Websockets android что это

Использование сокетов в Android

Создано большое количество приложений как для Android, так и для других ОС, которые взаимодействуют друг с другом с помощью установления соединенией по сети. К таким приложениям относятся, например, мессенджеры социальных сетей WhatsApp, Viber. Как правило, для установления соединения между такими приложениями используются сокеты.

Сокет (socket) — это интерфейс, позволяющий связывать между собой программы различных устройств, находящихся в одной сети. Сокеты бывают двух типов: клиентский (Socket) и серверный (ServerSocket). Главное различие между ними связано с тем, что сервер «открывает» определенный порт на устройстве, «слушает» его и обрабатывает поступающие запросы, а клиент должен подключиться к этому серверу, зная его IP-адрес и порт. В Android сокеты для передачи данных используют по умолчанию протокол TCP/IP, важной особенностью которого является гарантированная доставка пакетов с данными от одного устройства до другого.

Особенности использования сокетов

Что важно знать при использовании сокетов в Android ?

• соединения сокетов отключаются при переходе устройства в спящий режим;
• чтобы не «рвать» соединение при наступлении спящего режима в устройстве можно использовать сервис;
• для использования интернет-сети необходимо Android-приложению предоставить нужные права в манифесте.

Для определения прав в манифесте необходимо в файл AndroidManifest.xml добавить следующую строку :

Теперь android-приложения будет иметь доступ к сети.

Далее в статье рассмотрим пример клиент-серверного сокетного соединения с передачей сообщения. Функции клиента будет выполнять android-приложение. Серверное java-приложение выполним в IDE Eclipse с использованием пакета concurrent. В конце страницы можно скачать оба приложения.

Клиентский android-сокет

Интерфейс andriod-приложения представлен на следующем скриншоте. Форма приложения включает поле ввода текстового сообщения и кнопки установления соединения сервером, передачи сообщения и закрытия соединения.

Клиентское приложение создадим из двух классов : класс взаимодействия с серверным сокетом Connection и класс стандартной активности MainActivity.

Класс Connection

Класс взаимодействия с сервером Connection получает при создании (через конструктор) параметры подключения : host и port. Методы Connection вызываются из активности и выполняют следующие функции :

Метод	Описание
openConnection	Метод открытия сокета/соединения. Если сокет открыт, то он сначала закрывается.
closeConnection	Метод закрытия сокета
sendData	Метод отправки сообщения из активности.
finalize	Метод освобождения ресурсов

Листинг Connection

Класс активности MainActivity

В активности MainActivity определены параметры сервера : host, port. Помните, что IP-адрес сервера для Вашего android-примера не может быть localhost (127.0.0.1), иначе Вы будете пытаться связаться с сервером внутри Andriod-системы. Кнопки интерфейса связаны с методами обращения к классу Connection. Кнопки отправки сообщения mBtnSend и закрытия соединения mBtnClose с сервером блокируются при старте приложения. После установления соединения с сервером доступ к кнопкам открывается.

Листинг активности

Методы управления сокетным соединением

Ниже представлены методы обработки событий, связанных с нажатием кнопок интерфейса. Обратите внимание, что подключение к серверу выполняется в отдельном потоке, а открытие доступа к кнопкам в основном потоке, для чего вызывается метод runOnUiThread. Для отправки сообщения серверу также создается отдельный поток.

Серверное приложение

Серверное приложение включает 2 класса : Server и ConnectionWorker. Серверный класс Server будет выполнять обработку взаимодействия с клиентом с использованием ConnectionWorker в отдельном потоке. Конструктор ConnectionWorker в качестве параметра получает объект типа Socket для чтения сообщений клиента из потока сокета.

Листинг ConnectionWorker

ConnectionWorker получает входной поток inputStream из клиентского сокета и читает сообщение. Если сообщение отсутствует, т.е. количество прочитанных байт равно -1, то это значит, что соединение разорвано, то клиентский сокет закрывается. При закрытии клиентского соединения входной поток сокета также закрывается.

