Android推送方案分析（MQTT/XMPP/GCM）
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时间：2015年06月11日
Android推送方案分析（MQTT/XMPP/GCM）
本文主旨在于，对目前Android平台上最主流的几种消息推送方案进行分析和对比，比较客观地反映出这些推送方案的优缺点，帮助大家选择最合适的实施方案。
方案1、 使用GCM服务（Google Cloud Messaging）
简介：Google推出的云消息服务，即第二代的G2DM。
优点：Google提供的服务、原生、简单，无需实现和部署服务端。
缺点：Android版本限制（必须大于2.2版本），该服务在国内不够稳定、需要用户绑定Google帐号，受限于Google。
方案2、 使用XMPP协议（Openfire + Spark + Smack）
简介：基于XML协议的通讯协议，前身是Jabber，目前已由IETF国际标准化组织完成了标准化工作。
优点：协议成熟、强大、可扩展性强、目前主要应用于许多聊天系统中，且已有开源的Java版的开发实例androidpn。
缺点：协议较复杂、冗余（基于XML）、费流量、费电，部署硬件成本高。
方案3、 使用MQTT协议（更多信息见： http://mqtt.org/ ）
简介：轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议。
优点：协议简洁、小巧、可扩展性强、省流量、省电，目前已经应用到企业领域（参考： http://mqtt.org/software ），且已有C++版的服务端组件rsmb。
缺点：不够成熟、实现较复杂、服务端组件rsmb不开源，部署硬件成本较高。
方案4、 使用HTTP轮循方式
简介：定时向HTTP服务端接口（Web Service API）获取最新消息。
优点：实现简单、可控性强，部署硬件成本低。
缺点：实时性差。
对各个方案的优缺点的研究和对比，推荐使用MQTT协议的方案进行实现，主要原因是： MQTT最快速，也最省流量（固定头长度仅为2字节），且极易扩展，适合二次开发 。接下来，我们就来分析使用MQTT方案进行Android消息的原理和方法，并架设自己的推送服务。
1、推送原理分析
实际上，其他推送系统（包括GCM、XMPP方案）的原理都与此类似。
2、推送服务端准备
a> 下载&解压rsmb安装包（下载地址： http://www.alphaworks.ibm.com/tech/rsmb ）
b> 进入对应的目录，比如32位的Linux系统则应该进入linux_ia32目录。
c> 编辑配置文件broker_1883.cfg，配置如下：
d>
运行./broker broker_1883.cfg，显示如下：
20120823 110454.039 CWNAN9999I Really Small Message Broker
20120823 110454.039 CWNAN9997I Licensed Materials - Property of IBM
20120823 110454.039 CWNAN9996I Copyright IBM Corp. 2007, 2010 All Rights Reserved
20120823 110454.039 CWNAN9995I US Government Users Restricted Rights - Use, duplication or disclosure restricted by GSA ADP Schedule Contract with IBM Corp.
20120823 110454.039 CWNAN0049I Configuration file name is broker_1883.cfg
20120823 110454.040 CWNAN0053I Version 1.2.0, Aug 18 2010 17:03:35
20120823 110454.040 CWNAN0054I Features included: bridge
20120823 110454.040 CWNAN9993I Author: Ian Craggs ([email protected])
20120823 110454.040 CWNAN0014I MQTT protocol starting, listening on port 1883
... ...
这样，推送服务的服务端就已经准备好了，监听1883端口。
3、推送客户端准备
a> 下载&解压AndroidPushNotificationsDemo项目（下载地址： https://github.com/tokudu/AndroidPushNotificationsDemo ）
b> 将该项目导入Eclipse中（File -> Export -> Existing Projects into Workspace）
c> 修改PushService.java中的 MQTT_HOST 常量为推送服务端的IP地址。
d> 启动Android模拟器，并安装该项目。
注意： 在新版本的Android SDK中可能会遇到以下错误。
... ...
08-23 02:28:44.184: W/dalvikvm(282): VFY: unable to find class referenced in signature (Lcom/ibm/mqtt/MqttPersistence;)
08-23 02:28:44.194: I/dalvikvm(282): Failed resolving Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection; interface 35 ‘Lcom/ibm/mqtt/MqttSimpleCallback;‘
08-23 02:28:44.194: W/dalvikvm(282): Link of class ‘Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection;‘ failed
08-23 02:28:44.194: E/dalvikvm(282): Could not find class ‘com.tokudu.demo.PushService$MQTTConnection‘, referenced from method com.tokudu.demo.PushService.connect
08-23 02:28:44.194: W/dalvikvm(282): VFY: unable to resolve new-instance 42 (Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection;) in Lcom/tokudu/demo/PushService;
... ...
