安卓世界微觀搏殺激烈，網(wǎng)易云信教你存活絕招

摘要：超過百萬個安卓APP拼搶30億部安卓終端，安卓世界的微觀博殺已經(jīng)到了近乎殘酷的地步。不了解不知道，一了解就嚇一跳。

安卓世界的競爭一向是異常激烈的。根據(jù)Talkingdata最新的2016年9月監(jiān)測數(shù)據(jù)，中國現(xiàn)有移動智能終端41億多部，其中70%是安卓設備。而早在2012年的時候，全球安卓APP應用商店里的APP數(shù)量就已超過了100萬個，如今規(guī)模又進一步擴大到150萬個左右。這么多的安卓APP在拼搶接近30億部安卓終端，APP之間的微觀博殺已經(jīng)到了近乎殘酷的地步。

除了拼搶市場、擴大用戶數(shù)量外，如何提升用戶的日活躍度和粘性，也是安卓APP的存活之道。對于移動APP來說，即時消息IM功能正變得越來越重要：推送消息能刷出APP的存在感；IM能強化人與人之間的連接，在社交類產(chǎn)品中的用戶與用戶間溝通可以產(chǎn)生出更好的粘性。因此，在提升用戶日活和粘性方面，即時消息IM的穩(wěn)定性與可靠性非常重要。

不了解不知道，原來安卓后臺無時無刻不上演各APP之間拼搶系統(tǒng)和網(wǎng)絡資源、用各種方法絞殺其它APP的即時消息，從而提升自己存活機會的微觀大搏殺！究竟這個大搏殺激烈到什么程度，在這個大搏殺中的存活絕招有哪些？

微觀搏殺之“內(nèi)存殺手”

對于iOS來說，有 APNS服務做消息推送，系統(tǒng)相當穩(wěn)定。對安卓本身來說，在國外也有Google的GCM服務可用，但在國內(nèi)卻無法使用Google的服務。對于IM來說，當APP應用退到安卓后臺系統(tǒng)后，還必須能夠收到新消息提醒的。沒有GCM，怎么辦？

在最開始的時候，唯一能做的就是保持APP的后臺運行了。但其實手機等設備的內(nèi)存是拒絕后臺運行APP的，后臺運行了太多的APP會導致應用卡頓、不斷耗電、系統(tǒng)性能下降等問題。因此，安卓系統(tǒng)對于后臺運行的APP也不會放任自流。但后臺運行，卻是保持IM推送的幾乎唯一也是最主要的途徑。

APP想要在后臺保持運行，需要面對不少“殺手”。第一大殺手就是安卓的Low Memory Killer（LMK，“低內(nèi)存殺手”）機制。因為手機的內(nèi)存畢竟有限，當后臺運行的進程越來越多，內(nèi)存剩余量也就隨之減少。當有一個新的APP想要啟動，而如果此時內(nèi)存不夠了，LMK機制就會啟動，從正在運行的APP進程中挑選一個清理掉，釋放出空間。

LMK有兩個尺度去評判要“殺掉”哪個在后臺運行的APP進程。一個是APP進程優(yōu)先級，優(yōu)先級越低，被清理的可能性越大；另一個是內(nèi)存占用，占的內(nèi)存越多，被清理的權(quán)重自然也越大。

微觀搏殺之“用戶的劍”

除了系統(tǒng)LMK能夠殺掉后臺運行的APP進程外，用戶也一樣可以殺死進程。

用戶殺掉進程的方式有兩種，一種是在最近任務列表中將APP劃掉，這種方式和系統(tǒng)殺掉進程效果相同。另外一種就是通過Force Stop“強制停止”，這種方式比系統(tǒng)清理更加徹底。不但正在運行的APP進程會被清理，APP在重啟列表中的待重啟服務、注冊的各種鬧鐘、事件監(jiān)聽組件等都會被移除，除非用戶再主動點擊或者系統(tǒng)重啟等外力，APP沒法再自己重新“爬”起來了。

此外，國內(nèi)MIUI一類的ROM上，用戶從最近任務列表中將APP移除，效果竟然也是Force Stop“強制停止”。正常來說，如果是用戶主動操作，APP本身也不應該再重啟了。但有些時候這并非用戶本意，而且對于IM功能來說，一定要保障消息推送，否則會被不明就里的群眾誤認為軟件本身有問題。

微觀生存之“全家桶”

在目前國內(nèi)的Android生態(tài)環(huán)境中，無論采用什么方式，想要一直在后臺保持APP的運行越來越難了。

為了“生存”，當一個APP進程起來后，就去掃描已安裝的應用列表，看看有沒有自己的“同源兄弟姐妹”，比如集成了同一個SDK（開發(fā)工具包）的APP等，如果有的話就把這些APP“抱團”起來，互相?；睢⒒ハ鄦拘?。這就是現(xiàn)在比較出名的“全家桶”方案。

