基于 P2P 技术的 Android 局域网内设备通信实践

Android 局域网内的多设备通信方式有多种，其中常见的方式有：

基于 TCP/UDP 的 Socket 通信
基于 Bluetooth 的近场通信
基于 Wifi 的 Wi-Fi Direct 连接
基于第三方框架的通信，如 MQTT、Websocket 等

每种方式都有其适用范围，下面分别介绍一下它们的示例代码、优劣势。

1. 基于 TCP/UDP 的 Socket 通信

Socket 是 TCP/UDP 套接字的抽象，通常用于实现网络上的应用程序通信。基于 Socket 的通信方式可以实现高效的传输，支持实时数据处理，其主要缺点是需要进行网络编程和网络拓扑发现。

下面是一个基于 TCP 的 Socket 通信示例，它通过创建一个服务器 Socket 和客户端 Socket 实现简单的数据传输：

// 服务器端代码
public class Server {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建一个服务器 Socket，绑定到指定的端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("服务器已启动，等待客户端连接...");// 等待客户端连接Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("客户端已连接[" + socket.getInetAddress().getHostAddress() + "]");// 获取输入输出流BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));// 循环读取客户端发送的数据while (true) {String data = reader.readLine();System.out.println("客户端发送了消息：" + data);// 发送响应消息给客户端writer.write("服务端收到了消息[" + data + "]");writer.newLine();writer.flush();}}
}

// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建一个 Socket 连接服务器Socket socket = new Socket("localhost", 8888);// 获取输入输出流BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));// 循环向服务器发送数据while (true) {// 发送消息给服务器writer.write("Hello, World!");writer.newLine();writer.flush();// 接收服务器响应消息String data = reader.readLine();System.out.println("服务器返回了响应消息：" + data);Thread.sleep(1000);}}
}

在上面的代码中，我们使用 Java 中的 ServerSocket 和 Socket 类来实现基于 TCP 的 Socket 通信。服务器端通过创建一个服务器 Socket 并等待客户端连接，收到连接请求后可以使用输入输出流来实现数据传输。客户端通过创建一个 Socket 向服务器发起连接，并使用输入输出流发送和接收数据。

2. 基于 Bluetooth 的近场通信

Bluetooth 是一种典型的无线短距离通信技术，它可以在近距离范围内实现设备之间的通信。Android 提供了 BluetoothAdapter 和 BluetoothSocket 等 API 来支持基于 Bluetooth 的通信，它们可以实现设备之间的数据传输、文件传输等功能。其主要缺点是受制于蓝牙信号的干扰和距离限制。

以下是一个基于 Bluetooth 的数据传输示例，它通过使用 BluetoothSocket 类实现数据传输：

// 服务端代码
public class ServerActivity extends AppCompatActivity {private static final int REQUEST_ENABLE_BT = 123;private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;private BluetoothServerSocket serverSocket;private Thread acceptThread;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_server);// 初始化 BluetoothAdapterbluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();if (bluetoothAdapter == null) {Toast.makeText(this, "该设备不支持蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 开启蓝牙if (!bluetoothAdapter.isEnabled()) {Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(intent, REQUEST_ENABLE_BT);}// 服务端开启监听线程acceptThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {// 创建 BluetoothServerSocketserverSocket = bluetoothAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord("BluetoothServer", UUID.randomUUID());while (true) {// 等待客户端连接BluetoothSocket clientSocket = serverSocket.accept();Log.d("Server", "客户端已连接：" + clientSocket.getRemoteDevice().getName());// 获取输入输出流InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream();// 读取客户端发送的数据BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String data = reader.readLine();Log.d("Server", "客户端发送的数据是：" + data);// 发送响应给客户端BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));writer.write("服务端收到了数据[" + data + "]");writer.newLine();writer.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}});acceptThread.start();}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 关闭服务端 Socketif (serverSocket != null) {try {serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 停止监听线程if (acceptThread != null) {acceptThread.interrupt();}}
}

// 客户端代码
public class ClientActivity extends AppCompatActivity {private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;private BluetoothDevice serverDevice;private BluetoothSocket socket;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_client);// 查找蓝牙设备bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();Set<BluetoothDevice> devices = bluetoothAdapter.getBondedDevices();for (BluetoothDevice device : devices) {if ("BluetoothServer".equals(device.getName())) {serverDevice = device;break;}}if (serverDevice == null) {Toast.makeText(this, "未找到配对设备", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 连接蓝牙服务端try {socket = serverDevice.createRfcommSocketToServiceRecord(UUID.randomUUID());socket.connect();Log.d("Client", "连接服务器成功：" + socket.getRemoteDevice().getName());// 获取输入输出流InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();// 向服务端发送数据BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));writer.write("Hello, World!");writer.newLine();writer.flush();// 读取服务端响应数据BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));String data = reader.readLine();Log.d("Client", "服务端返回的响应：" + data);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 关闭客户端 Socketif (socket != null) {try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