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): java.lang.VerifyError: com.tokudu.demo.PushService
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.tokudu.demo.PushActivity$1.onClick(PushActivity.java:32)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.view.View.performClick(View.java:2408)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.view.View$PerformClick.run(View.java:8816)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:587)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:92)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Looper.loop(Looper.java:123)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4627)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:521)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:868)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:626)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
... ...
原因是发布的时候没有加入wmqtt.jar包，解决办法如下：
1> 在项目根目录下创建libs目录，并把wmqtt.jar包移入该目录。
2> 重新配置项目的Java Build Path（右键菜单中的Properties选项中）。
3> 重新打包发布即可。
运行效果如下：
点击“Start Push Service”按钮即可开启推送服务。这时我们可以看到rsmb的服务日志中打出以下提示：
20120823 113742.297 CWNAN0033I Connection attempt to listener 1883 received from client tokudu/9774d56d682e549c on address 192.168.28.39:3345
其中的“9774d56d682e549c”就是对应的客户端ID号。
4、发送服务准备
a> 下载&解压PHP版的发送服务端代码send_mqtt.zip（下载地址： http://download.csdn.net/detail/shagoo/4520102 ）
b> 修改etc/config.php中推送服务端的IP地址和端口号，即 MQTT_SERVER_HOST 和 MQTT_SERVER_POST 常量。
c> 打开对应的URL地址，就可以看到发送服务的界面，实际上就是向对应的推送客户端推送消息。
接着，我们在该界面中填入客户端ID（9774d56d682e549c）和推送消息（test）并点击“Send Push Message”按钮，服务端就可以向客户端推送消息了。我们看到，客户端上立马就可以收到刚刚推送的消息，如下图。
当然，以上方案还存在许多的不足，比如，如果客户端没有保持连接，发送的消息就会被丢弃。不过，我们可以利用MQTT协议开发出更强大的服务端来替代rsmb，更可以加入队列、缓存等功能进行优化，有兴趣的朋友不妨试试。可参考开源项目 Mosquitto （ http://mosquitto.org/ ），相关内容我们会在下一篇《 Mosquitto服务的安装与使用 》中介绍。
方案1、 使用GCM服务（Google Cloud Messaging）
简介：Google推出的云消息服务，即第二代的G2DM。
优点：Google提供的服务、原生、简单，无需实现和部署服务端。
缺点：Android版本限制（必须大于2.2版本），该服务在国内不够稳定、需要用户绑定Google帐号，受限于Google。
方案2、 使用XMPP协议（Openfire + Spark + Smack）
简介：基于XML协议的通讯协议，前身是Jabber，目前已由IETF国际标准化组织完成了标准化工作。
优点：协议成熟、强大、可扩展性强、目前主要应用于许多聊天系统中，且已有开源的Java版的开发实例androidpn。
缺点：协议较复杂、冗余（基于XML）、费流量、费电，部署硬件成本高。
方案3、 使用MQTT协议（更多信息见： http://mqtt.org/ ）
简介：轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议。
优点：协议简洁、小巧、可扩展性强、省流量、省电，目前已经应用到企业领域（参考： http://mqtt.org/software ），且已有C++版的服务端组件rsmb。
缺点：不够成熟、实现较复杂、服务端组件rsmb不开源，部署硬件成本较高。
方案4、 使用HTTP轮循方式
简介：定时向HTTP服务端接口（Web Service API）获取最新消息。
优点：实现简单、可控性强，部署硬件成本低。
缺点：实时性差。
对各个方案的优缺点的研究和对比，推荐使用MQTT协议的方案进行实现，主要原因是： MQTT最快速，也最省流量（固定头长度仅为2字节），且极易扩展，适合二次开发 。接下来，我们就来分析使用MQTT方案进行Android消息的原理和方法，并架设自己的推送服务。
1、推送原理分析
实际上，其他推送系统（包括GCM、XMPP方案）的原理都与此类似。
2、推送服务端准备
a> 下载&解压rsmb安装包（下载地址： http://www.alphaworks.ibm.com/tech/rsmb ）
b> 进入对应的目录，比如32位的Linux系统则应该进入linux_ia32目录。
c> 编辑配置文件broker_1883.cfg，配置如下：
- port 1883
- max_inflight_messages 10
- max_queued_messages 1000
20120823 110454.039 CWNAN9999I Really Small Message Broker
20120823 110454.039 CWNAN9997I Licensed Materials - Property of IBM
20120823 110454.039 CWNAN9996I Copyright IBM Corp. 2007, 2010 All Rights Reserved
20120823 110454.039 CWNAN9995I US Government Users Restricted Rights - Use, duplication or disclosure restricted by GSA ADP Schedule Contract with IBM Corp.
