關於Android休眠之后網絡連接工作情況的研究

幾個問題：

1. 當Android設備休眠后，網絡連接會斷開嗎？
2. 如果網絡連接不斷開收到數據包后Android設備會被喚醒嗎？

Android設備休眠后，網絡連接是否斷開

這個問題其實很好驗證，按如下步驟做一個實驗：

• 步驟

1. 下載一個TCP調試軟件（做為一個TCP Server）;
   

2. 寫一個Android平台的TCP Client, 用一個Timer來向Server發送心跳;

3. 連接TcpServer, 這時候Tcp調試助手會收到來自Android手機的心跳;

4. 關閉手機屏幕，讓手機休眠;

• 結論

熄滅屏幕后，很快你就會發現心跳沒了，但是連接還在。證明了CPU休眠了但連接不會斷。

收到數據包是否喚醒設備

同樣做一個實驗來驗證收到數據包是否能喚醒設備

• 步驟

1. Tcp連接建立后, 讓手機進入休眠;

2. 通過Tcp調試助手發送一條消息給Android客戶端;

3. 打開手機屏幕, 看Client端是否收到消息;

• 結論

看到Server端發送過去的消息被打印在了屏幕上。

Android Client端代碼

基於Netty網絡框架

MainActivity.java

1. publicclassMainActivityextendsAppCompatActivityimplementsView.OnClickListener,
2. TcpClient.TcpClientListener{
4. privateEditText edtMain;
5. privateButton btnConnect;
6. privateTcpClient tcpClient;
8. @Override
9. protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState){
10. super.onCreate(savedInstanceState);
11. setContentView(R.layout.activity_main);
12. edtMain =(EditText) findViewById(R.id.edt_main);
13. btnConnect =(Button) findViewById(R.id.btn_Connect);
14. tcpClient =newTcpClient();
15. edtMain.append("onCreate<<<<<<<<<<<<<<<<<");
17. //Heart beat
18. newTimer().schedule(newTimerTask(){
19. @Override
20. publicvoid run(){
21. finalCharSequence time =DateFormat.format("hh:mm:ss",System.currentTimeMillis());
22. if(tcpClient.isConnected()){
23. tcpClient.send((time +"\r\n").toString().getBytes());
24. }
25. runOnUiThread(newRunnable(){
26. @Override
27. publicvoid run(){
28. edtMain.append(time +"\n");
29. }
30. });
31. }
32. },0,2000);
34. btnConnect.setOnClickListener(this);
35. tcpClient.setTcpClentListener(this);
36. }
38. @Override
39. protectedvoid onDestroy(){
40. edtMain.append("onDestroy>>>>>>>>>>>>>>>>");
41. super.onDestroy();
42. }
44. @Override
45. publicvoid onClick(View v){
46. tcpClient.connect("10.1.1.86",3008);
47. }
49. @Override
50. publicvoid received(finalbyte[] msg){
51. runOnUiThread(newRunnable(){
52. @Override
53. publicvoid run(){
54. edtMain.append("received ============= "+newString(msg));
55. }
56. });
57. }
59. @Override
60. publicvoid sent(byte[] sentData){
62. }
64. @Override
65. publicvoid connected(){
66. runOnUiThread(newRunnable(){
67. @Override
68. publicvoid run(){
69. btnConnect.setText("Connected");
70. }
71. });
72. }
74. @Override
75. publicvoid disConnected(int code,String msg){
76. runOnUiThread(newRunnable(){
77. @Override
78. publicvoid run(){
79. btnConnect.setText("Connect");
80. }
81. });
82. }
83. }

