NetworkCallback: Was es ist, Anwendung und Netzwerkverarbeitung in Android

Was ist NetworkCallback?

NetworkCallback ist eine abstrakte Klasse aus dem Paket android.net, die Teil des Android SDK ist. Sie wurde entwickelt, um Benachrichtigungen über Änderungen des Netzwerkverbindungsstatus über den Systemdienst ConnectivityManager zu erhalten.

Vor NetworkCallback verwendeten Entwickler BroadcastReceiver, um Netzwerkänderungen zu verfolgen. Dieser Ansatz erforderte eine ständige Manifest-Registrierung, arbeitete mit Verzögerungen und lieferte keine detaillierten Informationen über Verbindungseigenschaften. Android 5.0 (API 21) führte NetworkCallback als flexiblere und leistungsfähigere Alternative ein.

Der Callback arbeitet asynchron: Die App abonniert Ereignisse über ConnectivityManager, und das System ruft die Callback-Methoden auf, wenn sich der Netzwerkzustand ändert. Dies macht regelmäßiges Polling des Netzwerkstatus überflüssig und spart Batterie- und CPU-Ressourcen.

Wie der Callback in Android funktioniert

ConnectivityManager verwaltet alle Netzwerkschnittstellen des Geräts — Wi-Fi, mobile Daten, Ethernet, VPN. Wenn sich eine dieser Schnittstellen ändert, erstellt das System ein Network-Objekt und übergibt es an die entsprechende Methode des registrierten Callbacks. Jedes Network hat eine eindeutige Kennung, die sich bei einer erneuten Verbindung ändert.

Der Callback ist nicht an einen bestimmten Netzwerktyp gebunden — er kann alle verfügbaren Schnittstellen gleichzeitig verfolgen. Zum Filtern von Verbindungstypen wird die Klasse NetworkRequest verwendet, die die erforderlichen Transportprotokolle (Wi-Fi, Mobilfunkdaten, Ethernet) und Netzwerkfähigkeiten angibt.

So registrieren Sie NetworkCallback in Ihrer App

Die NetworkCallback-Registrierung erfolgt über die Methode ConnectivityManager.registerNetworkCallback. Der erste Parameter ist ein NetworkRequest.Builder, der die Netzwerkanforderungen beschreibt, der zweite eine Callback-Instanz. Die Berechtigung ACCESS_NETWORK_STATE ist im Manifest erforderlich.

class NetworkMonitor(private val context: Context) {

    private val connectivityManager =
        context.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE)
            as ConnectivityManager

    private val callback =
        object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {

        override fun onAvailable(network: Network) {
            Log.d("Network", "Available: ${network}")
        }

        override fun onLost(network: Network) {
            Log.d("Network", "Lost: ${network}")
        }
    }

    fun register() {
        connectivityManager.registerNetworkCallback(
            NetworkRequest.Builder().build(), callback
        )
    }

    fun unregister() {
        connectivityManager.unregisterNetworkCallback(callback)
    }
}

Registrierung in Activity und Fragment

Es wird empfohlen, NetworkCallback zu registrieren, wenn die App im Vordergrund ist, und sie aufzuheben, wenn sie in den Hintergrund geht. In Activity verwenden Sie onStart und onStop zur Verwaltung des Callback-Lebenszyklus. In Fragment verwenden Sie onResume und onPause.

Zur Vereinfachung der Registrierungsverwaltung können Sie Lifecycle-aware-Komponenten verwenden. Die Bibliothek AndroidX Lifecycle ermöglicht die Erstellung eines benutzerdefinierten LifecycleObservers, der den Callback automatisch registriert und aufhebt, wenn sich der Lebenszyklusstatus ändert.

Registrierung in einem Service

Für Hintergrundaufgaben erfolgt die Registrierung in einem Service oder WorkManager. Beachten Sie, dass Hintergrunddienste unter Android 8+ Startbeschränkungen haben. WorkManager mit NetworkType ist eine zuverlässigere Möglichkeit, Aufgaben unter einem bestimmten Netzwerkzustand auszuführen, da er mit der Kompatibilitäts-API integriert ist und den Doze-Modus berücksichtigt.

Wichtige NetworkCallback-Methoden

NetworkCallback bietet eine Reihe von Methoden, die bei Änderung des Netzwerkzustands aufgerufen werden. Nicht alle Methoden müssen überschrieben werden — implementieren Sie nur die, die für Ihre spezifische App-Aufgabe erforderlich sind. onAvailable und onLost sind das Minimum für die grundlegende Verbindungsüberwachung.

Methode onCapabilitiesChanged

Diese Methode ist der Schlüssel zum Erhalten detaillierter Netzwerkinformationen. Der Parameter NetworkCapabilities enthält Flags: NET_CAPABILITY_INTERNET — Internetzugang verfügbar, NET_CAPABILITY_NOT_METERED — unbegrenzte Verbindung, NET_CAPABILITY_NOT_ROAMING — kein Roaming. Auch Signallatenz und Bandbreite sind abrufbar.

