本文由有赞技术团队原创分享，原题“有赞 APP IM SDK 组件架构设计”，即时通讯网收录时有修订和改动，感谢原作者的无私分享。
1、引言
本文主要以Android客户端为例，记录了有赞旗下 App 中使用自研 IM，并将IM提炼成组件化SDK的设计思路。此项工作由有赞移动开发组 IM SDK 团队共同讨论完成。
在有赞产品中，存在大量需要交易双方沟通交流的场景，比如，客户咨询商家产品信息，售前售后简单的答疑和维权等。另外，有赞业务还存在一些特殊的复杂场景，如供应商、分销商、客户三方之间需要同步沟通，会同时存在多种沟通角色。
此时需要较为完善的即时通信（IM）解决方案，但是由于有赞针对不同的商户和使用场景有多个APP，APP自行实现IM功能代价较大，且维护起来人力分散，于是，IM SDK项目便应运而生了，APP 通过接入此给件化SDK，可以快速实现IM基本功能。
本文已同步发布于“即时通讯技术圈”公众。
2、相关文章
《从游击队到正规军(二)：马蜂窝旅游网的IM客户端架构演进和实践总结》（* 推荐）
3、设计目标
本次IM组件化SDK的设计目标有以下几点：
- 1）IM 主流程稳定可用：消息传输具有高可靠性；
- 2）UI 组件直接集成进入SDK，并支持可定制化；
- 3）富媒体发送集成进入SDK，并可按需定制需要的富媒体类型；
- 4）实现消息传输层SDK，与带有UI的SDK的功能分离，业务调用方既可以使用消息传输SDK，处理消息，然后自行处理UI，也可以使用带有UI组件的SDK，一步实现较为完备的IM功能。
4、整体结构
下图中简要描述了有赞客户端中IM系统的基本结构 ：
如上图所示，各分层的职责分工如下：
- 1）消息通道层：维护Socket长连接作为消息通道，消息收发流程主要在这一层中完成；
- 2）持久化层：主要将消息存入数据库中，富媒体文件存入文件缓存中，方便第二次展示消息时候，从本地加载，而不是网络层获取；
- 3）逻辑处理层：完成各种消息相关的逻辑处理，如排序，富媒体文件的预处理等；
- 4）UI显示层：将数据在UI上进行呈现。
5、设计要点1：Socket长连接的创建与维护
IM SDK 所有数据收发流程，均通过Socket长连接完成，如何维护一个稳定Socket通道，是IM系统是否稳定的重要一环。
下面描述下Socket通道几个重要的流程。
1）创建流程（连接） ：
如图上所示，当IM SDK初始化后，业务调用连接请求接口，会开始连接的创建过程，创建成功后，会完成鉴权操作，当创建和鉴权都完成后，会开启消息收发线程，为了维持长连接，会有心跳机制，特别的，会开启一个心跳轮询线程。
2）心跳机制 ：
心跳机制，是IM系统设计中的常见概念，简单的解释就是每隔若干时间发送一个固定信息给服务端，服务端收到后及时回复一个固定信息，如果服务端若干时间内没有收到客户端心跳信息则视客户端断开，同理如果客户端若干时间没有收到服务端心跳回值则视服务端断开。
当长连接创建成功后，会开启一个轮询线程，每隔一段时间发送心跳消息给服务器端，以维持长连接。
有关IM心跳方面的专项文章，请见：
《手把手教你用Netty实现网络通信程序的心跳机制、断线重连机制》 《为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制？》 《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》 《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》 《一文读懂即时通讯应用中的网络心跳包机制：作用、原理、实现思路等》 《正确理解IM长连接的心跳及重连机制，并动手实现（有完整IM源码）》 《一种Android端IM智能心跳算法的设计与实现探讨（含样例代码）》 《手把手教你用Netty实现网络通信程序的心跳机制、断线重连机制》
3）重连流程 ：
重连被触发时，如果该次连接成功，退出重连。反之重连失败后，会判断当前重连的次数是否超过预期值（这里设为6次），并对重连次数计数，如果超过就会退出重连，反之休眠预设的时间后再次进行重连操作。
重连触发条件分为三种：
- a. 主动连接不成功（主动连接Socket，如果连接失败，会触发重连机制)；
- b. 网络被主动断开（正常建立连接，操作过程中，网络被断开，通过系统广播触发重连）；
- c. 服务器没响应，心跳没回值（服务端心跳预设时间内没回值，客户端认为服务端已经断开，触发重连）。
有关重连机制的深入学习，可以阅读以下两篇：
- 《正确理解IM长连接的心跳及重连机制，并动手实现（有完整IM源码）》
- 《手把手教你用Netty实现网络通信程序的心跳机制、断线重连机制》
4）网络状态判断：
TCP API并没有提供一个可靠的方法判断当前长连接通道状态，isConnected()和isClosed()仅仅告诉你当前的Socket状态，不是是长连接断开是一回事。 isConnected()告诉你是否Socket与Romote host保持连接，isClosed()告诉你是否Socket被关闭。
假如你判断长连接通道是否被关闭，只能通过和流操作相关的以下方法：
- a. read() return -1；
- b. readLine() return null；
- c. readXXX() throw EOPException for any other XXX；
- d. write 将抛出IOException: Broken pipe(通道被关闭)。
所以SDK封装isConnected（方法的时候，是根据这几种情况综合判断当前的通道状态，而不是仅仅通过Socket.isConnected（）或者Socket.isClosed（）。
6、设计要点2：消息发送流程
消息发送流程主要有两大类：
1）一类是IM相关数据的请求，例如：历史消息列表，会话列表等；
2）另一类是IM消息的发送，主要是文字消息。
（富媒体消息发送，会将富媒体文件先上传服务器后，拿到文件URL, 通过文字消息，将此URL发给接收方，接收方下载后进行UI展示）。
以上两类消息发送，均使用上图的流程进行发送，可通过发送回调感知请求的结果。
如上图所示，消息发送流程，需要先封装消息请求，在通过发送队列发送至服务器，发送前，在将请求id和对应回调存入本地Map数据结构中。
if(requestCallBack != null) { mCallBackMap.put(requestId, requestCallBack); }