Серверный класс

Серверный класс Server создадим с использованием многопоточного пакета util.concurrent. На странице описания сетевого пакета java.net и серверного ServerSocket был приведен пример серверного модуля с использованием обычного потока Thread, при работе с которым необходимо решать задачу его остановки : cтарый метод Thread.stop объявлен Deprecated и предан строжайшей анафеме, а безопасная инструкция Thread.interrupt безопасна, к сожалению, потому, что ровным счетом ничего не делает (отправляет сообщение потоку : «Пожалуйста, остановись»). Услышит ли данный призыв поток остается под вопросом – все зависит от разаработчика.

Чтобы иметь возможность остановить сервер «снаружи» в серверный класс Server включим 2 внутренних реализующих интерфейс Callable класса : CallableDelay и CallableServer. Класс CallableDelay будет функционировать определенное время, по истечении которого завершит свою работу и остановит 2-ой серверный поток взаимодействия с клиентами. В данном примере CallableDelay используется только для демонстрации остановки потока, организуемого пакетом util.concurrent.

Листинг CallableDelay

CallableDelay организует цикл с задержками. После завершения последнего цикла cycle поток завершает цикл, останавливает вторую задачу futureTask[1] и закрывает сокет. В консоль выводится соответствующее сообщение.

Листинг CallableServer

Конструктор CallableServer в качестве параметров получает значение открываемого порта для подключения клиентов. При старте (метод call) создается серверный сокет ServerSocket и поток переходит в режим ожидания соединения с клиентом. Остановить поток можно вызовом метода stopTask, либо завершением «задачи» типа FutureTask с данным потоком.

При подключении клиента метод serverSoket.accept возвращает сокет, который используется для создания объекта ConnectionWorker и его запуска в отдельном потоке. А сервер (поток) переходит к ожиданию следующего подключения.

В случае закрытия сокета (завершение внешней задачи FutureTask с данным потоком) будет вызвано исключение Exception, где выполняется проверка закрытия сокета; при положительном ответе основной цикл прерывается и поток завершает свою работу.

Листинг серверного класса Server

Cерверный класс Server создает два потоковых объекта (callable1, callable2), формирует из них две задачи futureTask и запускает задачи на выполнение методом execute исполнителя executor. После этого контролируется завершение выполнение обоих задач методом isTasksDone. При завершении выполнения обеих задач завершается также и цикл работы executor’а.

Два внутренних описанных выше класса (CallableDelay, CallableServer) не включены в листинг.

Источник

Чаты на вебсокетах, когда на бэкенде WAMP. Теперь про Android

Мой коллега уже писал про наш опыт разработки чатов на вебсокетах для iOS, поэтому часть про особенности бэкенда с точки зрения клиента у нас общая. А вот реализация на Android, конечно, отличается. И ещё мне не приходилось, как в первой статье, искать библиотеку для поддержки старых версий операционной системы, потому что на Android каких-то глобальных изменений в сетевой части не было, всё работало и так.

К реализации вернёмся чуть ниже, а начнём с ответов на вопросы про бэкенд, которые появились после первой статьи: почему WAMP, какой брокер используем и некоторые другие моменты.

На время передам слово нашему бэкенд-разработчику @antoha-gs, а если хочется сразу почитать про клиент-серверное общение и декодирование, то первый раздел можно пропустить.

Что там на бэкенде

Почему WAMP. Изначально искал открытый протокол, который мог бы работать поверх WebSocket с поддержкой функционала PubSub и RPC и с потенциалом масштабирования. Лучше всего подошёл WAMP — одни плюсы, разве что не нашёл реализации протокола на Java/Kotlin, которая бы меня устраивала.

Какой брокер мы используем. Продолжая предыдущий пункт, это, собственно, и послужило написанию собственной реализации протокола. Плюсы — экспертиза в своём коде и гибкость, то есть при надобности всегда можно отойти от стандарта в нужную сторону. Каких-то серьёзных минусов не выявил.