雖說這種方法確實能夠帶來較高的后臺存活率，特別是那些大廠和應用廣泛的SDK。如果有后臺推送的必要性，而且不會對用戶體驗造成太大傷害時，此方式還可以使用。但如果只是為了推廣告，則會對用戶造成傷害，反過來也可能會導致用戶直接卸載APP。

因為“全家桶”實在是太令人討厭，現(xiàn)在各種手機管理軟件都會對這種喚醒方式做限制，特別是在root過的機器上，可以做到完全切斷這些喚醒路徑。同時，很多手機的ROM（只讀存儲器，帶有系統(tǒng)重啟軟件包）也會自帶管理軟件，限制后臺運行和后臺喚醒，以便給設備換取更長的續(xù)航。

微觀生存之“共享心跳”

傳統(tǒng)上，每個IM客戶端都會各自維護一條與服務器的長連接，各自的消息和信令都在這條長連接上傳遞，每個APP也獨自發(fā)送“心跳”信息、斷線重連等事情。

所謂“心跳”機制，最早用于服務器的安全備份，為了防止服務器死機而在服務器之間周期性傳送簡短的“心跳”信息，一旦收不到對方的“心跳”信息，服務器可以接管對方的業(yè)務，避免業(yè)務的停滯。到了手機上，無論是安卓的原生應用，還是QQ、微博和微信，都采用了心跳機制，也就是APP終端定時向應用服務器發(fā)送簡短的信息。

各自獨立“心跳”的話，不同APP之間完全隔離、不會互相影響。但缺點也非常明顯，首先是做了很多重復的工作，造成了流量和電量的無謂消耗，第二是要保證所有的進程都能在后臺運行確實很艱難。

所謂“共享連接”，就是從眾多APP里面選出一個當前正在運行的，或者是被殺概率最低的APP作為總代理，由這個代理和服務器建立連接，手機上的所有其他APP都通過這個代理中轉(zhuǎn)與服務器通信。所有APP的消息都經(jīng)過代理中轉(zhuǎn)，代理到服務器的連接是加密的，但到了代理這里理論上可以看到其它所有APP的來往消息。因此，這種共享長連接的方式并不適用于IM。

存活絕技之“獨行俠”與“影子武士”

周江華是網(wǎng)易資深安卓開發(fā)工程師，先后主導參與了易信、網(wǎng)易云信、網(wǎng)易七魚的客戶端開發(fā)工作，擁有非常豐富的功能開發(fā)以及代碼優(yōu)化經(jīng)驗。2016年9月23日，MDCC 2016中國移動開發(fā)者大會上，周江華介紹了網(wǎng)易云信IM在應對弱網(wǎng)環(huán)境、移動端硬件限制以及Android復雜的生態(tài)現(xiàn)狀時的探索與心得。

周江華介紹說，雖說APP終究免不了一死，但通過對照LMK的評判準則，還是可以降低APP被清理的概率。第一個就是降低APP進程的內(nèi)存占用。如果采用單進程的模式，由于進程中包含了UI、Webview、圖片緩存等內(nèi)容，內(nèi)存占用必然會居高不下。因此，IM軟件一般都會采用雙進程甚至多進程的策略，將push進程獨立出來——在push進程里只處理網(wǎng)絡連接和push業(yè)務，不參與任何其他業(yè)務邏輯，更不包含任何UI。這有些“獨行俠”的意思。

網(wǎng)易云信Android SDK架構(gòu)

上圖為網(wǎng)易云信Android SDK架構(gòu)，按照分層的結(jié)構(gòu)模式設計。最底下為push層，就是作為一個獨立進程運行，只負責處理網(wǎng)絡長連接的相關(guān)工作，比如安全加密、心跳、鑒權(quán)、封包、解包等工作，所有業(yè)務邏輯都交給UI進程的服務模塊去做。再看一下云信demo的進程內(nèi)存占用情況，push進程的內(nèi)存占用只有10M左右。因此，當處于后臺時，push進程被清理概率比UI主進程低很多。

降低被清理概率的第二個手段是提升進程優(yōu)先級。實際上，安卓的前臺服務設計上有一個漏洞，通過兩個服務的配合就能創(chuàng)建一個隱形的前臺服務。也就是啟動兩個服務進程，每一個都賦予了同樣的進程ID，但在常駐通知欄中只有一個相應的進程ID，這樣一旦系統(tǒng)關(guān)掉一個進程ID的時候，盡管“殺掉”了一個前臺服務和相應的常駐通知欄進程，但還有一個隱形的服務仍在存在而且不會受到任何影響。這種“影子武士”的好處是，用戶不會有任何感知，但仍然能獲得“幕后”的消息保護。

