Обзор Wi-Fi Direct (одноранговая сеть или P2P)

Wi-Fi Direct (P2P) позволяет устройствам с соответствующим аппаратным обеспечением подключаться друг к другу напрямую через Wi-Fi без промежуточной точки доступа. С помощью этих API вы можете обнаруживать другие устройства и подключаться к ним, если они поддерживают Wi-Fi P2P, а затем обмениваться данными по высокоскоростному соединению на расстояниях, значительно превышающих расстояние соединения Bluetooth. Это удобно для приложений, в которых пользователи обмениваются данными, например для многопользовательских игр или приложений для обмена фотографиями.

API Wi-Fi P2P состоят из следующих основных частей:

• Методы, позволяющие обнаруживать одноранговые узлы, запрашивать их и подключаться к ним. Они определены в классе WifiP2pManager.
• Прослушиватели, которые позволяют получать уведомления об успешном или неудачном вызове методов WifiP2pManager. При вызове методов WifiP2pManager каждый метод может получить определенный прослушиватель, переданный в качестве параметра.
• Намерения, которые уведомляют вас об определенных событиях, обнаруженных фреймворком Wi-Fi P2P, например о потере соединения или обнаружении нового однорангового узла.

Эти три основных компонента API часто используются вместе. Например, вы можете передать WifiP2pManager.ActionListener в вызов discoverPeers(), чтобы методы ActionListener.onSuccess() и ActionListener.onFailure() могли отправлять вам уведомления. Намерение WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION также транслируется, если метод discoverPeers() обнаруживает, что список одноранговых узлов изменился.

Обзор API

Класс WifiP2pManager предоставляет методы, позволяющие взаимодействовать с аппаратным обеспечением Wi-Fi на устройстве, например обнаруживать одноранговые узлы и подключаться к ним. Вам доступны следующие действия:

Таблица 1. Методы Wi-Fi P2P

Методы WifiP2pManager позволяют передавать прослушиватель, чтобы фреймворк Wi-Fi P2P мог уведомлять объект activity о статусе вызова. Доступные интерфейсы прослушивателей и соответствующие вызовы методов WifiP2pManager, использующие прослушиватели, описаны в таблице 2.

Таблица 2. Прослушиватели Wi-Fi P2P

API Wi-Fi P2P определяют намерения, которые транслируются при возникновении определенных событий Wi-Fi P2P, например при обнаружении нового однорангового узла или при изменении состояния Wi-Fi устройства. Чтобы получать эти интенты в приложении, создайте широковещательный приемник, который будет их обрабатывать:

Таблица 3. Намерения Wi-Fi P2P

Создайте широковещательный приемник для намерений Wi-Fi P2P

Широковещательный приемник позволяет получать намерения, передаваемые системой Android, чтобы ваше приложение могло реагировать на интересующие вас события. Ниже приведены основные шаги по созданию широковещательного приемника для обработки намерений Wi-Fi P2P:

1. Создайте класс, расширяющий класс BroadcastReceiver. Для конструктора класса вы будете использовать параметры для WifiP2pManager, WifiP2pManager.Channel и действия, в котором будет зарегистрирован этот широковещательный приемник. Это позволяет широковещательному приемнику отправлять обновления в действие, а также при необходимости получать доступ к оборудованию Wi-Fi и каналу связи.

2. В широковещательном приемнике проверьте нужные вам намерения в методе onReceive(). Выполните необходимые действия в зависимости от полученного намерения. Например, если широковещательный приемник получает намерение WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION, вы можете вызвать метод requestPeers(), чтобы получить список обнаруженных одноранговых узлов.

Ниже показано, как создать типичный широковещательный приемник. Широковещательный приемник принимает объект WifiP2pManager и объект activity в качестве аргументов и использует эти два класса для выполнения необходимых действий при получении намерения.

