Firebase Cloud Messaging: co to je, princip fungování a push oznámení

Co je Firebase Cloud Messaging

Firebase Cloud Messaging — je cloudová služba Google, která zajišťuje přenos push oznámení a data zpráv mezi serverem aplikace a klientskými zařízeními. Služba nahradila zastaralý Google Cloud Messaging (GCM) a stala se standardním řešením pro doručování push v ekosystému Firebase. FCM podporuje Android, iOS, Web a Unity a poskytuje jednotné rozhraní pro odesílání nezávisle na cílové platformě.

Klíčové možnosti FCM

Služba poskytuje několik mechanismů doručování zpráv, z nichž každý řeší svůj vlastní úkol. Notification zprávy jsou systémem automaticky zobrazeny při přijetí — vývojář nemusí psát kód pro zobrazení oznámení. Data zprávy přenášejí libovolný payload ve formě párů klíč-hodnota a jsou zpracovávány uvnitř aplikace. Kombinované zprávy obsahují současně viditelnou i skrytou část pro maximální flexibilitu.

Výhody oproti vlastnímu řešení

Implementace vlastního push serveru vyžaduje trvalé udržování TCP připojení s každým zařízením, což je neefektivní a nebezpečné. FCM využívá jednotnou infrastrukturu Google, která udržuje spojení s miliardami zařízení současně. Služba automaticky spravuje opakované pokusy o doručení, fronty zpráv a vyvažování zátěže, čímž osvobozuje vývojáře od potřeby řešit tyto úkoly samostatně.

Jak funguje Firebase Cloud Messaging

Architektura FCM se skládá ze tří klíčových komponent: serveru poskytovatele (vaše backend), serveru Firebase Cloud Messaging a klientské aplikace na zařízení. Když server odešle zprávu, nejprve se dostane do infrastruktury FCM, která ji směruje na cílové zařízení. Pokud je zařízení offline, FCM zprávu uloží do fronty a doručí ji po obnovení připojení.

Registrace zařízení a získání tokenu

Při prvním spuštění aplikace zavolá Firebase SDK, který zaregistruje zařízení ve službě FCM a obdrží jedinečný Registration Token. Tento token je řetězec o délce přibližně 150 znaků, který identifikuje konkrétní instanci aplikace na konkrétním zařízení. Token se může změnit při přeinstalaci aplikace, smazání dat nebo obnovení ze zálohy — vývojář by měl zpracovat aktualizaci tokenu prostřednictvím delegáta onNewToken.

Životní cyklus zprávy

Když server odešle požadavek přes FCM API, zpráva prochází několika fázemi. Příjem a validace — FCM kontroluje správnost požadavku a existenci cílového zařízení. Fronta — pokud je zařízení nedostupné, zpráva se dostane do úložné fronty. Směrování — FCM určuje optimální kanál doručení (Wi-Fi nebo mobilní data). Doručení — systém předá zprávu cílové aplikaci. Po úspěšném doručení FCM vrátí serveru identifikátor zprávy.

Typy zpráv v FCM

Firebase Cloud Messaging podporuje tři typy zpráv, z nichž každý má své vlastní charakteristiky zpracování na straně klienta. Notification zprávy jsou zpracovávány systémovou službou Google Play Services v Android a APNs v iOS a automaticky zobrazovány jako push bannery. Data zprávy jsou předávány přímo aplikaci a zpracovávány prostřednictvím callbacku onMessageReceived v Android a application(_:didReceiveRemoteNotification:) v iOS.

Notification zprávy

Notification zpráva obsahuje předdefinovaná pole: title, body, URL obrázku a zvuk oznámení. Systém automaticky vytvoří a zobrazí oznámení v systémové liště, i když je aplikace na pozadí nebo ukončena. Uživatel vidí standardní banner s názvem a textem a po kliknutí se aplikace otevře s daty předanými v payloadu. Pokud je aplikace aktivní, notification zprávu lze zachytit a zpracovat v kódu.

Data zprávy

Data zpráva je vlastní sada párů klíč-hodnota bez předdefinovaných polí. Payload není zpracováván systémem automaticky — aplikace obdrží surová data a může je libovolně interpretovat. Data zprávy se používají pro synchronizaci dat na pozadí, aktualizaci místní mezipaměti, spuštění synchronizace nebo předávání příkazů bez zobrazení oznámení. V Android je data zpráva doručena vždy, i když je aplikace ukončena nebo na pozadí.

Kombinované zprávy

FCM umožňuje odeslat zprávu, která obsahuje současně notification část (pro zobrazení) a data část (pro zpracování). Kombinovaný payload zahrnuje jak předdefinovaná pole notification, tak libovolné klíče data. Systém zobrazí oznámení z notification části a data část je při otevření předána do intent extras aplikace. To je vhodné pro scénáře, kde je třeba uživateli zobrazit oznámení a současně předat kontext pro přechod na konkrétní obrazovku.

Nastavení FCM v Android

Integrace FCM v Android začíná připojením Firebase SDK prostřednictvím souboru build.gradle na úrovni aplikace. Po přidání závislostí a souboru google-services.json aplikace automaticky obdrží Registration Token, který je předán prostřednictvím callbacku FirebaseMessagingService. Pro příjem oznámení je třeba vytvořit službu dědící z FirebaseMessagingService a zaregistrovat ji v AndroidManifest.xml.