存活絕技之“龍威鏢局”

前面提到了共享長連接的方式并不適合IM，但適當?shù)膬?yōu)化仍然可以保障IM，這就是脫敏共享連接的方式：安全長連接加推送連接模式。

所謂“安全長連接加推送連接模式”就是每個APP在使用和真正傳遞數(shù)據(jù)時，仍然獨立使用自己的安全長連接，而當APP退到后臺一段時間后則斷開長連接，然后開啟一個推送代理，選擇其中一個與云信的推送服務器建立連接。之后當APP有新消息時，就通過這個推送連接傳遞。這種情況下，APP可以控制發(fā)出的推送消息的安全級別。這種代理機制相當于給APP的消息傳遞找到了一個“鏢局”，既保證了消息的安全性，又保證了傳送的效率。

采用代理連接的方式，當推送消息到達后臺，如果是代理APP自己的消息就直接傳遞給APP即可，如果是其他APP消息，就發(fā)出一條通知欄提醒，等用戶點擊通知欄提醒后，才會把目標APP喚醒。之所以通過通知欄提醒而不是直接喚醒APP，一方面是因為直接喚醒可能會失敗，另一方面是如果喚醒而不使用就會導致無謂的電量消耗。

此外，現(xiàn)在國內(nèi)的ROM中，華為和小米的操作系統(tǒng)自帶推送系統(tǒng)且開放給了第三方APP。在華為和小米的系統(tǒng)中，使用系統(tǒng)自帶的推送通道會更穩(wěn)定、也更節(jié)省資源。因此在MIUI上，從長連接到推送通道的切換流程仍然和前述一樣，只是把消息轉(zhuǎn)發(fā)到MIUI的推送服務器，然后再傳遞給云信的APP，華為的推送系統(tǒng)流程也是一樣。

不過華為和MIUI在推送的實現(xiàn)上略有區(qū)別，MIUI的通知欄提醒是在系統(tǒng)的推送代理里完成，而華為卻是將提醒通知交給APP去完成。另外，它們系統(tǒng)通知欄提醒的管理接口也有區(qū)別，在APP沒有被禁用的情況下，兩者都可以收到推送，而如果APP已經(jīng)被禁用了，MIUI的通知欄提醒方式還可以將推送送達，而其它的推送方式則不能送達了。

突破弱網(wǎng)環(huán)境的三大限制

相對于PC的網(wǎng)絡環(huán)境，周江華總結(jié)手機網(wǎng)絡有3個特點：第一個是慢，尤其是2G、3G網(wǎng)絡，慢的令人發(fā)指；其次是斷，手機跟著人不停的移動，網(wǎng)絡也不停的在切換，從wifi到移動網(wǎng)絡、從一個基站到另一個基站、從有信號到?jīng)]信號，都可能導致網(wǎng)絡中斷；第三是貴，只要看中國移動每天凈賺一個億就知道了。

在網(wǎng)易云信整個通信系統(tǒng)中，有三種類型的連接，即TCP、UDP和HTTP。三種類型的協(xié)議對應了不同的業(yè)務應用：TCP主要是用戶長連接，也就是普通IM消息和信令的傳輸；UDP用于傳輸實時音視頻數(shù)據(jù)流；而HTTP則主要用在音頻、圖片等文件的上傳下載上。

對于長連接，可以采用開源協(xié)議，有成熟的解決方案、擴展性好、可讀性好，甚至還可以和其它系統(tǒng)互聯(lián)互通，但問題是協(xié)議文本普遍比較臃腫、冗余字段很多，在昂貴的移動網(wǎng)絡里自然就成本比較貴。網(wǎng)易云信采用的是私有的二進制協(xié)議，以“0/1”方式表達的二進制協(xié)議完全失去了可讀性，但卻帶來極高的表達效率，相對于文本協(xié)議可以節(jié)省非常多的數(shù)據(jù)流量。此外，在判斷LBS地址、發(fā)出登錄請求、建立安全連接的協(xié)議握手等，可以通過并行和增量操作的方式，把登錄時間降為原來的1/2到1/3、登錄的流量消耗也可以節(jié)省30%左右。