/**
* A BroadcastReceiver that notifies of important Wi-Fi p2p events.
*/
class WiFiDirectBroadcastReceiver(
       private val manager: WifiP2pManager,
       private val channel: WifiP2pManager.Channel,
       private val activity: MyWifiActivity
) : BroadcastReceiver() {

   override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
       val action: String = intent.action
       when (action) {
           WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION -> {
               // Check to see if Wi-Fi is enabled and notify appropriate activity
           }
           WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION -> {
               // Call WifiP2pManager.requestPeers() to get a list of current peers
           }
           WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION -> {
               // Respond to new connection or disconnections
           }
           WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION -> {
               // Respond to this device's wifi state changing
           }
       }
   }
}

/**
* A BroadcastReceiver that notifies of important Wi-Fi p2p events.
*/
public class WiFiDirectBroadcastReceiver extends BroadcastReceiver {

   private WifiP2pManager manager;
   private Channel channel;
   private MyWiFiActivity activity;

   public WiFiDirectBroadcastReceiver(WifiP2pManager manager, Channel channel,
           MyWifiActivity activity) {
       super();
       this.manager = manager;
       this.channel = channel;
       this.activity = activity;
   }

   @Override
   public void onReceive(Context context, Intent intent) {
       String action = intent.getAction();

       if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {
           // Check to see if Wi-Fi is enabled and notify appropriate activity
       } else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION.equals(action)) {
           // Call WifiP2pManager.requestPeers() to get a list of current peers
       } else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION.equals(action)) {
           // Respond to new connection or disconnections
       } else if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {
           // Respond to this device's wifi state changing
       }
   }
}

На устройствах с Android 10 и более поздними версиями ОС следующие намерения широковещательной рассылки не являются закрепленными:

WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION

Приложения могут использовать requestConnectionInfo(), requestNetworkInfo() или requestGroupInfo(), чтобы получать информацию о текущем подключении.

WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION

Приложения могут использовать requestDeviceInfo(), чтобы получать информацию о текущем подключении.

Создание приложения Wi-Fi P2P

Чтобы создать приложение Wi-Fi P2P, необходимо создать и зарегистрировать широковещательный приемник для приложения, обнаружить одноранговые узлы, подключиться к одноранговому узлу и передать данные на одноранговый узел. Ниже описано, как это сделать.

Первоначальная настройка

Прежде чем использовать API Wi-Fi P2P, вы должны убедиться, что ваше приложение может получить доступ к оборудованию и что устройство поддерживает протокол Wi-Fi P2P. Если Wi-Fi P2P поддерживается, вы можете получить экземпляр WifiP2pManager, создать и зарегистрировать широковещательный приемник и начать использовать API Wi-Fi P2P.

1. Запросите разрешение на использование Wi-Fi на устройстве и укажите в манифесте Android, что ваше приложение имеет правильную минимальную версию SDK:

   <uses-sdk android:minSdkVersion="14" />
   <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
   <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
   <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" />
   <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
   <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
   <!-- If your app targets Android 13 (API level 33)
        or higher, you must declare the NEARBY_WIFI_DEVICES permission. -->
   <uses-permission android:name="android.permission.NEARBY_WIFI_DEVICES"
                    <!-- If your app derives location information from
                         Wi-Fi APIs, don't include the "usesPermissionFlags"
                         attribute. -->
                    android:usesPermissionFlags="neverForLocation" />
   <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"
                    <!-- If any feature in your app relies on precise location
                         information, don't include the "maxSdkVersion"
                         attribute. -->
                    android:maxSdkVersion="32" />
   

   Помимо перечисленных выше разрешений, для следующих API также требуется включить режим определения местоположения:

   • discoverPeers()
   • discoverServices()
   • requestPeers()

2. Проверьте, включена ли и поддерживается ли функция Wi-Fi P2P. Это удобно делать в широковещательном приемнике, когда он получает намерение WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION. Уведомляйте свое действие о состоянии Wi-Fi P2P и реагируйте соответствующим образом:

   Kotlin

   override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
   ...
   val action: String = intent.action
   when (action) {
      WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION -> {
          val state = intent.getIntExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_STATE, -1)
          when (state) {
              WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_ENABLED -> {
                  // Wifi P2P is enabled
              }
              else -> {
                  // Wi-Fi P2P is not enabled
              }
          }
      }
   }
   ...
   }

   Java

   @Override
   public void onReceive(Context context, Intent intent) {
   ...
   String action = intent.getAction();
   if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION.equals(action)) {
      int state = intent.getIntExtra(WifiP2pManager.EXTRA_WIFI_STATE, -1);
      if (state == WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_ENABLED) {
          // Wifi P2P is enabled
      } else {
          // Wi-Fi P2P is not enabled
      }
   }
   ...
   }

3. В методе onCreate() своего объекта activity получите экземпляр WifiP2pManager и зарегистрируйте приложение в фреймворке Wi-Fi P2P, вызвав initialize(). Этот метод возвращает WifiP2pManager.Channel, который используется для подключения приложения к фреймворку Wi-Fi P2P. Также необходимо создать экземпляр широковещательного приемника с объектами WifiP2pManager и WifiP2pManager.Channel и ссылкой на действие. Это позволяет широковещательному приемнику уведомлять ваше действие об интересных событиях и соответствующим образом обновлять его. Кроме того, оно позволяет при необходимости управлять состоянием Wi-Fi на устройстве.