Captive Portale sind ein Sonderfall: Bei der Verbindung mit einem öffentlichen Wi-Fi-Netzwerk über ein Portal zeigt die Methode onCapabilitiesChanged nicht sofort INTERNET an. Das Netzwerk ist zunächst verfügbar, aber ohne Internet — eine Autorisierung über den Browser ist erforderlich. Entwickler müssen diese Verzögerung in der App-Logik berücksichtigen.

Methode onBlockedStatusChanged

Wird aufgerufen, wenn das System den Netzwerkverkehr für die App blockiert — zum Beispiel bei Aktivierung des Datensparmodus oder Einschränkung von Hintergrunddaten. onBlockedStatusChanged teilt der App mit, dass ihre Netzwerkanfragen vorübergehend verboten sind, und wechselt zur lokalen Verarbeitung.

NetworkCallback-Implementierungsbeispiele

Betrachten wir eine praktische NetworkCallback-Implementierung zur Überwachung des Internetzugangs und zur Behandlung von Captive Portalen. Das folgende Beispiel zeigt die Überprüfung von NET_CAPABILITY_INTERNET und die Validierung der Verbindung über eine HTTP-Anfrage an den Google-Server.

val networkCallback = object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {

    override fun onCapabilitiesChanged(
        network: Network,
        caps: NetworkCapabilities
    ) {
        val hasInternet = caps.hasCapability(
            NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_INTERNET
        )
        val isMetered = caps.hasCapability(
            NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_NOT_METERED
        ).not()

        when {
            hasInternet && isMetered ->
                Log.d("Network", "Mobile data connected")
            hasInternet ->
                Log.d("Network", "Wi-Fi connected")
            else ->
                Log.d("Network", "No internet access")
        }
    }

    override fun onLost(network: Network) {
        Log.d("Network", "Connection lost: ${network}")
        // Netzwerkanfragen stoppen
    }
}

Behandlung von Captive Portalen

Bei der Verbindung mit einem öffentlichen Netzwerk mit Autorisierung (Café, Flughafen) meldet das System zunächst onAvailable, aber onCapabilitiesChanged zeigt möglicherweise kein INTERNET an. In solchen Fällen ist eine zusätzliche Überprüfung über eine HTTP-Anfrage an einen stabilen Endpunkt wie https://www.google.com/generate_204 erforderlich.

Wenn die Anfrage den Code 204 zurückgibt — ist Internet verfügbar. Bei einer Weiterleitung (301, 302, 307) — ist Browser-Autorisierung erforderlich. In diesem Fall können Sie ein WebView oder Intent mit der Weiterleitungs-URL öffnen, um die Portal-Authentifizierung abzuschließen.

fun Context.validateInternet(network: Network) {
    CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch {
        try {
            val url = URL("https://www.google.com/generate_204")
            val connection =
                network.openConnection(url) as HttpURLConnection
            connection.instanceFollowRedirects = false
            connection.connect()
            when (connection.responseCode) {
                HttpURLConnection.HTTP_NO_CONTENT ->
                    Log.d("Network", "Internet is available")
                in HttpURLConnection.HTTP_MOVED_PERM
                        ..HttpURLConnection.HTTP_TEMP_REDIRECT ->
                    Log.d("Network", "Captive portal detected")
            }
            connection.disconnect()
        } catch (e: Exception) {
            Log.e("Network", "Validation failed: ${e.message}")
        }
    }
}

Unterschiede zu anderen Netzwerküberwachungsmethoden

Vor NetworkCallback war die primäre Methode zur Netzwerküberwachung BroadcastReceiver mit dem Filter android.net.conn.CONNECTIVITY_CHANGE. Dieser Ansatz hatte erhebliche Nachteile: Verzögerungen von mehreren Sekunden, fehlende Informationen über den Schnittstellentyp und erhöhter Stromverbrauch durch ständiges Aufwecken des Geräts.

Eine moderne Alternative ist LiveData oder StateFlow in Kombination mit NetworkCallback. Das Muster besteht darin, den Callback in einen reaktiven Stream zu verpacken, der die UI automatisch über Zustandsänderungen benachrichtigt. Beispielsweise wird ein MutableStateFlow mit dem Typ NetworkStatus innerhalb der Callback-Methoden aktualisiert, und ein ViewCollector abonniert die Änderungen.

Arbeit im Hintergrundmodus

Ab Android 10 sind die Hintergrundbeschränkungen strenger, und NetworkCallback wird möglicherweise nicht aufgerufen, wenn die App im Hintergrund ist. Für kritische Aufgaben — wie Daten laden, wenn das Netzwerk verfügbar wird — verwenden Sie WorkManager mit der Einschränkung NetworkType.CONNECTED. WorkManager garantiert die Aufgabenausführung bei Erfüllung der Netzwerkbedingungen.

In Android 12+ gibt es eine Einschränkung für die Manifest-Registrierung von BroadcastReceiver für CONNECTIVITY_ACTION. Entwickler müssen auf NetworkCallback migrieren oder WorkManager verwenden. Die Google Play-Richtlinie verlangt seit August 2022 die Entfernung der Manifest-Registrierung für diese Aktion.