Android之支付宝设计与开发

背景

在移动支付领域，支付宝支付占用巨大份额，根据艾瑞咨询公布的报告数据：2014Q3，支付宝斩获了82.6%的市场份额，在移动支付的霸主地位越来越稳固。财付通支付的发力点在微信支付和手Q支付，在移动支付格局中取得了10.0%的市场份额，排名第二。

支付宝在移动支付领域的统治地位，使得我们有必要梳理支付宝移动开发流程。本文写作的目的就是梳理支付流程，从架构层面讲述如何在移动应用中嵌入支付宝支付功能，以及指出哪些地方存在开发陷阱。

准备

首先，支付宝SDK下载主页的地址是：https://b.alipay.com/order/productDetail.htm?productId=2013080604609654&tabId=4#ps-tabinfo-hash。这个地址隐藏很深，所以这里有必要指出。

按照说明，首先需要申请支付宝支付账号。这方面根据网站说明进行申请即可。一般需要2周左右的时间批准下来。

申请成功后账号信息包括合作者身份ID partner，卖家支付宝账号 seller_id，以及私钥 privateKey等。这三项将用于开发过程。

在官网上下载移动支付集成开发包。解压后, 发现其下包括三个文件夹(在英文Mac系统下文件名显示为乱码)：
“商户接入支付宝收银台界面展示标准”：讲的是如何使用支付宝Logo。
“支付宝钱包支付接口开发包2.0标准版”：用于支付，包括客户端和服务器端开发。
“即时到账批量退款有密接口refund_fastpay_by_platform_pwd”：用于到账及批量退款，只需要服务器端操作处理。
后两个文件夹，都包括4方面内容：接口文档，接入与使用规则，demo代码，以及版本更新说明。

架构设计

首先，对于一个实际的App应用而言，可能会包括多种支付方式，因此可以采用设计模式中的策略Strategy模式来设计支付功能模块，支付宝支付作为其中的一个策略，pay方法是支付算法。
如果除了支付方式payment method变化，订单order也可能会有不同的形式，如格式可能不同，有些支持可退款，有的不允许退款等，在这种多维度可变的情况下，支付模块的架构可以基于桥接模式。
其次，可以把支付宝支付的各个操作步骤，比如获取订单号，生成订单数据，进行支付，获取支付结果，处理异常等操作，根据状态进行划分。这样采用状态模式，提供设计的灵活性和扩展性。另外也可以设计状态机进行统一的状态切换管理。下面为参考代码：

public class PayStateMachine {/* all possible state of payment */public enum PayState { PAY_INIT, PAY_GOT_CONTEXT, PAY_UPDATED_ORDER, PAY_APPLIED_ID, PAY_ORDER_CREATED, PAY_SUCCEED, ERROR_OCCURRED}/* errors may occurred during payment */public enum PayError {PAY_GET_CONTEXT_FAIL, PAY_UPDATE_ORDER_FAIL, PAY_APPLY_ID_FAIL, PAY_FAIL}private static PayStateMachine instance;private PayState state;private IOrder order;private IPayment payment;private PayStateMachine() {}public static PayStateMachine getInstance() {if (instance == null) {instance = new PayStateMachine();}return instance;}public void initPayment(IOrder order, IPayment payment) {this.order = order;this.payment = payment;this.state = PayState.PAY_INIT;}public void startPay() {changeState(PayState.PAY_INIT);}public void changeState(PayState state) {onStateChanged(this.state, state);}public void reportError(PayError error, String detail) {LogUtil.printPayLog("the error id is:" + error + " " + detail);changeState(PayState.ERROR_OCCURRED);}private void onStateChanged(PayState oldState, PayState newState) {LogUtil.printPayLog("oid state:" + oldState + " new state:" + newState);this.state = newState;handlePayStateChange();}private void handlePayStateChange() {if (this.order == null || this.payment == null) {LogUtil.printPayLog("Have not initiated payment");return;}switch (this.state) {case PAY_INIT:order.getPayContext();break;case PAY_GOT_CONTEXT:order.createOrder();break;case PAY_UPDATED_ORDER:case PAY_APPLIED_ID:case PAY_ORDER_CREATED:payment.pay(order);break;case PAY_SUCCEED:case ERROR_OCCURRED:finishProcess();break;default:LogUtil.printPayLog("state is not correct!");finishProcess();}}private void finishProcess() {this.order = null;this.payment = null;this.state = PayState.PAY_INIT;}
}