對于用于傳輸實時音視頻數(shù)據(jù)流的UDP協(xié)議，為了提高弱網(wǎng)下的實時音視頻的通話效果，需要使用相關(guān)方案來做QoS質(zhì)量保障；同時網(wǎng)絡層需要實時探測網(wǎng)絡狀態(tài)，作為底層調(diào)整QoS策略的依據(jù)；還要回調(diào)上層，動態(tài)調(diào)整音視頻的碼率，做到音視頻碼率自適應。通過上面的QoS保障，實際測試在20%的隨機丟包弱網(wǎng)環(huán)境下，音視頻通話還能夠正常進行。網(wǎng)易云信針對音頻和視頻，還采取了一系列的優(yōu)化方法，以保證弱網(wǎng)條件下音頻和視頻的質(zhì)量。

對于圖片和語音文件，網(wǎng)易云信并沒有通過長連接收發(fā)，而是通過HTTP上傳下載。為了提高HTTP分片上傳過程中網(wǎng)絡的利用效率，網(wǎng)易云信也采取了有效的優(yōu)化方法，把圖片文件上傳時間減少20%至30%，以及保證常規(guī)語音消息的正常發(fā)送和接收。

綜上所述：一直以來，提升消息推送達到率和到達速度、優(yōu)化網(wǎng)絡利用效率、節(jié)省系統(tǒng)資源等，都是安卓系統(tǒng)開發(fā)的核心和基礎，而網(wǎng)易云信IM SDK在不影響用戶體驗前提下，可實現(xiàn)后臺?；睢⒏纳崎L連接加推送組合以及優(yōu)化弱網(wǎng)環(huán)境大數(shù)據(jù)傳輸。

網(wǎng)易云信是如何成為“技術(shù)俠”的？

網(wǎng)易在即時通訊領(lǐng)域已經(jīng)有十多年的積累，從網(wǎng)易郵箱到網(wǎng)易泡泡再到易信，網(wǎng)易有多款用戶過億的移動端產(chǎn)品，這讓網(wǎng)易云信擁有了豐富的移動端解決方案優(yōu)化經(jīng)驗。

在2014年底，網(wǎng)易重新組建了網(wǎng)易云信團隊，請來了一流的產(chǎn)品團隊加入，并增加了商務與技術(shù)支持，以便全方位的為客戶提供更加便捷和貼身的服務。網(wǎng)易云信目前已成功發(fā)送超過1000億條消息，每日上億條消息100%到達。自2015年10月推出，網(wǎng)易云信已經(jīng)累積了7萬+APP，連接了2.4億用戶。

周江華介紹，網(wǎng)易云信提供專業(yè)的“T服務”，一站式快速響應和解決開發(fā)者和用戶的問題。該服務體系包含網(wǎng)易云信技術(shù)顧問服務體系、客戶顧問服務體系、用戶信任服務體系三大塊。網(wǎng)易云信技術(shù)顧問團隊是業(yè)內(nèi)唯一一家提供1對1、7×24小時即時響應技術(shù)支持服務的團隊，團隊成員均來自一線互聯(lián)網(wǎng)公司。

在用戶信任方面，網(wǎng)易云信提供了故障賠償、郵件短信雙重預警、1月信用額度等保障服務。網(wǎng)易云信特別成立了網(wǎng)易云信用戶信任中心，把產(chǎn)品升級、專利技術(shù)、第三方機構(gòu)云認證等方面的信息同步公示給用戶，其中包括CSA STAR Certification、ISO27001信息安全管理體系國際認證在內(nèi)的多項云安全類認證服務及獎項，并確保用戶可享受到云信的56項專利技術(shù)。

寶寶樹是目前國內(nèi)最大的母嬰垂直網(wǎng)站，旗下的“寶寶樹孕育”、“小時光”、“美囤媽媽”三款APP均使用了網(wǎng)易云信的聊天室+直播技術(shù)。在與競爭對手的PK中，網(wǎng)易云信憑借更小的包、不占空間、技術(shù)支持響應快、聊天室性能好、穩(wěn)定無異常等優(yōu)勢，成功被寶寶樹選中。

學吧課堂是一個主打 K12 領(lǐng)域的游戲化自適應學習的在線平臺，其IM使用場景主要在排行榜，可選擇排行高的學生，添加好友后進行私聊。同時，學吧課堂的教學白板、實時音頻、實時視頻也是用了網(wǎng)易云信的技術(shù)。

總結(jié)下來，在安卓的微觀世界里，網(wǎng)易已經(jīng)拼殺了很多年。如今這些累積的IM“存活絕技”都通過網(wǎng)易云信向外輸出，這無疑是開發(fā)者的福音。正如網(wǎng)易創(chuàng)始人的丁磊在9月20日“網(wǎng)易云”整體發(fā)布會上所說，“網(wǎng)易云產(chǎn)品的推出，就是要解放全中國千千萬萬的程序員，讓他們過上錢多、事少、離家近的幸福生活”。

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