TcpClient.java

1. publicclassTcpClient{
2. //Disconnect code
3. publicstaticfinalint ERR_CODE_NETWORK_INVALID =0;
4. publicstaticfinalint ERR_CODE_TIMEOUT =1;
5. publicstaticfinalint ERR_CODE_UNKNOWN =2;
6. publicstaticfinalint ERR_CODE_DISCONNECTED =3;
8. privateEventLoopGroup mGroup;
9. privateBootstrap mBootstrap;
10. privateTcpClientListener mListener;
11. privateChannelFuture mChannelFuture;
12. privateboolean isConnected =false;
14. publicTcpClient(){
15. mGroup =newNioEventLoopGroup();
16. mBootstrap =newBootstrap();
17. mBootstrap.group(mGroup)
18. .channel(NioSocketChannel.class)
19. .option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
20. .handler(newChannelInitializer<SocketChannel>(){
21. @Override
22. protectedvoid initChannel(SocketChannel ch)throwsException{
23. ch.pipeline().addLast("decoder",newFrameDecoder());
24. ch.pipeline().addLast("handler",newMsgHandler());
25. }
26. });
27. }
29. publicboolean isConnected(){
30. return isConnected;
31. }
33. /**
34. * 建立連接
35. * @author swallow
36. * @createTime 2016/2/16
37. * @lastModify 2016/2/16
38. * @param host Server host
39. * @param port Server port
40. * @return
41. */
42. publicvoid connect(finalString host,finalint port){
43. try{
44. mChannelFuture = mBootstrap.connect(host, port);
45. // mChannelFuture.sync();
46. // mChannelFuture.channel().closeFuture();
47. }catch(Exception e){
48. mGroup.shutdownGracefully();
49. if(mListener !=null)
50. mListener.disConnected(ERR_CODE_TIMEOUT, e.getMessage());
51. e.printStackTrace();
52. }
53. }
55. /**
56. * 斷開連接
57. * @author swallow
58. * @createTime 2016/1/29
59. * @lastModify 2016/1/29
60. * @param
61. * @return
62. */
63. publicvoid disConnect(){
64. if(mChannelFuture ==null)
65. return;
66. if(!mChannelFuture.channel().isActive())
67. return;
68. mChannelFuture.channel().close();
69. mChannelFuture.channel().closeFuture();
70. mGroup.shutdownGracefully();
71. }
73. /**
74. * 消息發送
75. * @param
76. * @return
77. * @author swallow
78. * @createTime 2016/1/29
79. * @lastModify 2016/1/29
80. */
81. publicvoid send(finalbyte[] data){
82. finalByteBuf byteBuf =Unpooled.copiedBuffer(data);
83. mChannelFuture.channel()
84. .writeAndFlush(byteBuf)
85. .addListener(
86. newChannelFutureListener(){
87. @Override
88. publicvoid operationComplete(ChannelFuture future)throwsException{
89. if(mListener !=null)
90. mListener.sent(data);
91. }
92. }
93. );
94. }
96. /**
97. * 設置TcpClient監聽
98. * @author swallow
99. * @createTime 2016/1/29
100. * @lastModify 2016/1/29
101. * @param
102. * @return
103. */
104. publicvoid setTcpClentListener(TcpClientListener listener){
105. this.mListener = listener;
106. }
108. /**
109. * @className: FrameDecoder
110. * @classDescription: Decode to frames
111. * @author: swallow
112. * @createTime: 2015/11/23
113. */
114. privateclassFrameDecoderextendsByteToMessageDecoder{
115. @Override
116. protectedvoid decode(ChannelHandlerContext ctx,ByteBufin,List<Object>out)throwsException{
117. byte[] data =newbyte[in.readableBytes()];
118. in.readBytes(data);
119. out.add(data);
120. // // 不夠4個字節則不予解析
121. // if (in.readableBytes() < 4) {
122. // return;
123. // }
124. // in.markReaderIndex(); // mina in.mark();
125. //
126. // // 獲取幀長度
127. // byte[] headers = new byte[4];
128. // in.readBytes(headers);
129. // int frameLen = Utils.bytesToInt(headers);
130. // if (frameLen > in.readableBytes()) {
131. // in.resetReaderIndex();
132. // return;
133. // }
134. //
135. // //獲取一個幀
136. // byte[] data = new byte[frameLen];
137. // in.readBytes(data);
138. // out.add(data);
139. }
140. }
143. /**
144. * @className: MsgHandler
145. * @classDescription: 經過FrameDecoder的消息處理器
146. * @author: swallow
147. * @createTime: 2015/11/23
148. */
149. privateclassMsgHandlerextendsSimpleChannelInboundHandler<byte[]>{
151. @Override
152. protectedvoid channelRead0(ChannelHandlerContext ctx,byte[] msg)throwsException{
153. if(mListener !=null)
154. mListener.received(msg);
155. }
157. @Override
158. publicvoid channelActive(ChannelHandlerContext ctx)throwsException{
159. if(mListener !=null){
160. isConnected =true;
161. mListener.connected();
162. }
163. }
165. @Override
166. publicvoid channelInactive(ChannelHandlerContext ctx)throwsException{
167. if(mListener !=null){
168. isConnected =false;
169. mListener.disConnected(ERR_CODE_DISCONNECTED,"The connection is disconnected!");
170. }
171. }
173. @Override
174. publicvoid exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx,Throwable cause)throwsException{
175. super.exceptionCaught(ctx, cause);
176. }
177. }
179. /**
180. * @className: TcpClientListener
181. * @classDescription: The client listener
182. * @author: swallow
183. * @createTime: 2015/11/25
184. */
185. publicinterfaceTcpClientListener{
186. void received(byte[] msg);
188. void sent(byte[] sentData);
190. void connected();
192. void disConnected(int code,String msg);
193. }
194. }