К небольшим проблемам реализации проекта чатов можно отнести то, что нужно было ресёрчить и ревёрсить то, как работает реализация на Sendbird — сервисе, который мы использовали. То есть какими возможностями мы там пользовались и какой дополнительный функционал был реализован поверх. Также к сложностям отнёс бы перенос данных из Sendbird в свою базу.

Ещё был такой момент в комментариях:

«Правильно, что не стали использовать Socket.IO, так как рано или поздно столкнулись бы с двумя проблемами: 1) Пропуск сообщений. 2) Дублирование сообщений. WAMP — к сожалению — также не решает эти вопросы. Поэтому для чатов лучше использовать что-то вроде MQTT».

Насколько я могу судить, протокол не решает таких проблем магическим образом, всё упирается в реализацию. Да, на уровне протокола может поддерживаться дополнительная информация/настройки для указания уровня обслуживания (at most/at least/exactly), но ответственность за её реализацию всё равно лежит на конкретной имплементации. В нашем случае, учитывая специфику, достаточно гарантировать надёжную запись в базу и доставку на клиенты at most once, что WAMP вполне позволяет реализовать. Также он легко расширяем.

MQTT — отличный протокол, никаких вопросов, но в данном сравнении у него меньше фич, чем у WAMP, которые могли бы пригодиться нам для сервиса чатов. В качестве альтернативы можно было бы рассмотреть XMPP (aka Jabber), потому что, в отличие от MQTT и WAMP, он предназначен для мессенджеров, но и там без «допилов» бы не обошлось. Ещё можно создать свой собственный протокол, что нередко делают в компаниях, но это, в том числе, дополнительные временные затраты.

Это были основные вопросы касательно бэкенда после предыдущей статьи, и, думаю, мы ещё вернёмся к нашей реализации в отдельном материале. А сейчас возвращаю слово Сергею.

Клиент-сервер

Начну с того, что WAMP означает для клиента.

В целом протокол предусматривает почти всё. Это облегчает взаимодействие разработчиков клиентской части и бэка.

Кодирование всех типов событий в числах (PUBLISH — это 16, SUBSCRIBE — 32 и так далее). Это усложняет чтение логов разработчику и QA (сразу не догадаться, что значит прилетевшее сообщение [33,11,5862354]).

Механизм подписок на события (например, новые сообщения в чат или обновление количества участников) реализован через получение от бэкенда уникального id подписки. Его надо где-то хранить и ни в коем случае не терять во избежание утечек. Как это сделано (было бы сильно проще и подписываться и отписываться просто по id чата):client → подписываемся на новые сообщения в чате [32,18,<>,»co.fun.chat.testChatId»]backend → [33,18,5868752 (id подписки)]client → после выхода из чата отписываемся по id [34,20,5868752]

Для работы с сокетом использовали OkHttp (стильно, надёжно, современно, реализация ping-pong таймаутов из коробки) и RxJava, потому что сама концепция чата — практически идеальный пример того самого event-based programming, ради которого Rx, в общем, и задумывался.

Теперь рассмотрим пример коннекта к серверу, использующему WAMP-протокол через OkHttpClient:

Пример реализации ChatWebSocketListener:

Здесь мы видим, что все сообщения от сокета приходят в виде обычного String, представляющего собой JSON, закодированный по правилам WAMP протокола и имеющий структуру:

Декодирование и отправка сообщений

Для декодинга сообщений в объекты мы использовали библиотеку Gson. Все модели ответа отписываются обычными data-классами вида:

А декодирование происходит с помощью следующего кода:

Теперь рассмотрим базовый пример отправки сообщения по сокету. Для удобства мы сделали обёртку для всех базовых типов WAMP сообщений:

А также добавили фабрику для формирования этих сообщений:

Пример отправки сообщений:

Сопоставление отправленного сообщения и ответа на него в WAMP происходит с помощью уникального идентификатора seq, отправляемого клиентом, который потом кладётся в ответ.