最后，订单类层次可以参考模板模式来设计，例如抽象基类负责定义订单的操作框架和流程，具体订单数据的生成延迟到子类中实现。
具体实现参考附件源码。

支付流程

本文针对Android版进行讲解主要的支付流程。IOS版流程类似。
从操作角度看支付流程：

操作2（调用支付接口）和操作7（接口返回支付结果）：App与支付宝API的交互。
操作5（异步发送支付通知）：支付宝服务器与App后台的交互。
从数据流角度看支付流程：

客户端实现
本文结合操作流程和数据流程，讲述主要的实现方案。
首先假设订单数据都已经存储在OrderPayModel中。

第一步：App客户端访问应用服务器，后者生成订单编号并返回客户端。

private void getOrderIdRequest() {JSONObject ob = new JSONObject();ob.put("amount", orderPayModel.getOrderPriceTotal());ob.put("productDescription", orderPayModel.getOrderName());ob.put("userId", orderPayModel.getUserId());ob.put("barCoupon", orderPayModel.getOrderId());ob.put("barId", orderPayModel.getBarId());ob.put("count", orderPayModel.getOrderNums());LogUtil.printPayLog("get order id request data:"+ orderPayModel.toString());HttpRequestFactory.getInstance().doPostRequest(Urls.ALI_PAY_APPLY, ob,new AsyncHttpResponseHandler() {@Overridepublic void onSuccess(String content) {super.onSuccess(content);LogUtil.printPayLog("get order id request is handled");PayNewOrderModel rm = new PayNewOrderModel();rm = JSON.parseObject(content, PayNewOrderModel.class);if (rm.getCode() != null&& "200".equalsIgnoreCase(rm.getCode())) {tradeNo = rm.getResult().getTrade_no();LogUtil.printPayLog("succeed to get order id:"+ tradeNo);orderStr = generateOrder();PayStateMachine.getInstance().changeState(PayState.PAY_APPLIED_ID);} else {PayStateMachine.getInstance().reportError(PayError.PAY_APPLY_ID_FAIL,"code is not right");}}@Overridepublic void onFailure(Throwable error, String content) {PayStateMachine.getInstance().reportError(PayError.PAY_APPLY_ID_FAIL,"failed to get order id");};@Overridepublic void onFinish() {LogUtil.LogDebug("Payment", "on get order id finish",null);};});}