activity_main.xml

1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2. <RelativeLayoutxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
3. xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
4. android:layout_width="match_parent"
5. android:layout_height="match_parent"
6. android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
7. android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
8. android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
9. android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
10. tools:context="cn.ecpark.devicesleep.MainActivity">
12. <Button
13. android:id="@+id/btn_Connect"
14. android:layout_width="match_parent"
15. android:layout_height="wrap_content"
16. android:layout_alignParentBottom="true"
17. android:text="Connect"/>
19. <ScrollView
20. android:layout_width="match_parent"
21. android:layout_height="match_parent"
22. android:layout_above="@+id/btn_Connect">
24. <EditText
25. android:id="@+id/edt_main"
26. android:layout_width="match_parent"
27. android:layout_height="match_parent"
28. android:editable="false"/>
30. </ScrollView>
32. </RelativeLayout>

原理

如果一開始就對Android手機的硬件架構有一定的了解，設計出的應用程序通常不會成為待機電池殺手，而要設計出正確的通信機制與通信協議也並不困難。但如果不去了解而盲目設計，可就沒准了。

首先Android手機有兩個處理器，一個叫Application Processor（AP），一個叫Baseband Processor（BP）。AP是ARM架構的處理器，用於運行Linux+Android系統；BP用於運行實時操作系統（RTOS），通訊協議棧運行於BP的RTOS之上。非通話時間，BP的能耗基本上在5mA左右，而AP只要處於非休眠狀態，能耗至少在50mA以上，執行圖形運算時會更高。另外LCD工作時功耗在100mA左右，WIFI也在100mA左右。一般手機待機時，AP、LCD、WIFI均進入休眠狀態，這時Android中應用程序的代碼也會停止執行。

Android為了確保應用程序中關鍵代碼的正確執行，提供了Wake Lock的API，使得應用程序有權限通過代碼阻止AP進入休眠狀態。但如果不領會Android設計者的意圖而濫用Wake Lock API，為了自身程序在后台的正常工作而長時間阻止AP進入休眠狀態，就會成為待機電池殺手。比如前段時間的某應用，比如現在仍然干着這事的某應用。

首先，完全沒必要擔心AP休眠會導致收不到消息推送。通訊協議棧運行於BP，一旦收到數據包，BP會將AP喚醒，喚醒的時間足夠AP執行代碼完成對收到的數據包的處理過程。其它的如Connectivity事件觸發時AP同樣會被喚醒。那么唯一的問題就是程序如何執行向服務器發送心跳包的邏輯。你顯然不能靠AP來做心跳計時。Android提供的Alarm Manager就是來解決這個問題的。Alarm應該是BP計時（或其它某個帶石英鍾的芯片，不太確定，但絕對不是AP），觸發時喚醒AP執行程序代碼。那么Wake Lock API有啥用呢？比如心跳包從請求到應答，比如斷線重連重新登陸這些關鍵邏輯的執行過程，就需要Wake Lock來保護。而一旦一個關鍵邏輯執行成功，就應該立即釋放掉Wake Lock了。兩次心跳請求間隔5到10分鍾，基本不會怎么耗電。除非網絡不穩定，頻繁斷線重連，那種情況辦法不多。

網上有說使用AlarmManager，因為AlarmManager 是Android 系統封裝的用於管理 RTC 的模塊，RTC (Real Time Clock) 是一個獨立的硬件時鍾，可以在 CPU 休眠時正常運行，在預設的時間到達時，通過中斷喚醒 CPU。

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來自為知筆記(Wiz)