В клиенте генерация идентификатора делается следующим образом:

Взаимодействие с WAMP Subscriptions

Подписки в протоколе WAMP — концепт, по которому подписчик (клиент) подписывается на какие-либо события, приходящие от бэкенда. В нашей реализации мы использовали:

обновление списка чатов;

новые сообщения в конкретном чате;

изменение онлайн-статуса собеседника;

изменение в составе участников чата;

смена роли юзера (например, когда его назначают модератором);

Клиент сообщает серверу о желании получать события с помощью следующего сообщения:

Где topic — это скоуп событий, которые нужны подписчику.

Для формирования базового события подписки используется код:

Разумеется, при выходе с экрана (например, списка чатов), необходимо соответствующую подписку корректно отменять. И вот тут выявляется одно из свойств протокола WAMP: при отправке subscribe-сообщения бэкенд возвращает числовой id подписки, и выходит, что отписаться от конкретного топика нельзя — нужно запоминать и хранить этот id, чтобы использовать его при необходимости.

А так как хочется оградить пользователей API подписок от лишнего менеджмента айдишников, было сделано следующее:

Так клиент ничего не будет знать об id, и для отписки ему будет достаточно указать имя подписки, которую необходимо отменить:

Это то, что я хотел рассказать про реализацию на Android, но если есть вопросы — постараюсь ответить на них в комментариях. Напомню, что про чаты на вебсокетах в iOS мы уже писали вот здесь, а также готовим отдельную часть про бэкенд.

Источник

WebSockets — полноценный асинхронный веб

Пару недель назад разработчики Google Chromium опубликовали новость о поддержке технологии WebSocket. В айтишном буржунете новость произвела эффект разорвавшейся бомбы. В тот же день различные очень известные айтишники опробовали новинку и оставили восторженные отзывы в своих блогах. Моментально разработчики самых разных серверов/библиотек/фреймворков (в их числе Apache, EventMachine, Twisted, MochiWeb и т.д.) объявили о том, что поддержка ВебСокетов будет реализована в их продуктах в ближайшее время.
Что же такого интересного сулит нам технология? На мой взгляд, WebSocket — это самое кардинальное расширение протокола HTTP с его появления. Это не финтифлюшки, это сдвиг парадигмы HTTP. Изначально синхронный протокол, построенный по модели «запрос — ответ», становится полностью асинхронным и симметричным. Теперь уже нет клиента и сервера с фиксированными ролями, а есть два равноправных участника обмена данными. Каждый работает сам по себе, и когда надо отправляет данные другому. Отправил — и пошел дальше, ничего ждать не надо. Вторая сторона ответит, когда захочет — может не сразу, а может и вообще не ответит. Протокол дает полную свободу в обмене данными, вам решать как это использовать.

Я считаю, что веб сокеты придутся ко двору, если вы разрабатываете:
— веб-приложения с интенсивным обменом данными, требовательные к скорости обмена и каналу;
— приложения, следующие стандартам;
— «долгоиграющие» веб-приложения;
— комплексные приложения со множеством различных асинхронных блоков на странице;
— кросс-доменные приложения.

И как это работает?

Очень просто! Как только ваша страница решила, что она хочет открыть веб сокет на сервер, она создает специальный javascript-объект:

1. script >
2. ws = new WebSocket( «ws://site.com/demo» );
3. // и навешивает на новый объект три колл-бека:
4. // первый вызовется, когда соединение будет установлено:
5. ws.onopen = function () < alert( "Connection opened. " ) >;
6. // второй — когда соединено закроется
7. ws.onclose = function () < alert( "Connection closed. " ) >;
8. // и, наконец, третий — каждый раз, когда браузер получает какие-то данные через веб-сокет
9. ws.onmessage = function (evt) < $( "#msg" ).append( "

» ); >;

script >

* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .

А что при этом происходит в сети?

