鸿蒙6.0应用开发——网络重连开发

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概述

网络重连是指在网络连接出现中断或异常断开的情况下，设备或应用程序重新建立网络连接的过程。对于许多依赖网络的业务和应用来说，网络重连能够确保在网络出现短暂中断后，业务能够快速恢复，减少因网络故障导致的业务中断时间，提高业务的连续性和可靠性。例如，在线金融交易、远程医疗、音视频播放等对实时性和连续性要求较高的业务，网络重连功能至关重要。根据应用的实际场景，网络重连可以分为以下多种方式。

  • 网络超时重连：客户端向服务器发送请求后，如果发生网络超时，那么客户端将自动尝试与服务器重新建立连接。
  • 网络切换重连：当网络连接发生变化后，客户端应用可能会出现网络异常。应用需要检测网络状态变化，并根据网络状态进行连接。
  • 应用前后台切换后重连：应用切换到后台一段时间后，网络资源会被冻结释放，需要客户端重新建立连接。

网络超时重连

场景描述

在网络请求中，经常会遇到网络波动、服务器宕机等情况，从而导致网络不可用、网络超时等问题。为了减少网络超时等带来的影响，在实际应用开发中经常使用超时机制和重试机制。如HTTP请求列表数据时，设置HTTP连接超时和请求重试。

  • 网络超时机制是指在网络通信过程中，当一个操作在规定的时间内没有得到预期的响应或完成时，系统会自动判定该操作失败，并触发相应的处理逻辑。其原理是通过设置一个定时器，从网络操作开始时计时，一旦超过设定的时间阈值，就认为操作超时。
  • 重试机制一般配合超时机制一起使用，指的是多次发送相同的请求来避免瞬态故障和偶然性故障。

实现原理

网络超时分为网络连接超时和网络读取超时。

  • 网络连接超时就是在程序默认的等待时间内没有得到服务器的响应。
  • 网络读取超时指客户端在读取服务器响应时等待的时间。

网络重试常用的策略有定时重试、指数退避重试、随机退避重试等。

  • 定时重试：设定一个固定的重试次数，当网络请求失败时，在该次数范围内进行重试，每次重试之间的时间间隔可以是固定的，也可以根据具体情况进行调整。例如，设定重试次数为 3 次，每次重试间隔为 2 秒。
  • 指数退避重试：每次重试的时间间隔按照指数级增长，如重试间隔时间依次为2、4、8、16等。
  • 随机退避重试：每次重试的时间间隔在一个指定的范围内随机取值。例如，设定重试间隔时间在 1 秒到 5 秒之间随机，这样可以避免多个请求同时重试，分散服务器的负载压力，提高整体的重试成功率。

在设置重试策略时，需要根据实际的场景来进行设置，既要考虑网络超时的时间，还需要关注重试的次数和时间间隔，避免网络资源浪费。

开发步骤

在HarmonyOS中，在Http、RCP发生错误或者超时后，都可以使用网络超时重连的机制。HTTP超时重连的实现步骤如下所示。

  • 设置HTTP请求的读取超时时间、连接超时时间。
  • 可以根据网络状态进行判断，然后再进行重连。这样可以在非网络问题的情况下进行重试，可以更精准地控制重试行为，提高请求的成功率和效率。例如，对于一些表示服务错误的响应码（如 500 Internal Server Error、503 Service Unavailable 等），可以进行重试。
  • 使用setTimeout进行函数执行延迟，配合使用Promise，进而同步获取网络请求结果。

HTTP超时重连的代码如下所示：

async getHttpRequest(url: string, retry: number): Promise<number | undefined> {
  try {
    return await this.httpRequest?.requestInStream(url,
      { method: http.RequestMethod.GET, connectTimeout: 6000, readTimeout: 60000 })
      .then((data: number) => {
        if ((data === 408 || data === 500) && retry > 0) {
          return new Promise((resolve: Function) => {
            setTimeout(() => {
              resolve(this.getHttpRequest(url, retry - 1));
            }, 2000);
          });
        } else {
          return data;
        }
      });
  } catch (err) {
    this.isDownload = false;
    try {
      this.getUIContext().getPromptAction().showToast({ message: $r('app.string.download_error') });
    } catch (error) {
      let err = error as BusinessError;
      hilog.error(0xFF00, 'NetworkReconnection', `showToast fail, code = ${err.code}, message = ${err.message}`);
    }
    return;
  }
}