   Kotlin

   val manager: WifiP2pManager? by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
      getSystemService(Context.WIFI_P2P_SERVICE) as WifiP2pManager?
   }
   
   var channel: WifiP2pManager.Channel? = null
   var receiver: BroadcastReceiver? = null
   
   override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
      ...
   
      channel = manager?.initialize(this, mainLooper, null)
      channel?.also { channel ->
          receiver = WiFiDirectBroadcastReceiver(manager, channel, this)
      }
   }

   Java

   WifiP2pManager manager;
   Channel channel;
   BroadcastReceiver receiver;
   ...
   @Override
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState){
      ...
      manager = (WifiP2pManager) getSystemService(Context.WIFI_P2P_SERVICE);
      channel = manager.initialize(this, getMainLooper(), null);
      receiver = new WiFiDirectBroadcastReceiver(manager, channel, this);
      ...
   }

4. Создайте фильтр интентов и добавьте те же интенты, которые проверяет ваш широковещательный приемник:

   Kotlin

   val intentFilter = IntentFilter().apply {
      addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION)
      addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION)
      addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION)
      addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION)
   }

   Java

   IntentFilter intentFilter;
   ...
   @Override
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState){
      ...
      intentFilter = new IntentFilter();
      intentFilter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_STATE_CHANGED_ACTION);
      intentFilter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION);
      intentFilter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_CONNECTION_CHANGED_ACTION);
      intentFilter.addAction(WifiP2pManager.WIFI_P2P_THIS_DEVICE_CHANGED_ACTION);
      ...
   }

5. Зарегистрируйте широковещательный приемник в методе onResume() своего класса activity и отмените регистрацию в методе onPause():

   Kotlin

   /* register the broadcast receiver with the intent values to be matched */
   override fun onResume() {
      super.onResume()
      receiver?.also { receiver ->
          registerReceiver(receiver, intentFilter)
      }
   }
   
   /* unregister the broadcast receiver */
   override fun onPause() {
      super.onPause()
      receiver?.also { receiver ->
          unregisterReceiver(receiver)
      }
   }

   Java

   /* register the broadcast receiver with the intent values to be matched */
   @Override
   protected void onResume() {
      super.onResume();
      registerReceiver(receiver, intentFilter);
   }
   /* unregister the broadcast receiver */
   @Override
   protected void onPause() {
      super.onPause();
      unregisterReceiver(receiver);
   }

6. Получив WifiP2pManager.Channel и настроив широковещательный приемник, приложение сможет вызывать методы Wi-Fi P2P и получать намерения Wi-Fi P2P.

7. Реализуйте приложение, используя функции Wi-Fi P2P, вызывая методы в WifiP2pManager.

В следующих разделах описывается, как выполнять общие действия, такие как обнаружение и подключение к одноранговым узлам.

Поиск пиров

Вызовите discoverPeers(), чтобы обнаружить доступные устройства, которые находятся в зоне действия и к которым можно подключиться. Вызов этой функции является асинхронным. Если вы создали WifiP2pManager.ActionListener, то об успешном или неудачном выполнении вызова приложение узнает с помощью onSuccess() и onFailure(). Метод onSuccess() только уведомляет вас о том, что процесс обнаружения прошел успешно, и не предоставляет никакой информации о фактических одноранговых узлах, которые он обнаружил, если таковые имеются. В примере кода ниже показано, как это сделать.

manager?.discoverPeers(channel, object : WifiP2pManager.ActionListener {

   override fun onSuccess() {
       ...
   }

   override fun onFailure(reasonCode: Int) {
       ...
   }
})

manager.discoverPeers(channel, new WifiP2pManager.ActionListener() {
   @Override
   public void onSuccess() {
       ...
   }

   @Override
   public void onFailure(int reasonCode) {
       ...
   }
});