之后接收服务器推送消息（此消息带有发送请求时的请求id），在本地的Map数据找到请求id对应的回调，然后通过回调返回服务器推送过来的数据。
请求可以通过泛型指定返回值类型，SDK中会自行解析服务器数据返回的数据，直接返回给业务调用方model对象，方便使用。（目前支持json格式的数据解析）
private void IMResponseOnSuccess(String requestid, String response) { if(mCallBackMap != null) { IMCallBack callBack = mCallBackMap.get(requestid); if(callBack == null) { return; } if(callBack instanceofJsonResultCallback) { finalJsonResultCallback resultCallback = (JsonResultCallback) callBack; if(resultCallback.mType == String.class) { callBack.onResponse(response); } else{ Object object = newGson().fromJson(response, resultCallback.mType); callBack.onResponse(object); } removeCallBack(requestid); } } }
如下的示例中，展示了一个获取会话列表的请求，可以看出目前的请求封装，和一些第三方的的网络库类似，使用起来较为方便。
RequestApi requestApi = new RequestApi(IMConstant.REQ_TYPE_GET_CONVERSATION_LIST, Enums Manager.IMType.IM_TYPE_WSC.getRequestChannel()); requestApi.addRequestParams("limit", 100); requestApi.addRequestParams("offset", 0); IMEngine.getInstance().request(requestApi, newJsonResultCallback<List<ConversationEntity>>() { @Override publicvoidonResponse(List<ConversationEntity> response) { mSwipeRefreshLayout.setRefreshing(false); mAdapter.mDataset.clear(); mAdapter.mDataset.addAll(response); mAdapter.notifyDataSetChanged(); } @Override publicvoidonError(intstatusCode) { //do something } });
可以看出，该请求直接返回了一个会话类型的List集合，业务方可直接使用。
7、设计要点3：消息接收流程
消息的监听流程主要使用了一个全局监听的方式来进行，需要先注册监听器，监听器中有默认的回调。
public interface IMListener { /** * 连接成功 */ void connectSuccess(); /** * 连接失败 */ void connectFailure(EnumsManager.DisconnectType type); /** * 鉴权成功 */ void authorSuccess(); /** * 鉴权失败 */ void authorFailure(); /** * 接收数据成功 */ void receiveSuccess(int reqType, String msgId, String requestChannel, String message, int statusCode); /** * 接收数据失败 */ void receiveError(int reqType, String msgId, String requestChannel, int statusCode); }
该监听器中可以接收如下类型的消息：
- 1）Socket连接状态的返回结果；
- 2）鉴权状态的返回结果，（鉴权流程因有赞业务需要）；
- 3）接收的IM消息，或者其他类型的返回消息。可根据消息类型进行后续的分发处理。
业务如需使用此全局监听器，需要自行实现此接口，并在业务初始化时，注册此监听器即可。SDK中会根据注册的监听器，在读取到服务器推送消息后，直接通过监听器到回调进行分发。
private void distributeData(IMEntity imEntity) { if(mIMListener != null&& imEntity != null) { // 省略部分逻辑代码 …… if(status == Response.SUCCESS) { switch(responseModel.reqType) { caseIMConstant.REQ_TYPE_AUTH: // 鉴权成功 mIMListener.authorSuccess(); return; caseIMConstant.REQ_TYPE_OFFLINE: // 服务端踢客户端下线 mIMListener.connectFailure(EnumsManager.DisconnectType.SERVER); break; caseIMConstant.REQ_TYPE_HEARTBEAT: // 心跳成功 caseIMConstant.REQ_TYPE_RECEIVER_MSG: // 收到回调消息 handleMessageID(responseModel.body); break; default: break; } mIMListener.receiveSuccess(responseModel.reqType, msgId, responseModel .requestChannel, responseModel.body, 0); } else{ mIMListener.receiveError(responseModel.reqType, msgId, responseModel .requestChannel, status); } } }
