实现通过UDP自动获取IP并建立TCP连接

由于项目要求TV端与移动(手机/平板)端进行离线通讯的需求,所以我选择了建立TCP连接来实现离线的功能。

那么问题来了:

1.再TV端输入IP地址(这个界面也是需要的),但是使用遥控机输入麻烦。

2.如何使TV端自动获取移动端的IP。

本来考虑的通过移动端上传IP,TV端再进行更新的方案。但是可能存在没网情况下IP未及时更新的情况,那么离线模式也将不可用,稳定性不高。

后来想到可以用UDP广播来实现获取移动端IP,TV端通过发送UDP广播,如果移动端在同一网段,那么接收到广播后再把当前的IP通过UDP发送给TV端,拿到了IP,那问题自然也就解决了。

第一步:建立TV端UDP接收器&发送器

UDP接收器

服务端要这边定好自己的端口,客户端通过这个端口发送(同网段),服务端就可以接收到客户端发送的广播了。

   public synchronized void initAndStart(){
       byte[] message =  new byte[100];
       try {
           datagramSocket = new DatagramSocket(TV_SERVER_PORT );
           datagramSocket.setBroadcast(true);
           DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(message , message.length);
           while (!isThreadDisable){
               try {
                   lock.acquire();
                   datagramSocket.receive(datagramPacket);
                   String receiveMsg =new String(datagramPacket.getData()).trim();
                   Log.e("UdpServer", "收到消息 " + receiveMsg);
                   if (receiveMsg.startsWith("server_ip")){
                       String[] serverIp = receiveMsg.split("#");
                       if (serverIp.length == 2 && listener != null){
                           listener.onGetServerIp(serverIp[1]);
                       }
                   }
                   lock.release();
               } catch (IOException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
       } catch (SocketException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   }

UDP发送器

值得注意的是,在安卓上并不能接收到跨网段的UDP广播(当然在你知道IP的情况下跨网段通信是可以的,这一点和TCP通信没什么区别),所以只能在同网段下实现UDP广播的收发。

private  synchronized void send(String message) {
        if (TextUtils.isEmpty(message))
            return;
        if (datagramSocket == null || datagramSocket.isClosed()) {
            InetAddress inetAddress = null;
            try {
                datagramSocket = new DatagramSocket();
            } catch (SocketException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                inetAddress = InetAddress.getByName(broadcastIp);
            } catch (UnknownHostException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            int msg_length = message.length();
            byte[] messageByte = message.getBytes();
            datagramPacket = new DatagramPacket(messageByte, msg_length, inetAddress, UDP_QUEUE_SERVER_PORT);
        }
        try {
            Log.e("UdpSender", "将要发送消息 " + message);
            lock.acquire();
            datagramSocket.send(datagramPacket);
            lock.release();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

注:我这边因为循环调用上面发送器的原因,没有把datagramSocket直接close掉。等到发送广播结束时要注意调用datagramSocket.close()来释放资源。

第二步:建立移动端UDP接收器&发送器

在移动端的收发和上面的大同小异,无非是发送和接收的内容不同罢了,这里我就不再详细贴代码了,参考第一步中的代码可以自行根据自己的业务来构造UDP的收发器。

第三步:在移动端上建立TCP服务端

这边我使用的xsocket的库,里面封装了一些接口比较方便。
首先实现xsocket封装的handler接口:

public class SocketServerHandler implements IDataHandler, IConnectHandler, IDisconnectHandler, IDestroyable, ISocketSender {
private final String TAG = "SocketServerHandler";

    public SocketServerHandler(){
    }

    @Override
    public boolean onData(INonBlockingConnection iNonBlockingConnection) throws IOException, BufferUnderflowException, ClosedChannelException, MaxReadSizeExceededException {
        return true;
    }

    @Override
    public boolean onConnect(INonBlockingConnection iNonBlockingConnection) throws IOException, BufferUnderflowException, MaxReadSizeExceededException {
        Log.e(TAG, "消息服务器,客户端连接上来了.onConnect" + iNonBlockingConnection);
    }

    @Override
    public boolean onDisconnect(INonBlockingConnection iNonBlockingConnection) throws IOException {
        Log.e(TAG, "消息服务器,客户端断开连接.onDisconnect");
        return true;
    }

    @Override
    public void destroy() {
    }

    @Override
    public synchronized void send(String message) {
      
    }
}

那么接下来我们要在客户端连接上时,去保存客户端的连接,以便之后发消息给客户端:

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Set<INonBlockingConnection> connections = null;