Если процесс обнаружения завершится успешно и обнаружит одноранговые узлы, система передаст намерение WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION, которое вы можете прослушать в широковещательном приемнике, чтобы получить список одноранговых узлов. Когда приложение получит намерение WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION, вы можете запросить список обнаруженных одноранговых узлов с помощью requestPeers(). Ниже показано, как это сделать.

override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
   val action: String = intent.action
   when (action) {
       ...
       WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION -> {
           manager?.requestPeers(channel) { peers: WifiP2pDeviceList? ->
               // Handle peers list
           }
       }
       ...
   }
}

PeerListListener myPeerListListener;
...
if (WifiP2pManager.WIFI_P2P_PEERS_CHANGED_ACTION.equals(action)) {

   // request available peers from the wifi p2p manager. This is an
   // asynchronous call and the calling activity is notified with a
   // callback on PeerListListener.onPeersAvailable()
   if (manager != null) {
       manager.requestPeers(channel, myPeerListListener);
   }
}

Метод requestPeers() также является асинхронным и может уведомлять ваше действие, когда список одноранговых узлов доступен с помощью onPeersAvailable(), который определен в интерфейсе WifiP2pManager.PeerListListener. Метод onPeersAvailable() предоставляет WifiP2pDeviceList, который можно использовать для поиска однорангового узла, к которому нужно подключиться.

Подключение к пирам

Получив список возможных одноранговых узлов и выбрав устройство для подключения, вызовите метод connect(), чтобы подключиться к устройству. Для вызова этого метода требуется объект WifiP2pConfig, содержащий информацию об устройстве, к которому нужно подключиться. WifiP2pManager.ActionListener может уведомлять вас об успешном или неудачном подключении. В следующем коде показано, как создать подключение к устройству.

val device: WifiP2pDevice = ...
val config = WifiP2pConfig()
config.deviceAddress = device.deviceAddress
channel?.also { channel ->
   manager?.connect(channel, config, object : WifiP2pManager.ActionListener {

       override fun onSuccess() {
           //success logic
       }

       override fun onFailure(reason: Int) {
           //failure logic
       }
   }
)}

//obtain a peer from the WifiP2pDeviceList
WifiP2pDevice device;
WifiP2pConfig config = new WifiP2pConfig();
config.deviceAddress = device.deviceAddress;
manager.connect(channel, config, new ActionListener() {

   @Override
   public void onSuccess() {
       //success logic
   }

   @Override
   public void onFailure(int reason) {
       //failure logic
   }
});

Перенос данных

После установления соединения вы можете передавать данные между устройствами с помощью сокетов. Основные этапы переноса данных:

1. Создайте ServerSocket. Этот сокет ожидает подключения от клиента на указанном порту и блокирует его до тех пор, пока это не произойдет, поэтому делайте это в фоновом потоке.
2. Создайте клиента Socket. Клиент использует IP-адрес и порт серверного сокета для подключения к серверному устройству.
3. Отправка данных от клиента на сервер. Когда клиентский сокет успешно подключается к серверному, вы можете отправлять данные с клиента на сервер с помощью байтовых потоков.
4. Серверный сокет ожидает подключения клиента (с помощью метода accept()). Этот вызов блокируется до подключения клиента, поэтому его нужно вызывать в другом потоке. Когда соединение установлено, серверное устройство может получать данные от клиента.

В следующем примере, измененном по сравнению с демонстрацией Wi-Fi P2P, показано, как создать это сокетное соединение клиент-сервер и передать изображения JPEG от клиента к серверу с помощью службы. Чтобы посмотреть, как это работает, скомпилируйте и запустите демоверсию.

class FileServerAsyncTask(
       private val context: Context,
       private var statusText: TextView
) : AsyncTask<Void, Void, String?>() {

   override fun doInBackground(vararg params: Void): String? {
       /**
        * Create a server socket.
        */
       val serverSocket = ServerSocket(8888)
       return serverSocket.use {
           /**
            * Wait for client connections. This call blocks until a
            * connection is accepted from a client.
            */
           val client = serverSocket.accept()
           /**
            * If this code is reached, a client has connected and transferred data
            * Save the input stream from the client as a JPEG file
            */
           val f = File(Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath +
                   "/${context.packageName}/wifip2pshared-${System.currentTimeMillis()}.jpg")
           val dirs = File(f.parent)

           dirs.takeIf { it.doesNotExist() }?.apply {
               mkdirs()
           }
           f.createNewFile()
           val inputstream = client.getInputStream()
           copyFile(inputstream, FileOutputStream(f))
           serverSocket.close()
           f.absolutePath
       }
   }

   private fun File.doesNotExist(): Boolean = !exists()