20120823 110454.039 CWNAN0049I Configuration file name is broker_1883.cfg
20120823 110454.040 CWNAN0053I Version 1.2.0, Aug 18 2010 17:03:35
20120823 110454.040 CWNAN0054I Features included: bridge
20120823 110454.040 CWNAN9993I Author: Ian Craggs ([email protected])
20120823 110454.040 CWNAN0014I MQTT protocol starting, listening on port 1883
... ...
这样，推送服务的服务端就已经准备好了，监听1883端口。
3、推送客户端准备
a> 下载&解压AndroidPushNotificationsDemo项目（下载地址： https://github.com/tokudu/AndroidPushNotificationsDemo ）
b> 将该项目导入Eclipse中（File -> Export -> Existing Projects into Workspace）
c> 修改PushService.java中的 MQTT_HOST 常量为推送服务端的IP地址。
d> 启动Android模拟器，并安装该项目。
注意： 在新版本的Android SDK中可能会遇到以下错误。
... ...
08-23 02:28:44.184: W/dalvikvm(282): VFY: unable to find class referenced in signature (Lcom/ibm/mqtt/MqttPersistence;)
08-23 02:28:44.194: I/dalvikvm(282): Failed resolving Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection; interface 35 ‘Lcom/ibm/mqtt/MqttSimpleCallback;‘
08-23 02:28:44.194: W/dalvikvm(282): Link of class ‘Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection;‘ failed
08-23 02:28:44.194: E/dalvikvm(282): Could not find class ‘com.tokudu.demo.PushService$MQTTConnection‘, referenced from method com.tokudu.demo.PushService.connect
08-23 02:28:44.194: W/dalvikvm(282): VFY: unable to resolve new-instance 42 (Lcom/tokudu/demo/PushService$MQTTConnection;) in Lcom/tokudu/demo/PushService;
... ...
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): java.lang.VerifyError: com.tokudu.demo.PushService
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.tokudu.demo.PushActivity$1.onClick(PushActivity.java:32)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.view.View.performClick(View.java:2408)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.view.View$PerformClick.run(View.java:8816)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:587)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:92)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.os.Looper.loop(Looper.java:123)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4627)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:521)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:868)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:626)
08-23 02:28:44.404: E/AndroidRuntime(282): at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
... ...
原因是发布的时候没有加入wmqtt.jar包，解决办法如下：
1> 在项目根目录下创建libs目录，并把wmqtt.jar包移入该目录。
2> 重新配置项目的Java Build Path（右键菜单中的Properties选项中）。
3> 重新打包发布即可。
运行效果如下：
点击“Start Push Service”按钮即可开启推送服务。这时我们可以看到rsmb的服务日志中打出以下提示：
20120823 113742.297 CWNAN0033I Connection attempt to listener 1883 received from client tokudu/9774d56d682e549c on address 192.168.28.39:3345
其中的“9774d56d682e549c”就是对应的客户端ID号。
4、发送服务准备
a> 下载&解压PHP版的发送服务端代码send_mqtt.zip（下载地址： http://download.csdn.net/detail/shagoo/4520102 ）
b> 修改etc/config.php中推送服务端的IP地址和端口号，即 MQTT_SERVER_HOST 和 MQTT_SERVER_POST 常量。
c> 打开对应的URL地址，就可以看到发送服务的界面，实际上就是向对应的推送客户端推送消息。
接着，我们在该界面中填入客户端ID（9774d56d682e549c）和推送消息（test）并点击“Send Push Message”按钮，服务端就可以向客户端推送消息了。我们看到，客户端上立马就可以收到刚刚推送的消息，如下图。
当然，以上方案还存在许多的不足，比如，如果客户端没有保持连接，发送的消息就会被丢弃。不过，我们可以利用MQTT协议开发出更强大的服务端来替代rsmb，更可以加入队列、缓存等功能进行优化，有兴趣的朋友不妨试试。可参考开源项目 Mosquitto （ http://mosquitto.org/ ），相关内容我们会在下一篇《 Mosquitto服务的安装与使用 》中介绍。
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