第二步：组装订单数据，包括以下几个子步骤：

创建订单数据。

private String getOrderInfo(String partner, String seller) {String orderInfo;// 合作者身份IDorderInfo = "partner=" + "\"" + partner + "\"";// 卖家支付宝账号orderInfo += "&seller_id=" + "\"" + seller + "\"";// 商户网站唯一订单号orderInfo += "&out_trade_no=" + "\"" + tradeNo + "\"";// 商品名称orderInfo += "&subject=" + "\"" + orderName + "\"";// 商品详情orderInfo += "&body=" + "\"" + orderDetail + "\"";// 商品金额orderInfo += "&total_fee=" + "\"" + totalPrice + "\"";// orderInfo += "&total_fee=" + "\"" + "0.01" + "\"";// 服务器异步通知页面路径orderInfo += "¬ify_url=" + "\"" + Urls.ALI_PAY_NOTIFY + "\"";// 接口名称， 固定值orderInfo += "&service=\"mobile.securitypay.pay\"";// 支付类型， 固定值orderInfo += "&payment_type=\"1\"";// 参数编码， 固定值orderInfo += "&_input_charset=\"utf-8\"";// 设置未付款交易的超时时间// 默认30分钟，一旦超时，该笔交易就会自动被关闭。// 取值范围：1m～15d。// m-分钟，h-小时，d-天，1c-当天（无论交易何时创建，都在0点关闭）。// 该参数数值不接受小数点，如1.5h，可转换为90m。orderInfo += "&it_b_pay=\"30m\"";// 支付宝处理完请求后，当前页面跳转到商户指定页面的路径.// orderInfo += "&return_url=\"m.alipay.com\"";// Bill: this item must not be empty! though the api demo said it// can be.orderInfo += "&return_url=\"m.alipay.com\"";// 调用银行卡支付，需配置此参数，参与签名， 固定值// orderInfo += "&paymethod=\"expressGateway\"";}return orderInfo;}

对订单做RSA签名: demo代码中提供SingUtils类实现该功能，即SignUtils.sign(content, RSA_PRIVATE);
对签名做 URL编码: 调用java类库接口，即URLEncoder.encode来实现。
将订单数据和签名信息组合，生成符合支付宝参数规范的数据：

final String payInfo = orderInfo + "&sign=\"" + sign + "\"&" + getSignType();

第三步：在子线程里调用PayTask的pay接口，将请求数据发送出去

PayTask alipay = new PayTask(PayDemoActivity.this);
// 调用支付接口，获取支付结果
String result = alipay.pay(payInfo);

第四步：收到支付处理结果的消息。支付结果的状态码的意义如下：

值为“9000”，代表支付成功；
值为“8000”，代表等待支付结果确认，这可能由于系统原因或者渠道支付原因。支付的最终结果需要由服务器端的异步通知为准（支付宝将向）。
值为其他，代表失败。客户端需要提示用户。
注意事项：
本文特别需要指出的是，也就是最容易出问题的就是订单数据的生成。在demo代码的 PayDemoActivity类中，定义了getOrderInfo方法。其中“orderInfo += "&return_url=\"m.alipay.com\"”;”在该demo代码的注释中，虽然说是可以为空，但实际情况，如果为空，将导致支付失败。而且凭借失败状态码，难以识别具体原因。
支付结果，除了支付宝服务器发通知到客户端外，也会异步通知应用服务器。考虑到安全性，客户端可以根据支付宝服务器的通知，进行商业逻辑的处理，比如订单更新等，但是支付的数据入库，需要由应用服务器端根据异步通知进行操作。
服务端实现
服务端基本操作包括：获取支付宝账号信息（为了安全，该信息放置在服务器，而不是客户端），创建订单，支付结果异步回调，申请退款等基本操作外。另外也可能包括：更新订单（对于支持订单可修改的应用），验证消费码，查询订单记录，删除订单等操作。
本文介绍基于Java平台的服务器方案。目前比较流行的框架组合是SpingMVC+Mybatis+Mysql。
订单的创建。当用户下订单时，如果是新订单（请求的数据没有包括订单编号信息），需要创建,并返回订单号给客户端。订单类示例：

public class PayOrder {public String tradeNo;      //随机编号public String amount;      //付款金额public String status;      //操作状态public String statusCode;     //操作状态代码，0-未支付，10-已支付，4000-退款中，5000-已退款，6000-付款失败，6001-取消付款，7000-已消费public String orderNo;      //支付宝流水号public String productDescription;   //商品名称public String payNo;      //消费码public String isRefund;      //是否申请退款public String createTime;     //创建时间public String modifyTime;     //修改时间public String userId;      //用户idpublic Integer id;       //主键public String pId;       //商品idpublic int buyNumber;       //存储购买数量public int vendorId;       //商家ID
}