在上面的代码中，我们使用了 BluetoothAdapter 和 BluetoothSocket 类来实现基于 Bluetooth 的近场通信。服务端通过创建蓝牙服务器 Socket 并等待客户端连接，客户端通过创建一个蓝牙 Socket 连接服务器。在每次通信时，我们都通过输入输出流来发送和接收数据。

3. 基于 Wifi 的 Wi-Fi Direct 连接

Wi-Fi Direct 是一种 P2P 网络连接方式，它使用 Wi-Fi 技术来实现设备之间的直接通信。如果设备支持 Wi-Fi Direct，我们可以使用 Android 提供的 WifiP2pManager 类并结合 WifiP2pManager.Channel 类来实现基于 Wi-Fi Direct 的通信。其主要优势是无需路由器就可以建立点对点连接，传输速度较快。缺点是目前有一定的兼容性限制，且Wi-Fi 信号干扰和距离限制较大。

以下是一个基于 Wi-Fi Direct 的数据传输示例，它使用 WifiP2pManager 和 WifiP2pManager.Channel 类来实现数据传输：

// 服务端代码
public class ServerActivity extends AppCompatActivity {private WifiP2pManager wifiP2pManager;private WifiP2pManager.Channel channel;private BroadcastReceiver receiver;private ServerSocket serverSocket;private Thread acceptThread;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_server);// 初始化 WifiP2pManagerwifiP2pManager = (WifiP2pManager) getSystemService(Context.WIFI_P2P_SERVICE);if (wifiP2pManager == null) {Toast.makeText(this, "该设备不支持 Wi-Fi Direct", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 初始化 Channelchannel = wifiP2pManager.initialize(this, getMainLooper(), null);// 注册广播接收器receiver = new BroadcastReceiver() {@Overridepublic void onReceive(Context context, Intent intent) {String action = intent.getAction();if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// Wi-Fi Direct 状态发生变化int state = intent.getIntExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_STATE, -1);if (state == WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_ENABLED) {Log.d("Server", "Wi-Fi Direct 已启用");} else {Log.d("Server", "Wi-Fi Direct 已停用");}} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 设备列表发生变化wifiP2pManager.requestPeers(channel, new WifiP2pManager.PeerListListener() {@Overridepublic void onPeersAvailable(WifiP2pDeviceList peers) {for (WifiP2pDevice device : peers.getDeviceList()) {Log.d("Server", "发现设备：" + device.deviceName + ", " + device.deviceAddress);// 开始连接设备if (device.deviceName.equals("client")) {WifiP2pConfig config = new WifiP2pConfig();config.deviceAddress = device.deviceAddress;wifiP2pManager.connect(channel, config, new WifiP2pManager.ActionListener() {@Overridepublic void onSuccess() {Log.d("Server", "连接设备成功");}@Overridepublic void onFailure(int reason) {Log.d("Server", "连接设备失败：" + reason);}});}}}});} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 连接状态发生变化NetworkInfo networkInfo = intent.getParcelableExtra(WifiP2pManager.EXTRA_NETWORK_INFO);if (networkInfo.isConnected()) {// 建立连接Log.d("Server", "连接已建立");// 创建服务器 Sockettry {serverSocket = new ServerSocket(8888);Log.d("Server", "服务器 Socket 已创建");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 开启接收线程监听客户端连接acceptThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {while (true) {try {// 等待客户端连接final Socket socket = serverSocket.accept();Log.d("Server", "客户端已连接：" + socket.getInetAddress());// 读取客户端发送的数据BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));String data = reader.readLine();// 发送响应给客户端BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));writer.write("服务端收到了数据[" + data + "]");writer.newLine();writer.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}});acceptThread.start();} else {// 断开连接Log.d("Server", "连接已断开");if (serverSocket != null) {try {serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (acceptThread != null) {acceptThread.interrupt();}}} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 本设备信息发生变化WifiP2pDevice device = intent.getParcelableExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_P2P_DEVICE);Log.d("Server", "本设备信息发生变化：" + device.deviceName + ", " + device.deviceAddress);}}};IntentFilter filter = new IntentFilter();filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION);registerReceiver(receiver, filter);// 发现并连接设备wifiP2pManager.discoverPeers(channel, new WifiP2pManager.ActionListener() {@Overridepublic void onSuccess() {Log.d("Server", "开始查找设备");}@Overridepublic void onFailure(int reason) {Log.d("Server", "查找设备失败：" + reason);}});}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 关闭服务端 Socketif (serverSocket != null) {try {serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 停止监听线程if (acceptThread != null) {acceptThread.interrupt();}// 注销广播接收器unregisterReceiver(receiver);}
}