   /**
    * Start activity that can handle the JPEG image
    */
   override fun onPostExecute(result: String?) {
       result?.run {
           statusText.text = "File copied - $result"
           val intent = Intent(android.content.Intent.ACTION_VIEW).apply {
               setDataAndType(Uri.parse("file://$result"), "image/*")
           }
           context.startActivity(intent)
       }
   }
}

public static class FileServerAsyncTask extends AsyncTask {

   private Context context;
   private TextView statusText;

   public FileServerAsyncTask(Context context, View statusText) {
       this.context = context;
       this.statusText = (TextView) statusText;
   }

   @Override
   protected String doInBackground(Void... params) {
       try {

           /**
            * Create a server socket and wait for client connections. This
            * call blocks until a connection is accepted from a client
            */
           ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
           Socket client = serverSocket.accept();

           /**
            * If this code is reached, a client has connected and transferred data
            * Save the input stream from the client as a JPEG file
            */
           final File f = new File(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/"
                   + context.getPackageName() + "/wifip2pshared-" + System.currentTimeMillis()
                   + ".jpg");

           File dirs = new File(f.getParent());
           if (!dirs.exists())
               dirs.mkdirs();
           f.createNewFile();
           InputStream inputstream = client.getInputStream();
           copyFile(inputstream, new FileOutputStream(f));
           serverSocket.close();
           return f.getAbsolutePath();
       } catch (IOException e) {
           Log.e(WiFiDirectActivity.TAG, e.getMessage());
           return null;
       }
   }

   /**
    * Start activity that can handle the JPEG image
    */
   @Override
   protected void onPostExecute(String result) {
       if (result != null) {
           statusText.setText("File copied - " + result);
           Intent intent = new Intent();
           intent.setAction(android.content.Intent.ACTION_VIEW);
           intent.setDataAndType(Uri.parse("file://" + result), "image/*");
           context.startActivity(intent);
       }
   }
}

На клиенте подключитесь к серверному сокету с помощью клиентского сокета и передайте данные. В этом примере файл JPEG переносится в файловую систему клиентского устройства.

val context = applicationContext
val host: String
val port: Int
val len: Int
val socket = Socket()
val buf = ByteArray(1024)
...
try {
   /**
    * Create a client socket with the host,
    * port, and timeout information.
    */
   socket.bind(null)
   socket.connect((InetSocketAddress(host, port)), 500)

   /**
    * Create a byte stream from a JPEG file and pipe it to the output stream
    * of the socket. This data is retrieved by the server device.
    */
   val outputStream = socket.getOutputStream()
   val cr = context.contentResolver
   val inputStream: InputStream = cr.openInputStream(Uri.parse("path/to/picture.jpg"))
   while (inputStream.read(buf).also { len = it } != -1) {
       outputStream.write(buf, 0, len)
   }
   outputStream.close()
   inputStream.close()
} catch (e: FileNotFoundException) {
   //catch logic
} catch (e: IOException) {
   //catch logic
} finally {
   /**
    * Clean up any open sockets when done
    * transferring or if an exception occurred.
    */
   socket.takeIf { it.isConnected }?.apply {
       close()
   }
}

Context context = this.getApplicationContext();
String host;
int port;
int len;
Socket socket = new Socket();
byte buf[]  = new byte[1024];
...
try {
   /**
    * Create a client socket with the host,
    * port, and timeout information.
    */
   socket.bind(null);
   socket.connect((new InetSocketAddress(host, port)), 500);

   /**
    * Create a byte stream from a JPEG file and pipe it to the output stream
    * of the socket. This data is retrieved by the server device.
    */
   OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
   ContentResolver cr = context.getContentResolver();
   InputStream inputStream = null;
   inputStream = cr.openInputStream(Uri.parse("path/to/picture.jpg"));
   while ((len = inputStream.read(buf)) != -1) {
       outputStream.write(buf, 0, len);
   }
   outputStream.close();
   inputStream.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
   //catch logic
} catch (IOException e) {
   //catch logic
}

/**
* Clean up any open sockets when done
* transferring or if an exception occurred.
*/
finally {
   if (socket != null) {
       if (socket.isConnected()) {
           try {
               socket.close();
           } catch (IOException e) {
               //catch logic
           }
       }
   }
}