： if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) { localIntent.setAction("android.settings.APP_NOTIFICATION_SETTINGS"); localIntent.putExtra("app_package", context.getPackageName()); localIntent.putExtra("app_uid", context.getApplicationInfo().uid); } else if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT == Build.VERSION_CODES.KITKAT) { localIntent.setAction(Settings.ACTION_APPLICATION_DETAILS_SETTINGS); localIntent.addCategory(Intent.CATEGORY_DEFAULT); localIntent.setData(Uri.parse("package:" + context.getPackageName())); } else { //4.4以下没有从app跳转到应用通知设置页面的Action，可考虑跳转到应用详情页面 localIntent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); if (Build.VERSION.SDK_INT >= 9) { localIntent.setAction("android.settings.APPLICATION_DETAILS_SETTINGS"); localIntent.setData(Uri.fromParts("package", context.getPackageName(), null)); } else if (Build.VERSION.SDK_INT <= 8) { localIntent.setAction(Intent.ACTION_VIEW); localIntent.setClassName("com.android.settings", "com.android.setting.InstalledAppDetails"); localIntent.putExtra("com.android.settings.ApplicationPkgName", context.getPackageName()); } } context.startActivity(localIntent); } /** * 获取通知权限,检测是否开启了系统通知 * * @param context */ @TargetApi(Build.VERSION_CODES.KITKAT) private boolean isNotificationEnabled(Context context) { String CHECK_OP_NO_THROW = "checkOpNoThrow"; String OP_POST_NOTIFICATION = "OP_POST_NOTIFICATION"; AppOpsManager mAppOps = (AppOpsManager) context.getSystemService(Context.APP_OPS_SERVICE); ApplicationInfo appInfo = context.getApplicationInfo(); String pkg = context.getApplicationContext().getPackageName(); int uid = appInfo.uid; Class appOpsClass = null; try { appOpsClass = Class.forName(AppOpsManager.class.getName()); Method checkOpNoThrowMethod = appOpsClass.getMethod(CHECK_OP_NO_THROW, Integer.TYPE, Integer.TYPE, String.class); Field opPostNotificationValue = appOpsClass.getDeclaredField(OP_POST_NOTIFICATION); int value = (Integer) opPostNotificationValue.get(Integer.class); return ((Integer) checkOpNoThrowMethod.invoke(mAppOps, value, uid, pkg) == AppOpsManager.MODE_ALLOWED); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return false; }
最后加入相关的权限
<!-- 解锁屏幕需要的权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.DISABLE_KEYGUARD" />
<!-- 申请电源锁需要的权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
<!--震动权限-->
<uses-permission android:name="android.permission.VIBRATE" />
五、心跳检测和重连
由于很多不确定因素会导致websocket连接断开，例如网络断开，所以需要保证websocket的连接稳定性，这就需要加入心跳检测和重连。
心跳检测其实就是个定时器，每个一段时间检测一次，如果连接断开则重连，Java-WebSocket框架在目前最新版本中有两个重连的方法，分别是reconnect()和reconnectBlocking()，这里同样使用后者。
private static final long HEART_BEAT_RATE = 10 * 1000;//每隔10秒进行一次对长连接的心跳检测 private Handler mHandler = new Handler(); private Runnable heartBeatRunnable = new Runnable() { @Override public void run() { if (client != null) { if (client.isClosed()) { reconnectWs(); } } else { //如果client已为空，重新初始化websocket initSocketClient(); } //定时对长连接进行心跳检测 mHandler.postDelayed(this, HEART_BEAT_RATE); } }; /** * 开启重连 */ private void reconnectWs() { mHandler.removeCallbacks(heartBeatRunnable); new Thread() { @Override public void run() { try { //重连 client.reconnectBlocking(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }.start(); }
然后在服务启动时开启心跳检测
mHandler.postDelayed(heartBeatRunnable, HEART_BEAT_RATE);//开启心跳检测
我们打印一下日志，如图所示
六、服务(Service)保活
如果某些业务场景需要App保活，例如利用这个websocket来做推送，那就需要我们的App后台服务不被kill掉，当然如果和手机厂商没有合作，要保证服务一直不被杀死，这可能是所有Android开发者比较头疼的一个事，这里我们只能尽可能的来保证Service的存活。
1、提高服务优先级（前台服务）
前台服务的优先级比较高，它会在状态栏显示类似于通知的效果，可以尽量避免在内存不足时被系统回收，前台服务比较简单就不细说了。有时候我们希望可以使用前台服务但是又不希望在状态栏有显示，那就可以利用灰色保活的办法，如下
private final static int GRAY_SERVICE_ID = 1001; //灰色保活手段 public static class GrayInnerService extends Service { @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { startForeground(GRAY_SERVICE_ID, new Notification()); stopForeground(true); stopSelf(); return super.onStartCommand(intent, flags, startId); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return null; } } //设置service为前台服务，提高优先级 if (Build.VERSION.SDK_INT < 18) { //Android4.3以下 ，隐藏Notification上的图标 startForeground(GRAY_SERVICE_ID, new Notification()); } else if(Build.VERSION.SDK_INT>18 && Build.VERSION.SDK_INT<25){ //Android4.3 - Android7.0，隐藏Notification上的图标 Intent innerIntent = new Intent(this, GrayInnerService.class); startService(innerIntent); startForeground(GRAY_SERVICE_ID, new Notification()); }else{ //暂无解决方法 startForeground(GRAY_SERVICE_ID, new Notification()); }
AndroidManifest.xml中注册这个服务
<service android:name=".im.JWebSocketClientService$GrayInnerService" android:enabled="true" android:exported="false" android:process=":gray"/>
这里其实就是开启前台服务并隐藏了notification，也就是再启动一个service并共用一个通知栏，然后stop这个service使得通知栏消失。但是7.0以上版本会在状态栏显示“正在运行”的通知，目前暂时没有什么好的解决办法。
2、修改Service的onStartCommand 方法返回值
@Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { ... return START_STICKY; }
onStartCommand()返回一个整型值，用来描述系统在杀掉服务后是否要继续启动服务，START_STICKY表示如果Service进程被kill掉，系统会尝试重新创建Service。
3、锁屏唤醒
PowerManager.WakeLock wakeLock;//锁屏唤醒 private void acquireWakeLock() { if (null == wakeLock) { PowerManager pm = (PowerManager)this.getSystemService(Context.POWER_SERVICE); wakeLock = pm.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK|PowerManager.ON_AFTER_RELEASE, "PostLocationService"); if (null != wakeLock) { wakeLock.acquire(); } } }
获取电源锁，保持该服务在屏幕熄灭时仍然获取CPU时，让其保持运行。
4、其他保活方式
服务保活还有许多其他方式，比如进程互拉、一像素保活、申请自启权限、引导用户设置白名单等，其实Android 7.0版本以后，目前没有什么真正意义上的保活，但是做些处理，总比不做处理强。这篇文章重点是即时通讯，对于服务保活有需要的可以自行查阅更多资料，这里就不细说了。
最后附上这篇文章源码地址，https://download.csdn.net/download/xch_yang/85594671
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