GET /demo HTTP/1.1
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
Host: site.com
Origin: http://site.com

HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
WebSocket-Origin: http://site.com
WebSocket-Location: ws://site.com/demo

Если браузер это устраивает, то он просто оставляет TCP-соединение открытым. Все — «рукопожатие» совершено, канал обмена данными готов.
Как только одна сторона хочет передать другой какую-то информацию, она отправляет дата-фрейм следующего вида:

То есть просто строка текста — последовательность байт, к которой спереди приставлен нулевой байт 0x00, а в конце — 0xFF. И все — никаких заголовков, метаданных! Что именно отправлять, разработчики полностью оставили на ваше усмотрение: хотите XML, хотите JSON, да хоть стихи Пушкина.
Каждый раз, когда браузер будет получать такое сообщение, он будет «дергать» ваш колл-бек onmessage.

Легко понять, что КПД такого протокола стремится к 95%. Это не классический AJAX-запрос, где на каждую фитюльку приходится пересылать несколько килобайт заголовков. Разница будет особенно заметна если делать частый обмен небольшими блоками данных. Скорость обработки так же стремится к скорости чистого TCP-сокета — ведь все уже готово — соединение открыто — всего лишь байты переслать.

Лирическое отступление:
И еще одна вещь, которая меня очень радует — в качестве единственной разрешенной кодировки выбрана UTF-8! Я уже робко надеюсь, что через некоторое время мы уйдем от одного из костылей веба.

А картинку можно отправить?

Что значит «один или несколько байт»? Чтобы не создавать ограничений на длину передаваемого сообщения и в тоже время не расходовать байты нерационально, разработчики использовали очень хитрый способ указания длины тела сообщения. Каждый байт в указании длины рассматривается по частям: самый старший бит указывает является ли этот байт последним (0) либо же за ним есть другие (1), а младшие 7 битов содержат собственно данные. Обрабатывать можно так: как только вы получили признак бинарного дата-фрейма 0x80, вы берете следующий байт и откладываете его в отдельную «копилку», смотрите на следующий байт — если у него установлен старший бит, то переносите и его в «копилку», и так далее, пока вам не встретится байт с 0 старшим битом. Значит это последний байт в указателе длины — его тоже переносите в «копилку». Теперь из всех байтов в «копилке» убираете старшие биты и слепляете остаток. Вот это и будет длина тела сообщения. Еще можно интерпретировать как 7-битные числа без старшего бита.

Например, самую главную картинку веб-дизайна — прозначный однопиксельный GIF размером 43 байта можно передать так:

Не правда ли, очень элегантно?

Что это нам дает?

Скорость и эффективность

Высокую скорость и эффективность передачи обеспечивает малый размер передаваемых данных, который иногда даже будет помещаться в один TCP-пакет — здесь, конечно, же все зависит от вашей бизнес-логики. (В дата-фрейм можно засунуть и БСЭ, но для такой передачи потребуется чуть больше 1 TCP- пакета. 🙂 ).
Так же учтите, что соединение уже готово — не надо тратить время и трафик на его установление, хендшейки, переговоры.

Стандартность

Самим своим выходом WebSockets отправит на свалку истории Comet и все приблуды накрученные поверх него — Bayuex, LongPolling, MultiPart и так далее. Это все полезные технологии, но по большей части, они работают на хаках, а не стандартах. Отсюда периодески возникают проблемы: то прокся ответ «зажевала» и отдала его только накопив несколько ответов. Для «пробивания» проксей часто использовался двух-килобайтный «вантуз» — т.е. объем передаваемых данных увеличивался пробелами (или другими незначащими символами) до 2К, которые многие прокси передавали сразу, не задерживая. Периодически антивирусы выражали свое желание получить ответ полностью, проверить его, и только потом передать получателю. Конечно, сегодня все эти проблемы более-менее решены — иначе бы не было такого большого кол-ва веб-приложений. Однако, развитие в этом направлении сопряжено с появлением новых проблем — именно потому, что это попытка делать в обход стандарта.