代码逻辑走读：

  1. 方法定义与参数说明：定义了一个名为getHttpRequest的异步方法，接受两个参数：url（请求的URL字符串）和retry（重试次数）。
  2. HTTP请求：使用httpRequest对象的requestInStream方法发起GET请求，设置连接和读取超时为6000和60000毫秒。
  3. 数据处理：请求成功后，检查返回的HTTP状态码。如果状态码为408或500，并且还有剩余重试次数，则进入重试逻辑。
  4. 重试机制：在重试逻辑中，使用setTimeout延迟2秒后递归调用getHttpRequest方法，递减重试次数。
  5. 正常响应处理：如果没有重试或请求成功，直接返回响应数据。
  6. 异常处理：在请求过程中捕获异常，设置isDownload为false，并尝试显示错误提示。如果显示失败，记录错误日志。

RCP超时重连的实现与HTTP的实现步骤类似，RCP超时重连的代码如下所示：

createRCPSession(): rcp.Session | null {
  try {
    const customHttpEventsHandler: rcp.HttpEventsHandler = {
      onDownloadProgress: (totalSize: number, transferredSize: number) => {
        this.contentLength = totalSize;
        this.downloadSize = transferredSize;
        this.process = this.contentLength === 0 ? 0 : Math.floor(this.downloadSize / this.contentLength * 100);
      },
      onDataEnd: () => {
        this.contentLength = -1;
        this.downloadSize = 0;
      },
    };
    const sessionConfig: rcp.SessionConfiguration = {
      requestConfiguration: {
        transfer: {
          timeout: {
            connectMs: 6000,
            transferMs: 60000
          }
        },
        tracing: { httpEventsHandler: customHttpEventsHandler }
      }
    }
    return rcp.createSession(sessionConfig);
  } catch (error) {
    return null;
  }
}

// ...

async getRcpRequest(url: string, retry: number): Promise<rcp.Response | undefined> {
  try {
    if (this.session !== null) {
      return await this.session.get(url)
        .then((response) => {
          if ((response.statusCode === 408 || response.statusCode === 500) && retry > 0) {
            return new Promise((resolve: Function) => {
              setTimeout(() => {
                resolve(this.getRcpRequest(url, retry - 1));
              }, 2000)
            })
          } else {
            return response;
          }
        })
    } else {
      return;
    }
  } catch (err) {
    try {
      this.getUIContext().getPromptAction().showToast({ message: $r('app.string.download_error') });
      this.isDownload = false;
    } catch (error) {
      let err = error as BusinessError;
      Logger.error('NetworkReconnection', `showToast fail, code = ${err.code}, message = ${err.message}`);
    }
    return;
  }
}

代码逻辑走读：

  1. 定义了一个createRCPSession方法，用于创建一个RCP会话。
    • 在尝试块中，首先定义了一个自定义的HTTP事件处理器customHttpEventsHandler，用于处理下载进度和数据结束事件。
    • 然后定义了一个会话配置sessionConfig，其中包括请求配置和超时设置。
    • 最后调用rcp.createSession方法创建会话并返回。
    • 如果在创建过程中发生异常，则返回null。
  2. 定义了一个异步方法getRcpRequest，用于发送HTTP GET请求。
    • 在尝试块中，首先检查会话是否存在。
    • 如果会话存在，则发送GET请求，并处理可能的超时重试逻辑。
    • 如果请求失败（状态码为408或500），则进行重试，每次重试间隔2秒。
    • 如果请求成功，则直接返回响应。
    • 如果会话不存在，则返回undefined。
    • 在捕获异常块中，显示错误提示信息，并记录错误日志。
  3. 在代码的最后部分，定义了一些辅助方法和属性，用于管理会话和请求的状态。