// 客户端代码
public class ClientActivity extends AppCompatActivity {private WifiP2pManager wifiP2pManager;private WifiP2pManager.Channel channel;private BroadcastReceiver receiver;private WifiP2pDevice serverDevice;private Socket socket;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_client);// 初始化 WifiP2pManagerwifiP2pManager = (WifiP2pManager) getSystemService(Context.WIFI_P2P_SERVICE);if (wifiP2pManager == null) {Toast.makeText(this, "该设备不支持 Wi-Fi Direct", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}// 初始化 Channelchannel = wifiP2pManager.initialize(this, getMainLooper(), null);// 注册广播接收器receiver = new BroadcastReceiver() {@Overridepublic            void onReceive(Context context, Intent intent) {String action = intent.getAction();if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// Wi-Fi Direct 状态发生变化int state = intent.getIntExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_STATE, -1);if (state == WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_ENABLED) {Log.d("Client", "Wi-Fi Direct 已启用");} else {Log.d("Client", "Wi-Fi Direct 已停用");}} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 设备列表发生变化wifiP2pManager.requestPeers(channel, new WifiP2pManager.PeerListListener() {@Overridepublic void onPeersAvailable(WifiP2pDeviceList peers) {for (WifiP2pDevice device : peers.getDeviceList()) {Log.d("Client", "发现设备：" + device.deviceName + ", " + device.deviceAddress);// 记录服务端设备if (device.deviceName.equals("server")) {serverDevice = device;}}}});} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 连接状态发生变化NetworkInfo networkInfo = intent.getParcelableExtra(WifiP2pManager.EXTRA_NETWORK_INFO);if (networkInfo.isConnected()) {// 建立连接Log.d("Client", "连接已建立");// 请求连接信息wifiP2pManager.requestConnectionInfo(channel, new WifiP2pManager.ConnectionInfoListener() {@Overridepublic void onConnectionInfoAvailable(WifiP2pInfo info) {if (info.groupFormed && info.isGroupOwner) {// 服务端不需要做额外处理Log.d("Client", "该设备为服务端");} else if (info.groupFormed) {// 客户端发起连接Log.d("Client", "该设备为客户端");try {socket = new Socket();socket.connect(new InetSocketAddress(serverDevice.deviceAddress, 8888), 5000);Log.d("Client", "连接服务器成功：" + socket.getInetAddress());// 向服务端发送数据BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));writer.write("Hello, World!");writer.newLine();writer.flush();// 读取服务端响应数据BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));String data = reader.readLine();Log.d("Client", "服务端返回的响应：" + data);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}});} else {// 断开连接Log.d("Client", "连接已断开");if (socket != null) {try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}} else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {// 本设备信息发生变化WifiP2pDevice device = intent.getParcelableExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_P2P_DEVICE);Log.d("Client", "本设备信息发生变化：" + device.deviceName + ", " + device.deviceAddress);}}};IntentFilter filter = new IntentFilter();filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION);filter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION);registerReceiver(receiver, filter);// 扫描设备wifiP2pManager.discoverPeers(channel, new WifiP2pManager.ActionListener() {@Overridepublic void onSuccess() {Log.d("Client", "开始查找设备");}@Overridepublic void onFailure(int reason) {Log.d("Client", "查找设备失败：" + reason);}});}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();// 关闭客户端 Socketif (socket != null) {try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 注销广播接收器unregisterReceiver(receiver);}
}

在上面的代码中，我们使用了 WifiP2pManager 和 WifiP2pManager.Channel 类来实现基于 Wi-Fi Direct 的通信。服务端通过创建服务器 Socket 并等待客户端连接，客户端通过创建一个 Socket 连接服务器。在每次通信时，我们都通过输入输出流来发送和接收数据。

至此，我们介绍了 Android 中常见的几种局域网通信方式，并给出了示例代码。不同的通信方式有不同的适用场景和特点，开发者可以根据实际需求选择合适的通信方式进行开发。除了局域网通信，如果需要进行远程通信，可以使用云服务提供商的 API，比如阿里云、腾讯云、AWS 等。这些云服务提供商提供了丰富的服务和 API，可以满足不同的需求，比如对象存储、云数据库、虚拟机、消息队列等等。

以阿里云为例，可以使用阿里云的移动推送服务，实现消息的推送和设备间的通信。例如，我们可以使用阿里云移动推送 SDK 将消息推送给指定的设备或者设备群组，也可以使用自定义消息进行设备间的通信。推送服务的使用需要先在阿里云控制台创建应用，并配置相关参数，然后在客户端集成移动推送 SDK，根据文档进行 API 调用即可。

此外，阿里云还提供了多种云计算服务，可以用于搭建云服务器、存储数据、处理数据等等。比如，我们可以使用阿里云的云服务器 ECS 来搭建一个 Web 服务器，将自己的应用部署到云服务器上，并使用域名解析服务进行域名解析，实现较为稳定和可靠的远程通信。

当然，不同的云服务提供商提供的服务和 API 也有所不同，开发者可以根据需求进行选择。但无论是局域网通信还是云服务通信，都需要进行网络编程和安全认证，具有一定的复杂性。因此，建议在开发前仔细阅读文档，并根据需求进行合理的设计和实现。