  @Override
    public boolean onConnect(INonBlockingConnection iNonBlockingConnection) throws IOException, BufferUnderflowException, MaxReadSizeExceededException {
        Log.e(TAG, "消息服务器,客户端连接上来了.onConnect" + iNonBlockingConnection);
        lock.lock();
        try {
            connections.add(iNonBlockingConnection);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        return true;
    }

@Override
    public boolean onDisconnect(INonBlockingConnection iNonBlockingConnection) throws IOException {
        Log.e(TAG, "消息服务器,客户端断开连接.onDisconnect");
        lock.lock();
        try {
            connections.remove(iNonBlockingConnection);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        return true;
    }

好了,接下来就是实现如何去发送消息了。我选择使用BlockingQueue来实现消息的存取,一种实现了阻塞接口的队列,然后启动发送消息的线程去循环取这个队列就可以了,不说了,上代码:

private BlockingQueue<String> messageQueue = null;//消息队列
private Thread writeThread;//发消息线程
private Timer timer = null;//用来发送心跳消息的轮询任务

public SocketServerHandler() {
        messageQueue = new LinkedBlockingDeque<>(100);
        connections = new HashSet<>();
        writeThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    String msg;
                    try {
                        msg = messageQueue.take();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return;
                    }

                    List<INonBlockingConnection> tConnections = new ArrayList<>();
                    lock.lock();
                    try {
                        if (connections.isEmpty()) {
                            continue;
                        }
                        tConnections.addAll(connections);
                    } finally {
                        lock.unlock();
                    }

                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    sb.append(msg).append(IQueueMessage.SPLIT);
                    String tMsg = sb.toString();

                    for (INonBlockingConnection connection : tConnections) {
                        try {
                            if (connection.isOpen()) {
                                Log.e(TAG, "客户端信息:" + connection);
                                connection.write(tMsg);
                            }
                        } catch (Throwable t) {
                            t.printStackTrace();
                        }
                    }

                }
            }
        });
        writeThread.start();

        timer = new Timer(TAG, true);
        long splitTime = 20 * 1000L;
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                send(IQueueMessage.MESSAGE_HEART);
            }
        }, splitTime, splitTime);
    }

在发送消息时,只需要向队列里面塞消息就可以了:

@Override
    public synchronized void send(String message) {
        if (message != null) {
            Log.e(TAG, "发送消息:" + message);
            messageQueue.add(message);
        }
    }

最后,启动socket服务,把刚才定义的handler放进去就可以了:

 private IServer iServer;
 SocketServerMonitor monitor = new SocketServerMonitor(new SocketServerHandler());
 handler.post(monitor);
class SocketServerMonitor implements Runnable {
        SocketServerHandler serverHandler;

        public SocketServerMonitor(SocketServerHandler serverHandler) {
            this.serverHandler = serverHandler;
        }

        @Override
        public void run() {
            if (iServer != null && iServer.isOpen()) {
                handler.postDelayed(this, 10 * 1000);
                return;
            }

            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        iServer = new Server(IQueueMessage.SOCKET_MESSAGE_PORT, serverHandler);
                        iServer.start();
                        iServer.addListener(new IServerListener() {
                            @Override
                            public void onInit() {
                                Log.e("SocketServerMonitor", "消息服务器初始化...");
                            }

                            @Override
                            public void onDestroy() throws IOException {
                                Log.e("SocketServerMonitor", "消息服务器onDestroy...");
                            }
                        });
                        Log.e("SocketServerMonitor", "启动/重启消息服务器成功");
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
            handler.postDelayed(this, 10 * 1000);
        }
    }

第四步:在TV端上建立TCP客户端,并实现socket连接监听器

客户端使用INonBlockingConnection这个接口来实现socket的连接,同样也需要自定义handler来处理消息。基本和服务端一样:

public class SocketClientHandler implements IDataHandler, IDisconnectHandler, IConnectHandler , IDestroyable , ISocketSender{
    final private static String TAG = "SocketClientHandler";
    /**
     * <code>是否连接上了</code>.
     */
    private boolean isConnected;

    private INonBlockingConnection serverConnection;
    private BlockingQueue<String> messageQueue = null;
    private Thread writeThread;

    public SocketClientHandler() {
        messageQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
        writeThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    String msg;
                    try {
                        msg = messageQueue.take();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        return;
                    }

                    if (serverConnection == null)
                        continue;

                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    sb.append(msg).append(IQueueMessage.SPLIT);
                    String sendMsg = sb.toString();

                    try {
                        if (serverConnection.isOpen()){
                            Log.e(TAG , "服务端信息:"+ serverConnection);
                            serverConnection.write(sendMsg);
                        }
                    }catch (Throwable t) {
                        t.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        writeThread.start();
    }

