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扫盲贴:浅谈iOS和Android后台实时消息推送的原理和区别

前言


iOS和Android上的实时消息推送差异很大,往小了说是技术实现的差异,往大了说是系统实现理念的不同。实时消息推送在移动端互联网时代很平常,也很重要,它的存在让智能终端真正成为全时信息传播的工具。本文将从原理上谈谈两个平台上实时消息推送的区别。

简要对比


1iOS的实时消息推送


iOS 系统的推送(APNS,即 Apple Push Notification Service)依托一个或几个系统常驻进程运作,是全局的(接管所有应用的消息推送),所以可看作是独立于应用之外,而且是设备和苹果服务器之间的通讯,而非应用的提供商服务器。你的例子里面,腾讯 QQ 的服务器(Provider)会给苹果公司对应的服务器(APNs)发出通知,然后再中转传送到你的设备(Devices)之上。当你接收到通知,打开应用,才开始从腾讯服务器接收数据,跟你之前看到通知里内容一样,但却是经由两个不同的通道而来。

2Android的实时消息推送


而 Android,就不同,更像是传统桌面电脑系统做法。每个需要后台推送的应用有各自的单独后台进程,才能和各自的服务器通讯,交换数据。另外其实 Android 也有类似 APNS 的 GCM(Google Cloud Message),属于开发者可选,非强制。

(更多请参见以下文章:移动端IM实践:谷歌消息推送服务(GCM)研究(来自微信)》、《Android端做消息推送有没有比较好的方案?》、《为何微信、QQ这样的IM工具不使用GCM服务推送消息?,以及即时通讯网精选的推送技术好文专辑

3小结


所以你大概看出来区别,iOS 的消息推送机制面世之时是一种全新的解决方案(堪称平台中的平台),应用本身不能有常驻的后台进程,系统的开销少,内存使用更少,电量也更少(把更多的运算和资源开销放在云端,非设备端)。而 Android 的特点,虽然开销大,优点是更稳定快速,但不明显。

技术原理


1基本原理


首先讲解下服务器如何先找到设备、再找到app的问题。

每一个设备都有一个自己的设备号,而设备中的app又都有一个唯一的包名。所以服务器只需要找到设备号与包名就可以定位到某个设备的某个应用,而这设备号与包名会一起构成一个标识符,叫做device_token,因此问题就简化为把device_token与消息内容等信息交给服务器,服务器把内容发到唯一的device_token上。这就好像你在上海要通过顺丰寄送一个快件儿给某某小区的某某房间,那么快件儿首先会邮递到顺丰公司在北京的总站点,之后再根据小区的地址投递/路由到某某房间,这样一个寄件过程就算完成了。

在这里,你要寄送的快件儿就是你要发的“消息”,送达房间相当于最终“接收消息的App”,顺丰公司在北京的总站点相当于这里提到的“设备”,送达房间的房间号就相当于这个环节里面提到的“包名”。

2iOS实时消息推送


iOS的推送是通过苹果自己的APNs服务进行的,用户需要将device_token以及消息内容等推送信息交给APNs服务器,剩下的均由苹果自己来完成。iOS应用的推送大部分情况下都要依赖苹果生态提供的APNs(Apple Push Notification Service)服务。

a.png

首先作为设备标识的device-token是由APNs颁发的,App开发者或者第三方推送平台(图中的Provider)做的工作是收集这个device-token,APNs的推送是要求基于APNs颁发的device-token来推送的。只有正确的device-token会被APNs接受,如果是一个错误的、或者无效的device-token(比如App已经卸载了),APNs就不会接受。

b.png

接着开发者使用第三方推送平台(图中的Provider)在将推送内容与范围选定之后进行推送,第三方推送平台将信息提交给APNs,剩下的操作全部都由APNs来进行完成,整个过程第三方推送平台就不能控制了。但是如果提供的device_token是失效的(app被卸载、系统版本升级导致device_token变化等情况)那么推送过程就会被中断,频繁的断线重连甚至会被APNs认为是一直DoS攻击。(详情可以参考为什么苹果的推送,两次推送之间间隔比较久的话,第二次推送会很慢?