网络切换重连

场景描述

在当下这个数字化时代，大部分的应用确实离不开网络，网络已经深度渗透到各类应用场景之中。然而，在网络状态切换后，如何继续保持网络连接是许多应用需要处理的问题。

实现原理

网络切换主要分为网络类型切换和无网络与有网络之间的切换。针对网络切换的场景，HarmonyOS提供了网络连接管理能力，用于查询网络信息、监听网络连接的变化等。

在实现网络切换重连上，主要包含以下步骤。

  • 使用网络连接管理的能力监听网络变化，并使用AppStorage存储应用全局网络状态。
  • 使用@StorageProp，将AppStorage存储的网络状态与对应的属性建立单向数据同步。
  • 使用@Watch监听状态变量的变化，当状态变量变化后，对网络进行关闭或重连。

开发步骤

调用connection的register()方法订阅网络变化通知，同时，订阅netCapabilitiesChange网络能力变化事件，订阅netLost网络丢失事件。在设备从有网络到无网络状态会触发netLost事件，从无网络到有网络会触发netCapabilitiesChange事件。而在网络类型切换时，也会触发netLost事件和netCapabilitiesChange事件，开发者可以根据实际场景需要在netCapabilitiesChange事件中，将网络类型及网络状态存储在AppStorage中。

private netCon: connection.NetConnection = connection.createNetConnection();

register() {
  this.netCon.register((error: BusinessError) => {
    Logger.error('net register' + JSON.stringify(error));
  });
}

netCapabilitiesChange() {
  this.netCon.on('netCapabilitiesChange', (data: connection.NetCapabilityInfo) => {
    let netAvailable = false;
    data.netCap.networkCap?.forEach((value) => {
      if (value === connection.NetCap.NET_CAPABILITY_INTERNET) {
        netAvailable = true;
      }
    })
    Logger.info('ConnectionUtil.netAvailable:' + netAvailable);
    AppStorage.setOrCreate('netAvailable', netAvailable);
  })

  this.netCon.on('netLost', (data: connection.NetHandle) => {
    AppStorage.setOrCreate('netAvailable', false);
    Logger.info("WifiChangeListen-- Succeeded to get data: " + JSON.stringify(data));
  });
}

代码逻辑走读：

  1. 创建网络连接对象 netCon，用于后续的网络操作。
  2. 定义 register方法，调用 netCon.register进行网络注册，并通过 Logger.error记录注册过程中的错误信息。
  3. 定义 netCapabilitiesChange方法，首先监听 netCapabilitiesChange事件，当网络能力发生变化时，检查网络是否具备互联网能力（NET_CAPABILITY_INTERNET），并将结果记录到日志和应用存储中。
  4. 同样地，监听 netLost事件，当网络丢失时，将网络可用状态设置为 false，并记录日志信息。

使用AppStorage存储应用全局网络状态。

@StorageProp('netAvailable') @Watch('onSocketUpdated') netAvailable: boolean = true;

使用@Watch监听状态变量的变化，并根据对应的变化和实际应用场景重新连接网络。

onSocketUpdated() {
  this.netAvailable ? this.tcpSocketConnect() : this.tcpSocketDisconnect();
  Logger.info('netAvailable:' + this.netAvailable);
}

// ...

tcpSocketConnect() {
  if (!this.netAvailable) {
    try {
      this.getUIContext().getPromptAction().showToast({ message: $r('app.string.connect_error') });
    } catch (error) {
      let err = error as BusinessError;
      Logger.error('NetworkReconnection', `showToast fail, code = ${err.code}, message = ${err.message}`);
    }
    return;
  }

  this.tcp = socket.constructTCPSocketInstance();
  this.tcp.on('connect', () => {
    Logger.info('on connect');
  });
  this.tcp.on('close', () => {
    Logger.info('on close');
  });
  this.tcp.on('error', (error: BusinessError) => {
    Logger.error('error:' + error.code + error.message
    );
  });
  const clientIpAddress: socket.NetAddress = {
    address: CommonConstants.IP_ADDRESS,
    port: CommonConstants.CLIENT_IP_PORT
  } as socket.NetAddress;

  this.tcp.bind(clientIpAddress, (err: BusinessError) => {
    if (err) {
      Logger.error('bind fail' + JSON.stringify(err));
      this.getUIContext().getPromptAction().showToast({ message: $r('app.string.connect_error') });
      return;
    }

    let tcpConnect: socket.TCPConnectOptions = {} as socket.TCPConnectOptions;
    const serverIpAddress: socket.NetAddress = {
      address: CommonConstants.IP_ADDRESS,
      port: CommonConstants.IP_PORT
    } as socket.NetAddress;
    tcpConnect.address = serverIpAddress;
    tcpConnect.timeout = 3000;
    this.tcp?.connect(tcpConnect, (err: BusinessError) => {
      if (err) {
        Logger.error('connect fail');
        this.getUIContext().getPromptAction().showToast({ message: $r('app.string.connect_error') });
        return;
      }
    });
  });
}