Inicializace a získání tokenu

Po připojení SDK Firebase automaticky vygeneruje token zařízení bez dalšího kódu. Token je dostupný přes FirebaseMessaging.getInstance().token, který vrací Task. Pro sledování aktualizací tokenu je metoda onNewToken přepsána ve službě. Token musí být předán serveru poskytovatele, aby server mohl odesílat push oznámení na toto zařízení.

class MyFirebaseMessagingService :
    FirebaseMessagingService() {

    override fun onNewToken(token: String) {
        sendTokenToServer(token)
    }

    override fun onMessageReceived(
        message: RemoteMessage
    ) {
        val data = message.data
        val title = "Nová zpráva"
        val body = data["body"] ?: ""
        showNotification(title, body)
    }
}

Registrace služby v manifestu

Služba pro příjem FCM zpráv musí být zaregistrována v AndroidManifest.xml s příslušným intent-filter. Přidání tagu service s oprávněním INTERNET a uvedením action. Bez registrace služby nebudou zprávy doručovány aplikaci na pozadí. Pro zobrazení oznámení v Android 13+ je vyžadováno runtime oprávnění POST_NOTIFICATIONS.

<!-- AndroidManifest.xml -->
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name=
    "android.permission.POST_NOTIFICATIONS" />

<service
    android:name=".MyFirebaseMessagingService"
    android:exported="false">
    <intent-filter>
        <action android:name=
            "com.google.firebase.MESSAGING_EVENT" />
    </intent-filter>
</service>

Nastavení FCM v iOS

Integrace FCM v iOS vyžaduje konfiguraci jak na straně Apple Push Notification Service (APNs), tak v Firebase Console. Na rozdíl od Android, kde FCM spravuje připojení přímo, v iOS FCM používá APNs jako transportní vrstvu. Aplikace se registruje pro příjem push oznámení prostřednictvím UIApplication.shared.registerForRemoteNotifications a Firebase SDK zachytí přijatý device token a propojí jej s FCM Registration Token.

Konfigurace APNs a registrace k oznámením

Pro fungování FCM v iOS je třeba nahrát APNs klíč nebo certifikát do Firebase Console. APNs klíč — je moderní způsob autentizace bez certifikátů (doporučovaný Apple). Klíč se vytváří v Apple Developer Portal v sekci Keys a nahrává se do nastavení Cloud Messaging v Firebase Console. Po konfiguraci APNs aplikace požádá o povolení k oznámením prostřednictvím UNUserNotificationCenter a zaregistruje se přes APNs.

import Firebase
import UserNotifications

class AppDelegate: NSObject, UIApplicationDelegate {

    func application(
        _ application: UIApplication,
        didFinishLaunchingWithOptions
        launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey: Any]?
    ) -> Bool {
        FirebaseApp.configure()
        UNUserNotificationCenter.current()
            .requestAuthorization(options: [.alert, .sound, .badge])
        application.registerForRemoteNotifications()
        return true
    }

    func application(
        _ application: UIApplication,
        didRegisterForRemoteNotificationsWithDeviceToken
        deviceToken: Data
    ) {
        Messaging.messaging()
            .apnsToken = deviceToken
    }
}

Zpracování příchozích oznámení

Pro zpracování přijatých oznámení je implementován delegát UNUserNotificationCenter. Metoda willPresent je volána, když je oznámení přijato za aktivní aplikace — zde lze zobrazit vlastní in-app oznámení nebo ignorovat systémový banner. Metoda didReceive je volána, když uživatel klikne na oznámení — zde se provádí přechod na odpovídající obrazovku. Pro data zprávy se používá delegát MessagingDelegate, který přijímá payload při přijetí FCM zprávy na pozadí.

Odesílání zpráv ze serveru

Serverové odesílání FCM zpráv se provádí prostřednictvím HTTP v1 API Firebase Cloud Messaging nebo zastaralého Firebase Cloud Messaging API. HTTP v1 API je doporučený způsob, používá autentizaci OAuth 2.0 přes Service Account a podporuje všechny moderní možnosti FCM, včetně analytiky doručení a A/B testování oznámení. Požadavek se odesílá metodou POST na endpoint https://fcm.googleapis.com/v1/projects/{project_id}/messages:send.

Formát požadavku HTTP v1

Tělo požadavku obsahuje JSON objekt s informacemi o zprávě: target (token, téma nebo podmínka), notification (pro zobrazení) a data (vlastní payload). Autentizace pomocí Service Account JSON klíče, který je načten do proměnných prostředí serveru. Přístupový token je generován prostřednictvím knihovny google-auth-library. Google doporučuje používat Firebase Admin SDK pro automatickou správu autentizace a opakovaných pokusů.

const admin = require("firebase-admin")

const serviceAccount = require("./serviceAccountKey.json")

admin.initializeApp({ credential: admin.credential.cert(serviceAccount) })

const message = {
    token: "device_registration_token",
    notification: { title: "Sleva 20%", body: "Na všechny služby dnes" },
    data: { screen: "promo", promoId: "324" },
    android: { priority: "high" },
    apns: { payload: { aps: { sound: "default" } } }
}

admin.messaging().send(message)
    .then(response => {
        console.log("Úspěšně odesláno:", response)
    })
    .catch(error => {
        console.log("Chyba odesílání:", error)
    })

Témata a hromadné rozesílání

Pro odesílání oznámení skupině uživatelů FCM podporuje odběr témat. Téma (topic) — je pojmenovaný kanál, na který se klientská aplikace přihlásí prostřednictvím FirebaseMessaging.getInstance().subscribeToTopic(). Server může odeslat zprávu na téma a bude doručena všem přihlášeným zařízením. Témata jsou vhodná pro newslettery, propagační oznámení a event push. Pro přesnější segmentaci se používají podmínky (conditions) založené na více tématech s logickými operátory.