部分接收消息，如心跳，多端登录时被踢下线通知等，sdk内部会自行处理，业务基本无感知。
8、设计要点4：可定制化的UI
随着公司规模的扩大与业务线的快速迭代，可能新的业务也需要 IM 这个功能，众所周知，IM UI 功能的嵌入会占据大量的开发与调试时间, 为了解决这个痛点，决定将 IM UI 部分抽成一个 Library，实现可定制与单独维护，做到真正的敏捷开发与快速迭代。
8.1 UIKit设计
IM UIKit暴露相应的api接口，业务方注入相应的功能定制项，针对UI的点击回调通过EventBus总线post分发，减少了业务方与UIKit的耦合，底层业务方通过MVP模式对View与Model进行解耦。
定制项一般通过如下几种方式。
1）XML(定制业务信息，资源信息，显示条数，各个业务功能开关等)：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <resources> <stylename="limit"> <!--每屏展示的条数--> <itemname="swiplimit">5</item> ...... </style> ...... ...... <stylename="itembox"> <itemname="showvoice">true</item> ...... ...... <itemname="more"show="true"> <more> <iconstyle="mipmap">im_plus_image</icon> <itemname>测试</itemname> <callback>false</callback> </more> ...... ...... <more> <iconstyle="mipmap">ic_launcher</icon> <itemname>测试</itemname> <callback>true</callback> </more> </item> ...... ...... </style> </resources>
2）Style(定制UI背景，气泡颜色，字体大小等)：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <resources> <!--im 聊天背景--> <stylename="imui_background"> <itemname="android:background">@android:color/holo_red_dark</item> </style> ...... ...... <!--气泡背景--> <stylename="bubble_background"> <itemname="android:background">@mipmap/bubble_right_green</item> </style> <!--背景和和字段颜色定制--> <stylename="bg_and_textcolor"parent="bubble_background"> <itemname="android:textColor">@android:color/holo_red_dark</item> </style> ...... ...... </resources>
3）Model定制（传入预设的定制Model模板填入相应参数，UIKit里面做相应解析）：
public class Entity { publicString action1; publicString action2; publicString aciton3; ...... }
8.2 UIKit 支持的富媒体类型
除了文字消息之外，现在主流的IM系统中也支持各种富媒体发送，在有赞IM SDK UIKit中，目前也支持几种富媒体发送。 以下是发送流程图和两类常见富媒体消息简介。
- 1）语音消息：除了使用常见的录制和解码播放的技术之外。还利用了 AudioManager 中 requestAudioFocus，abandonAudioFocus 相关方法，实现了录制和播放语音消息，如果有第三方播放音乐，会自动暂停，录制和播放语音消息结束后，声音会自动播放。
- 2）图片消息：通过七牛服务器设置了缩略图，接收方收到消息后，会先下载缩略图，当用户再点击进入图片详情页时，会下载大图，Andorid客户端使用Picasso加载库加载图片，并做本地缓存。
9、设计要点5：UI 中聊天会话数据加载策略
参考业界主流的IM系统方案，用户聊天时，需要将已经发送和接收到的聊天信息保存到本地，而不是每次都拉取历史数据。以达到节约流量和无网络状态下也查看数据的效果。
为此IM SDK持久化层的数据库中，也实现了简单存储加载机制，下面描述典型的数据加载场景。
1）IM会话首次请求数据流程：
2）IM下拉获取历史数据流程：
3）IM单条消息发送持久化方案：
4）IM单条数据重发流程：
10、设计不足之处
1）消息回执：
当前的设计方案中，没有消息回执的机制，也就是说接受方收到消息后，不会返回服务器收到消息的通知，服务器无法判断消息是否推送成功，这样在突然断网，网络模式切换，或者弱网环境下，会影响消息的到达率。
一种可行的设计方式是，发送方增加已送到和未送达的状态，接收方收到消息后，给服务器返回已收到消息的通知，服务器再推送给发送方该状态，如果没有收到接收方回执，服务器可尝试重新推送。发送方接受到接收方的收到回执后，更新发送状态已发送，如果未收到，则显示未送达。为了防止接收方回执丢失，接收方接收消息时候，可维护本地去重队列。
2）本地请求超时的判断：
本地发起的请求，没有用定时器，完全依赖服务器返回或者出现Socket通道异常后上抛的通知作为超时判断，部分场景可能覆盖不到，需要对请求增加固定的超时处理机制，固定时候未收到请求，即认为超时。
* 推荐学习：针对以上两点不足，感兴趣的读者，可以研究一下MobileIMSDK开源工程源码https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK，MobileIMSDK已经实现了完整的消息送达保证机制（包括：ACK回执、重传、去重、超时判定等等）。（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-3088-1-1.html）
