Firebase Cloud Messaging: nó là gì, nguyên lý hoạt động và thông báo push

Firebase Cloud Messaging là gì

Firebase Cloud Messaging là dịch vụ đám mây của Google đảm bảo gửi thông báo push và tin nhắn data giữa máy chủ ứng dụng và thiết bị khách. Dịch vụ này đã thay thế Google Cloud Messaging (GCM) cũ và trở thành giải pháp tiêu chuẩn cho việc gửi push trong hệ sinh thái Firebase. FCM hỗ trợ Android, iOS, Web và Unity, cung cấp giao diện gửi thống nhất bất kể nền tảng mục tiêu.

Các khả năng chính của FCM

Dịch vụ cung cấp một số cơ chế gửi tin nhắn, mỗi cơ chế giải quyết một nhiệm vụ cụ thể. Tin nhắn notification được hệ thống tự động hiển thị khi nhận được — nhà phát triển không cần viết mã để hiển thị thông báo. Tin nhắn data truyền tải trọng tải tùy ý dưới dạng cặp khóa-giá trị và được xử lý trong ứng dụng. Tin nhắn kết hợp chứa cả phần hiển thị và ẩn để có tính linh hoạt tối đa.

Lợi ích so với giải pháp tự xây dựng

Triển khai máy chủ push riêng đòi hỏi duy trì kết nối TCP liên tục với mỗi thiết bị, điều này không hiệu quả và không an toàn. FCM sử dụng cơ sở hạ tầng thống nhất của Google duy trì kết nối với hàng tỉ thiết bị cùng lúc. Dịch vụ tự động quản lý các lần thử gửi lại, hàng đợi tin nhắn và cân bằng tải, giải phóng nhà phát triển khỏi việc phải tự giải quyết các tác vụ này.

Cách Firebase Cloud Messaging hoạt động

Kiến trúc FCM gồm ba thành phần chính: máy chủ nhà cung cấp (backend của bạn), máy chủ Firebase Cloud Messaging và ứng dụng khách trên thiết bị. Khi máy chủ gửi tin nhắn, nó đầu tiên đến cơ sở hạ tầng FCM, nơi định tuyến nó đến thiết bị mục tiêu. Nếu thiết bị ngoại tuyến, FCM lưu trữ tin nhắn trong hàng đợi và gửi nó khi kết nối được khôi phục.

Đăng ký thiết bị và nhận token

Khi khởi chạy lần đầu, ứng dụng gọi Firebase SDK, SDK này đăng ký thiết bị với dịch vụ FCM và nhận được Registration Token duy nhất. Token này là một chuỗi dài khoảng 150 ký tỷ và xác định một thể hiện ứng dụng cụ thể trên một thiết bị cụ thể. Token có thể thay đổi khi cài đặt lại ứng dụng, xóa dữ liệu hoặc khôi phục từ bản sao lưu — nhà phát triển phải xử lý cập nhật token thông qua ủy quyền onNewToken.

Vòng đời tin nhắn

Khi máy chủ gửi yêu cầu qua API FCM, tin nhắn trải qua nhiều giai đoạn. Tiếp nhận và xác thực — FCM kiểm tra tính đúng đắn của yêu cầu và sự tồn tại của thiết bị mục tiêu. Hàng đợi — nếu thiết bị không khả dụng, tin nhắn đi vào hàng đợi lưu trữ. Định tuyến — FCM xác định kênh gửi tối ưu (WiFi hoặc dữ liệu di động). Gửi — hệ thống truyền tin nhắn đến ứng dụng mục tiêu. Sau khi gửi thành công, FCM trả về ID tin nhắn cho máy chủ.

Các loại tin nhắn trong FCM

Firebase Cloud Messaging hỗ trợ ba loại tin nhắn, mỗi loại có đặc điểm xử lý riêng về phía khách. Tin nhắn notification được xử lý bởi dịch vụ hệ thống Google Play Services trên Android và APNs trên iOS, và tự động hiển thị dưới dạng banner push. Tin nhắn data được gửi trực tiếp đến ứng dụng và xử lý thông qua callback onMessageReceived trên Android và application(_:didReceiveRemoteNotification:) trên iOS.

Tin nhắn notification

Tin nhắn notification chứa các trường được xác định trước: title, body, URL hình ảnh và âm thanh thông báo. Hệ thống tự động tạo và hiển thị thông báo trong khay hệ thống, ngay cả khi ứng dụng ở nền hoặc đã bị đóng. Người dùng nhìn thấy banner tiêu chuẩn với tiêu đề và văn bản, và khi nhấn vào, ứng dụng sẽ mở với dữ liệu được gửi trong tải trọng. Nếu ứng dụng đang hoạt động, tin nhắn notification có thể bị chặn và xử lý trong mã.

Tin nhắn data

Tin nhắn data là một tập hợp tùy chỉnh các cặp khóa-giá trị không có trường xác định trước. Tải trọng không được xử lý tự động bởi hệ thống — ứng dụng nhận dữ liệu thô và có thể diễn giải tùy ý. Tin nhắn data được sử dụng để đồng bộ dữ liệu nền, cập nhật bộ nhớ đệm cục bộ, kích hoạt đồng bộ hoặc gửi lệnh mà không hiển thị thông báo. Trên Android, tin nhắn data luôn được gửi, ngay cả khi ứng dụng đã bị đóng hoặc ở nền.