    @Override
    public boolean onData(INonBlockingConnection arg) throws IOException, BufferUnderflowException, ClosedChannelException, MaxReadSizeExceededException {
        String msg = arg.readStringByDelimiter(IQueueMessage.SPLIT).trim();
        if (StringUtils.isBlank(msg))
            return true;
     
        if (IQueueMessage.MESSAGE_HEART.equals(msg)){
            Log.e(TAG, "心跳消息:" + msg);
            return true;
        }
        Log.e(TAG, "收到消息体:" + msg);

        return true;
    }

   

    @Override
    public boolean onConnect(INonBlockingConnection arg) throws IOException, BufferUnderflowException, MaxReadSizeExceededException {
        Log.e(TAG , "onSocketConnected");
        isConnected = true;
        serverConnection  = arg;
        return true;
    }

    @Override
    public boolean onDisconnect(INonBlockingConnection arg) throws IOException {
        Log.e(TAG , "onSocketDisConnected -- " + arg);
        isConnected = false;
        serverConnection = null;
        return true;
    }

    public boolean isConnected() {
        return isConnected;
    }

    public void reset() {
        isConnected = false;
    }

    @Override
    public synchronized  void send(String message) {
        if (message != null) {
            Log.e(TAG , "发送消息:" + message);
            messageQueue.add(message);
        }
    }

    @Override
    public void destroy() {
        Log.e(TAG, "客户端销毁");
        writeThread.interrupt();
    }
}

然后自己维护一个监听器,维护实现客户端的socket连接。

public class SocketConnectionMonitor extends Handler {
    final private static String TAG = "SocketConnectionMonitor";

    private String serverIp;
    private int port;
    private SocketClientHandler socketClientHandler;
    private INonBlockingConnection nonBlockingConnection;
    private Application application;
    private boolean connecting;

    public SocketConnectionMonitor(String serverIp, int port,Application application) {
        this.serverIp = serverIp;
        this.port = port;
        this.application = application;
        socketClientHandler = new SocketClientHandler();
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        switch (msg.what) {
            case IMessageKey.KEY_MONITOR_SOCKET:
                monitorConnection();
                break;
        
        }
    }

    public synchronized void monitorConnection() {
        if (!isConnected() && !connecting) {
            if (!NetWorkUtils.isNetworkActive(application))
                return;

            connecting = true;
            try {
                connect();
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                connecting = false;
            }
        }

    }

    private void connect() {
        if (StringUtils.isBlank(serverIp) && !NetWorkUtils.isNetworkActive(application))
            return;

        if (nonBlockingConnection != null) {
            try {
                Log.e(TAG, "initConnection  nonBlockingConnection.close();");
                nonBlockingConnection.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        try {
            Log.e(TAG, "initConnection  nonBlockingConnection.reset();");
            socketClientHandler.reset();
            Log.e(TAG, "initConnection" + serverIp + ":" + port);
            String[] ipStr = serverIp.split("\\.");
            byte[] ipBuf = new byte[4];
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                ipBuf[i] = (byte) (Integer.parseInt(ipStr[i]) & 0xff);
            }

            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByAddress(ipBuf);
            Log.e(TAG, "initConnection  connect");
            nonBlockingConnection = new NonBlockingConnection(inetAddress, port, socketClientHandler, 3000);
            Log.e(TAG, "initConnection  nonBlockingConnection.setIdleTimeoutMillis");
            nonBlockingConnection.setIdleTimeoutMillis(32000);

            Log.e(TAG, "initConnection - success" + serverIp + ":" + port);
        } catch (Throwable t) {
            t.printStackTrace();
            Log.e(TAG, "initConnection - failed " + serverIp + ":" + port);
        }
    }

    public boolean isConnected() {
        return socketClientHandler.isConnected();
    }

    public void setServerIp(String serverIp) {
        this.serverIp = serverIp;
        socketClientHandler.reset();
    }
}

最后启动建立线程去监测socket的连接状态,TV端与移动端的离线模式基本框架就已经完成了。

if (!mMessageInited) {
            final String serverIp = mPlatform.getServerIp();
            mSocketMonitor = new SocketConnectionMonitor(serverIp, IQueueMessage.SOCKET_MESSAGE_PORT, this);
            mMonitorThread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    while (true) {
                        try {
                            mSocketMonitor.monitorConnection();
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            });
            mMonitorThread.start();
            mMessageInited = true;
        }

当然,如果两个设备不在同一网段的话,TV端这边是无法自动获取移动端的IP的,所以还是留了一个输入IP的界面可以让用户自己输入IP。因为遥控器上只有上下左右确认键,输入的时候还是比较繁琐的,实现界面是要注意焦点的控制/(ㄒoㄒ)/~~。

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