Android端WIFI/流量共存技术方案

1 需求背景

最近在做一个和IOT设备相关的App，App和设备会连接到IOT设备的热点Wifi上，但是该Wifi无法上网。同时App有和后端服务器进行交互的需求，因此又需要APP能够同时通过流量上网。

2 技术调研

下面这三个概念先熟悉一下，后面的方案和这三个息息相关：

ConnectivityManager： Android提供的操作手机网络相关的系统服务，可以连接Wifi，查询手机的网络信息；
Network：表示一种网络配置的基本信息单元，简单理解，WiFi是一个Network，流量是另一个Network；
Socket: 这里既指Java层的Socket，也包括NDK中通过socket()创建的socketFD;

ConnectivityManager提供API查询当前手机连接有哪些Network，以及bindProcessToNetwork, bindSocket, createSocket等API来更精细化的控制网络通信：

bindProcessToNetwork: 将当前App进程绑定到某一个Network，即app中所有的网络通信都会通过这个Network进行处理;
bindSocket: 将当前进程创建的某一个socket绑定到某一个Network，即这个socket的通信流程通过这个Network处理，App中的其余网络通信还是通过系统默认Network处理；
createSocket: 创建一个和某个Network绑定的socket，这个socket的网络通信只能通过这个Network进行处理；

例如获取并绑定APP网络到流量：

kotlin 复制代码

 fun bindToCellular(context: Context, success: Consumer<Boolean>) {
    val connectivityManager = context.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE) as ConnectivityManager
    val builder = NetworkRequest.Builder()
    builder.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_INTERNET)
    builder.addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR)
    val request = builder.build()
    val callback: ConnectivityManager.NetworkCallback = object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {
        override fun onAvailable(network: Network) {
            connectivityManager.bindProcessToNetwork(network)
            success.accept(true)
        }
    }
    connectivityManager.requestNetwork(request, callback)
}

获取已连接的Wifi：

kotlin 复制代码

 fun getWifiNetwork(context: Context): Network? {
    val connectivityManager = context.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE) as ConnectivityManager
    for (network in connectivityManager.allNetworks) {
        val networkInfo = connectivityManager.getNetworkInfo(network)
        if (networkInfo != null && ConnectivityManager.TYPE_WIFI == networkInfo.type && networkInfo.isConnected) {
            return network
        }
    }
    return null
}

App在连接Wifi之后，一般都需要强制使用bindProcessToNetwork将App绑定到这个Wifi上，否则有的版本上Wifi会很快断开连接。因此我们的网络交互流程可能会变成下面这样子：

rust 复制代码

 扫描Wifi -> 连接Wifi -> 绑定Wifi -> 绑定流量。

我们期望的是同时绑定了Wifi和流量之后，App能够自动根据我们的网络请求决定是走Wifi还是流量。但是现实却不是这样的。在Google的设计中，bindProcessToNetwork只能让App绑定在一个Network上，多次调用，会以最后绑定的为主：

绑定Wifi -> 绑定流量，只会走流量；
绑定流量 -> 绑定Wifi，只会走Wifi。

3 技术方案

如果只是一个纯Java层的App，不涉及到NDK中使用网络通信，那么直接采用如下方案应该可以解决问题：

绑定Wifi -> 绑定流量，然后在Okhttp中添加一个自定义的SocketFactory，将SocketFactory创建的Socket和Wifi进行绑定，总之就是将创建的socket通过Network中的bindSocket和Wifi进行绑定即可。

比较复杂的是我的App中使用了大量的NDK的代码，在NDK中使用了一些三方库，例如FFMpeg。这些三方库直接通过socket()， connect()这些系统调用API来进行网络通信。

因此是不是也有办法将NDK中创建的socketfd和wifi network进行绑定成为了解决这个问题的核心。

第一步：如何拿到这些fd？对使用的三方库的api一顿搜索，有的暴露了socket创建的回调接口，有的完全就没有暴露(比如FFMpeg)。没有暴露接口的只能把源码拿下来，找到内部创建socket的地方，自己添加个回调接口进去把fd传出来。

第二步：拿到fd之后，如何进行绑定。

通过jni把fd传出去到java层，创建一个FileDescriptor(), FileDescriptor也可以和network进行绑定；
是否可以直接在jni进行绑定：查了一下，Android刚好提供了一个这样的接口：
arduino 复制代码
```
int android_setsocknetwork(net_handle_t network, int fd)
```
该接口的第一个参数就是Network中的handle字段，因此直接通过public long getNetworkHandle();将该字段从java层传下来即可。

上述两种方案都试了一下，测试ok。比较坑的是注意socketfd回调出来的时机：必须在socket connect之前，不然绑定是不会生效的。