Tin nhắn kết hợp

FCM cho phép gửi tin nhắn bao gồm cả phần notification (để hiển thị) và phần data (để xử lý). Tải trọng kết hợp bao gồm cả trường notification được xác định trước và các khóa data tùy ý. Hệ thống hiển thị thông báo từ phần notification, trong khi phần data được truyền đến intent extras của ứng dụng khi mở. Điều này hữu ích cho các kịch bản cần hiển thị thông báo cho người dùng và đồng thời truyền ngữ cảnh để chuyển đến màn hình cụ thể.

Thiết lập FCM trong Android

Tích hợp FCM trong Android bắt đầu bằng cách kết nối Firebase SDK qua tập tin build.gradle ở cấp ứng dụng. Sau khi thêm các phụ thuộc và tập tin google-services.json, ứng dụng tự động nhận được Registration Token, được truyền qua callback FirebaseMessagingService. Để nhận thông báo, cần tạo dịch vụ kế thừa FirebaseMessagingService và đăng ký nó trong AndroidManifest.xml.

Khởi tạo và nhận token

Sau khi kết nối Firebase SDK, token thiết bị được tạo tự động mà không cần mã bổ sung. Token có sẵn qua FirebaseMessaging.getInstance().token, trả về Task<String>. Để theo dõi cập nhật token, phương thức onNewToken được ghi đè trong dịch vụ. Token phải được gửi đến máy chủ nhà cung cấp để máy chủ có thể gửi thông báo push đến thiết bị này.

class MyFirebaseMessagingService :
    FirebaseMessagingService() {

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

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

Đăng ký dịch vụ trong tệp kê khai

Dịch vụ nhận tin nhắn FCM phải được đăng ký trong AndroidManifest.xml với intent-filter phù hợp. Thêm thẻ service với quyền INTERNET và hành động đã chỉ định. Nếu không đăng ký dịch vụ, các tin nhắn sẽ không được gửi đến ứng dụng trong nền. Để hiển thị thông báo trên Android 13+, cần có quyền runtime 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>

Thiết lập FCM trong iOS

Tích hợp FCM trong iOS yêu cầu cấu hình cả trên Apple Push Notification Service (APNs) và trong Firebase Console. Khác với Android nơi FCM quản lý kết nối trực tiếp, trong iOS FCM sử dụng APNs làm lớp truyền tải. Ứng dụng đăng ký nhận thông báo push qua UIApplication.shared.registerForRemoteNotifications, và Firebase SDK chặn token thiết bị nhận được và liên kết nó với Registration Token FCM.

Thiết lập APNs và đăng ký thông báo

Để FCM hoạt động trên iOS, cần tải khóa hoặc chứng chỉ APNs lên Firebase Console. Khóa APNs là phương thức xác thực hiện đại không cần chứng chỉ (được Apple khuyên dùng). Khóa được tạo trong Apple Developer Portal trong phần Keys và được tải lên cài đặt Cloud Messaging trong Firebase Console. Sau khi cấu hình APNs, ứng dụng yêu cầu quyền thông báo qua UNUserNotificationCenter và đăng ký qua 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
    }
}

Xử lý thông báo đến

Để xử lý các thông báo nhận được, triển khai ủy quyền UNUserNotificationCenter. Phương thức willPresent được gọi khi nhận được thông báo trong khi ứng dụng đang hoạt động — tại đây bạn có thể hiển thị thông báo in-app tùy chỉnh hoặc bỏ qua banner hệ thống. Phương thức didReceive được gọi khi người dùng nhấn vào thông báo — tại đây chuyển đến màn hình tương ứng. Đối với tin nhắn data, sử dụng MessagingDelegate, nhận tải trọng khi nhận được tin nhắn FCM trong nền.

Gửi tin nhắn từ máy chủ

Gửi từ máy chủ các tin nhắn FCM được thực hiện qua API HTTP v1 của Firebase Cloud Messaging hoặc API cũ. API HTTP v1 là phương pháp được khuyên dùng, sử dụng xác thực OAuth 2.0 qua Service Account và hỗ trợ tất cả các tính năng FCM hiện đại, bao gồm phân tích gửi và thử nghiệm A/B thông báo. Yêu cầu được gửi bằng phương thức POST đến endpoint https://fcm.googleapis.com/v1/projects/{project_id}/messages:send.

Định dạng yêu cầu HTTP v1

Nội dung yêu cầu chứa đối tượng JSON với thông tin tin nhắn: target (token, chủ đề hoặc điều kiện), notification (để hiển thị) và data (tải trọng tùy chỉnh). Xác thực được thực hiện qua khóa JSON Service Account được tải trong biến môi trường máy chủ. Token truy cập được tạo bằng thư viện google-auth-library. Google khuyên dùng Firebase Admin SDK để tự động quản lý xác thực và thử lại.

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: "Giảm 20%", body: "Trên tất cả dịch vụ hôm nay" },
    data: { screen: "promo", promoId: "324" },
    android: { priority: "high" },
    apns: { payload: { aps: { sound: "default" } } }
}

admin.messaging().send(message)
    .then(response => {
        console.log("Đã gửi thành công:", response)
    })
    .catch(error => {
        console.log("Lỗi gửi:", error)
    })

Chủ đề và gửi hàng loạt

Để gửi thông báo cho một nhóm người dùng, FCM hỗ trợ đăng ký chủ đề. Chủ đề (topic) là một kênh có tên mà ứng dụng khách đăng ký qua FirebaseMessaging.getInstance().subscribeToTopic(). Máy chủ có thể gửi tin nhắn đến một chủ đề và nó sẽ được gửi đến tất cả thiết bị đã đăng ký. Chủ đề phù hợp cho bản tin, thông báo khuyến mại và push dựa trên sự kiện. Để phân khúc chính xác hơn, các điều kiện dựa trên nhiều chủ đề với toán tử logic được sử dụng.