tradeNo代码订单编号。payNo代码消费编号（消费码）。orderNo是支付宝服务器端生成的订单号。

@RequestMapping(value = "/payorder")
@ResponseBody
public Map<String, Object> pay(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {Map<String, Object> map = JsonPUtil.pToMap(request);Map<String, Object> msgMap = new HashMap<String, Object>();if (!map.isEmpty()) {try {log.info("执行购买前确认操作：" + map);String now = String.valueOf(System.currentTimeMillis());String trade_no = map.get("barId").toString() + "-" + map.get("barCoupon").toString() + "-" + map.get("count").toString() + "-" + now.substring(now.length() - 6);PayOrder alipay = new PayOrder();alipay.setAmount(map.get("amount").toString());alipay.setTradeNo(trade_no);alipay.setProductDescription(map.get("productDescription").toString());alipay.setCreateTime(now);alipay.setStatus("待支付");alipay.setStatusCode("0");alipay.setExtInt1(Integer.parseInt(map.get("count").toString()));alipay.setUserId(map.get("userId").toString());alipay.setpId(map.get("barCoupon").toString()); alipay.setExtInt2(Integer.parseInt(map.get("barId").toString()));int flag = alipayServiceImpl.pay(alipay);log.info("确认操作执行结果：" + flag);Map<String, Object> m = new HashMap<String, Object>();m.put("trade_no", trade_no);m.put("seller", new String(Base64.encode(AlipayConfig.SELLER.getBytes())));m.put("partner", new String(Base64.encode(AlipayConfig.partner.getBytes())));m.put("privateKey", new String(Base64.encode(AlipayConfig.ios_private_key.getBytes())));if (flag > 0)msgMap = ResponseMessageUtil.respMsg(Constance.BASE_SUCCESS_CODE, "success", m);elsemsgMap = ResponseMessageUtil.respMsg(Constance.BASE_SERVER_WRONG_CODE, "fail");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();msgMap = ResponseMessageUtil.respMsg(Constance.BASE_SERVER_WRONG_CODE, "fail");log.error("购买前确认失败", e);}} else {log.info("请求参数不完整");msgMap = ResponseMessageUtil.respMsg(Constance.ILLEGAL_OPERATE, "fail");}return msgMap;
}

支付宝服务器回调App服务器，通知支付结果。App服务器将相应的数据入库后，通知支付宝服务器"success" or "fail"。

@RequestMapping(value = "/payOver")@ResponseBodypublic String payOver(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {Map<String, String> map = JsonPUtil.buildMap(request);String result_str = "fail";if (!map.isEmpty()) {if (AlipayUtils.checkAlipay(map, false) > 0) {// 通过支付宝验证try {log.info("执行付款的回调函数传递参数：" + map);String now = String.valueOf(System.currentTimeMillis());String status = map.get("trade_status").toString();PayOrder alipay = new PayOrder();alipay.setTradeNo(String.valueOf(map.get("out_trade_no")));log.info("支付状态：" + status);if (Constance.ALIPAY_SUCCESS_CODE.equals(status) || Constance.ALIPAY_FINISHED_CODE.equals(status)) {// 支付成功List<Alipay> ali = alipayServiceImpl.search(alipay);if (ali.size() == 1 && (ali.get(0).getPayNo() == null || ali.get(0).getPayNo().equals(""))) {// 消息未处理Alipay pay = new Alipay();pay.setTradeNo(String.valueOf(map.get("out_trade_no")));pay.setStatus("已支付");pay.setStatusCode("10");pay.setIsRefund("0");pay.setModifyTime(String.valueOf(System.currentTimeMillis()));pay.setPayNo(new String(Base64.encode(now.substring(now.length() - 10).getBytes())));pay.setOrderNo(String.valueOf(map.get("trade_no")));int flag = alipayServiceImpl.payOver(pay);log.info("用户付款成功" + map);if (flag > 0)result_str = "success";}} else {return result_str;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();log.error("回调函数获取参数失败", e);return result_str;}}}return result_str;}