3Android实时消息推送


Android平台在不使用GCM的情况下就需要将自己的服务器或是第三方推送服务提供商的服务器与设备建立一条长连接,通过长连接进行推送。但是不建议自己设置服务器实现推送功能,一是因为成本太高(开发成本、维护成本),自己搭建的服务器无论是稳定性还是速度上都比不了第三方推送服务提供商的效果。另一个是因为自己的数据量较小,使用第三方推送服务提供商可以用他们的维度进行推送,实现精准推送。友盟推送就是做的比较好的,可以根据用户分群、地区、语言等多维度进行推送,最大程度减少对于用户的干扰,仅把消息推送给相关用户。

下图是Android平台消息推送的简单示意图:

c.png

开发者通过第三方推送服务提供商将信息直接下发给需要的设备,第三方推送服务提供商与设备建立一条长连接通道,并且将消息路由到APP中(图中的设备1与设备2),对于像设备3这种无网络连接或是没有成功建立长连接通道的设备,会在设备3连网且推送消息没有过期的情况下自动收到由第三方推送服务提供商推送过来的消息,保证消息不会丢失。

实现上的差异所带来的直观感受


1iOS的实时消息推送


iOS 在系统级别有一个推送服务程序使用 5223 端口。使用这个端口的协议源于 Jabber 后来发展为 XMPP ,被用于 Gtalk 等 IM 软件中。

d.jpg

所以, iOS 的推送,可以不严谨的理解为:

  • 苹果服务器朝手机后台挂的一个 IM 服务程序发送的消息。
  • 然后,系统根据该 IM 消息识别告诉哪个 Apps 具体发生了什么事。
  • 然后,系统分别通知这些 Apps 。

他们带给用户的好处是实实在在的:

  • 安全:
    只有登录过的开发者可以通过苹果的服务器推送。
  • 快速、稳定、可靠:
    苹果掌控推送服务器和 OS 。
  • 更省电
  • 让整个系统的体验更统一和简单:
    不会出现杀后台这种脑残事。(不用大量 Apps / Apps 的服务为了推送挂后台)。也不会出现 Apps 被杀就收不到推送这种脑残事(早一点的新浪微博 Android 版仍然如此)。
  • 开发容易:
    当然,开发者还是要做些事情,比如维护个服务器什么的。但是复杂度无疑降低很多了。

2Android的实时消息推送


Apps 挂后台一直是 Android 引以为豪的特性(虽然我真的不知道是好处多还是坏处多。。),大家挂后台等待推送就成为技术选择。当然, Google 事后也提供类似苹果的推送方式了。倒也谈不上抄袭,毕竟苹果的整个技术实现也没有什么特别创新之处。

用户的电池? Apps 的开发者不会站在系统层面考虑的。他会假设其他 Apps 没有那么“不自觉”。而 Google 不强制的结果就是:没人真正为用户的电池负责。

但是, Google 的方案也并非全是悲剧:也因为整个技术方案非强制, Android 的 Apps 在接收到推送后的表现更为灵活。像 Line 的 Android 版本可以在推送通知的 Popup 上直接回复, iOS 就需要越狱才能做到了。

结语


强制和封闭,有时候并非坏事。他意味着做出这个决定的人,要为此负责。所以,如果说苹果的推送方案有何创新?

我以为是超越技术,不惜让公司承担更多风险和责任的解决方案。(类似的还有 BB 的专用网络, Kindle 的全球 3G )。

个人相信,担负起这些“额外”的责任,是值得的。只要是为了用户!

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评论 12
通俗易懂,好帖,收藏了
没想到ios的推送用的是XMPP协议,这是真的吗。。。
深入浅出,好贴
引用:YK47 发表于 2016-11-07 10:45
深入浅出,好贴

签名: 《详解音频编解码的原理、演进和应用选型》:http://www.52im.net/thread-2230-1-1.html
用tpc长连接直接连ios上面的app, 和Android原理一样,只有当ios的app开着时候能进行, 当ios锁屏的时候就连不了, 这是由ios系统所限制。
签名: 该会员没有填写今日想说内容.
引用:278651628 发表于 2017-05-05 09:51
用tpc长连接直接连ios上面的app, 和Android原理一样,只有当ios的app开着时候能进行, 当ios锁屏的时候就 ...

正解
签名: 《详解音频编解码的原理、演进和应用选型》:http://www.52im.net/thread-2230-1-1.html

一般做这种ios推送,先尝试tcp长连接推送,速度快,也比较稳定,如果不通,然后apns服务器推送,不由自己控制, 我想一些第三方的推送平台(个推等)也会这种思路吧?
签名: 该会员没有填写今日想说内容.
引用:278651628 发表于 2017-05-08 11:17
一般做这种ios推送,先尝试tcp长连接推送,速度快,也比较稳定,如果不通,然后apns服务器推送,不由自己 ...

当APP退到后台后,APNS是ios平台唯一的选择,这是ios的系统限制,不管哪个平台
签名: 《详解音频编解码的原理、演进和应用选型》:http://www.52im.net/thread-2230-1-1.html
好贴,干得漂亮!
好帖子,赞一个
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签名: 心情好
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