代码逻辑走读：

  1. 网络状态更新处理：
    • 函数 onSocketUpdated()检查网络状态 netAvailable，如果网络可用，调用 tcpSocketConnect()进行连接；否则调用 tcpSocketDisconnect()断开连接，并记录网络状态日志。
  2. TCP套接字连接逻辑：
    • 函数 tcpSocketConnect()首先检查网络状态，如果网络不可用，显示连接错误提示并记录错误日志；否则继续执行连接操作。
    • 创建TCP套接字实例，并设置连接、关闭、错误事件的回调函数，用于记录相关日志。
    • 定义客户端IP地址，并绑定到TCP套接字。如果绑定失败，记录错误日志并显示连接错误提示。
    • 定义服务器IP地址和连接选项，并尝试连接到服务器。如果连接失败，记录错误日志并显示连接错误提示。
  3. 错误处理：
    • 在绑定和连接操作中，如果发生错误，记录错误日志并显示连接错误提示。
  4. 日志记录：
    • 使用 Logger.info和 Logger.error记录网络状态和错误信息。
  5. 提示显示：
    • 使用 showToast方法显示网络连接错误提示。

无网络切换有网络后重连下载效果图如下。

图1 无网络切换有网络后重连下载

在这里插入图片描述

应用前后台切换后重连

场景描述

应用在使用TCPSocket、UDPSocket等通信时，如果未申请长时任务或短时任务，当应用退到后台一段时间后，可能遇到网络不可用或网络资源异常的情况，并且将应用切回前台后，继续使用之前的TCPSocket、UDPSocket等连接对象继续和服务器通信也可能出现网络异常。

实现原理

在HarmonyOS中，应用切换到后台2秒后，应用的网络资源会被冻结，并且在12秒后进行释放。此时，再继续使用网络资源，就会出现网络不可用的情况。如果应用有后台使用网络资源的场景，可以使用短时任务或长时任务。

由于Socket通信是基于IP和端口进行通信的，在应用退到后台后，网络资源被冻结时会清空TCP、UDP连接对象的IP和端口，但是不会释放连接对象。在应用切换到前台后，系统会给连接对象重新分配新的IP和端口，继续使用之前的连接对象与服务器进行通信时，服务器会认为同一个连接对象前后IP和端口不一致，从而导致通信不可信、网络异常。

应用前后台切换后网络重连在实现上有以下两个关键部分。

  • 结合UIAbility组件生命周期onForeground和onBackground，在前后台切换时，将应用前后台的状态存储在AppStorage中。
  • 使用@StorageProp将AppStorage存储的前后台状态与对应的属性建立单向数据同步。并使用@Watch监听状态变量的变化，当前后台变化后，关闭或重新连接。

开发步骤

前后台切换时，在UIAbility组件生命周期中存储前后台状态。

export default class EntryAbility extends UIAbility {
  // ...

  onForeground(): void {
    // Ability has brought to foreground
    // ...
    hilog.info(0x0000, 'testTag', '%{public}s', 'Ability onForeground');
  }

  onBackground(): void {
    // Ability has back to background
    // ...
    AppStorage.setOrCreate('onForeground', false);
    hilog.info(0x0000, 'testTag', '%{public}s', 'Ability onBackground');
  }
}

使用@StorageProp同步前后台状态，并使用@Watch监听状态变化。

@StorageProp('onForeground') @Watch('onForegroundChange') onForeground: boolean = true;
// ...

onForegroundChange(): void {
  this.onForeground ? this.tcpSocketConnect() : this.tcpSocketDisconnect();
}

前后台切换网络重连实现效果如下：

图2 应用前后台切换后重连下载
在这里插入图片描述

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