На мой взгляд, через некоторое время останется только 2 технологии: чистый AJAX и WebSockets. Первая хороша для одно- или несколькоразовых обновлений на странице — действительно, врядли рационально для этого раскочегаривать мощную машину веб-сокетов. А все остальное, что сейчас делается кометом и коллегами, переедет на веб-сокеты, т.к. это будет проще и эффективнее. Например, вы хотите вживую мониторить цены на рынке форекс. Пожалуйста: открывайте сокет — сервер вам будет присылать все обновления. Ваша задача только повесить правильный колл-бек на событие onmessage и менять циферки на экране. Вы решили что-то прикупить, отправьте серверу асинхронное сообщение, а параллельно продолжайте получать циферки. Элегантно? По сравнению с этим LongPolling с необходимостью периодческого рестарта даже неактивного канала (чтобы его прокся или еще кто не прихлопнул) выглядит грязным хаком.

Время жизни канала

В отличие от HTTP веб-сокеты не имеют ограничений на время жизни в неактивном состоянии. Это значит, что больше не надо периодически рефрешить соединение, т.к. его не вправе «прихлопывать» всякие прокси. Значит, соединение может висеть в неактивном виде и не требовать ресурсов. Конечно, можно возразить, что на сервере будут забиваться TCP-сокеты. Для этого достаточно использовать хороший мультиплексор, и нормальный сервер легко потянет до миллиона открытых коннектов.

Комплексные веб-приложения

Как известно в HTTP предусмотрено ограничение на число одновременных октрытых сессий к одному серверу. Из-за этого если у вас много различных асинхронных блоков на странице, то вам приходилось делать не только серверный, но и клиентский мультиплексор — именно отсюда идет Bayeux Protocol.
К счастью, это ограничение не распространяется на веб-сокеты. Открываете столько, сколько вам нужно. А сколько использовать — одно (и через него все мультиплексировать) или же наоборот — на каждый блок свое соединение — решать вам. Исходите из удобства разработки, нагрузки на сервер и клиент.

Кросс-доменные приложения

И еще один «камень в ботинке» AJAX-разработчика — проблемы с кросс-доменными приложениями. Да, и для них тоже придумана масса хаков. Помашем им ручкой и смахнем скупую слезу. WebSockets не имеет таких ограничений. Ограничения вводятся не по принципу «из-того-же-источника», а из «разрешенного-источника», и определяются не на клиенте, а на сервере. Думаю, внимательные уже заметили новый заголовок Origin. Через него передается информация откуда хотят подключиться к вашему websocket-у. Если этот адрес вас не устраивает, то вы отказываете в соединение.
Все! Конец кросс-доменной зопяной боли!

А руками пощупать можно?

UPDATE: Одной из открытых реализаций веб-сокетов является чат на www.mibbit.com (заметка в их блоге).
PHP-реализация сервера WebSocket также представлена модулем к асинхронному фреймворку phpDaemon, модуль называется WebSocketServer. Пример простейшего приложения, которое отвечает «pong» на фрейм (пакет) «ping» — ExampleWebSocket.
Вы можете попутно прослушать соедиение с помощью например tcpdump или любой другой программы и увидеть в действии всю ту механику, которую я описал выше.

Светлое будущее

И когда же оно настанет? На самом деле очень скоро. Гугл в очередной раз дал «волшебного пендаля» всей веб-индустрии, и все зашевелились. Вы удивитесь, но тут же люди вспомнили, что в багзилле фаерфокса уже год(!) висит задача на эту тему. В Хроме все изменения сделаны в WebKit — а значит очень скоро появится поддержка в Safari. Скоро подтянутся и остальные браузеры.

А если нельзя, но очень хочется?

На этот случай придуман временный заменитель — библиотечка web-socket-js с помощью флеша эмулирующая веб-сокеты. К сожалению, у нее есть небольшие проблемы с проксями и кросс-доменной работой. Но в качестве временного решения ее стоит опробовать.

Выводы

На мой взгляд, как только люди распробуют, эта технология получить очень широкое распространение. К весне-лету мы получим массу сайтов с ней. И как в свое время несколько лет прошло «под звездой AJAX», так и здесь год-другой мы будем слышать отзывы о внедрении WebSockets повсеместно.

Осторожно, двери закрываются. Не опоздайте на поезд в будущее.

Источник