剖析 NekoBox：在 Android 上集成 sing-box 核心的工程实践

在移动互联网时代，网络代理工具已成为用户突破地域限制、优化网络体验的重要手段。然而，在 Android 平台上构建一个既功能强大又稳定高效的代理应用，面临着系统权限、资源限制和性能功耗等多重挑战。NekoBox for Android 项目，通过将 sing-box 作为其核心代理引擎，提供了一个卓越的工程范例。本文将深入剖析其技术架构，揭示如何在 Android 环境下集成 sing-box 核心，实现高性能与低功耗的完美平衡，并为开发者提供可落地的工程参数与实践清单。

NekoBox 的架构设计遵循了清晰的职责分离原则。其自身主要承担 Android 应用层的职责，包括用户界面（GUI）、配置管理、订阅解析以及与 Android 系统服务的交互。而所有繁重的网络代理工作——协议解析、路由决策、数据包转发与加密——则完全交由 sing-box 核心处理。sing-box 本身是一个用 Go 语言编写的、跨平台的通用代理平台，以其模块化设计和对多种现代代理协议（如 VLESS、TUIC、Hysteria 2 等）的原生支持而著称。这种“外壳 + 引擎”的架构，使得 NekoBox 能够专注于提供优秀的用户体验，同时借助 sing-box 的强大能力确保底层网络性能。

集成的关键在于进程间通信（IPC）与资源管理。在 Android 系统上，NekoBox 应用启动后，会通过 JNI（Java Native Interface）或直接执行二进制文件的方式，在一个独立的后台服务进程中启动 sing-box 核心。这种进程分离的设计至关重要：首先，它保证了即使 Android 应用的主界面因内存压力被系统回收，后台的 sing-box 服务仍能持续运行，维持网络连接的稳定性。其次，它实现了权限隔离，网络相关的敏感操作被限制在具有相应权限的服务进程中，提升了安全性。NekoBox 与 sing-box 之间的通信，通常通过本地 Unix Domain Socket 或 TCP Loopback (127.0.0.1) 进行，确保了数据交换的高效与低延迟。例如，当用户在 GUI 中切换节点时，NekoBox 会将新的配置 JSON 通过 Socket 发送给 sing-box 进程，后者会热重载配置，实现无缝切换。

为了实现“低功耗”这一核心目标，NekoBox 在集成 sing-box 时进行了多项针对性优化。首要的是对 Android 系统休眠机制的深度适配。NekoBox 会申请 WAKE_LOCK 权限，并在 sing-box 建立有效连接后持有一个部分唤醒锁（Partial Wake Lock），防止 CPU 在后台任务执行时进入深度休眠，从而避免连接因系统休眠而中断。同时，它会监听系统广播，如 ACTION_SCREEN_OFF 和 ACTION_SCREEN_ON，在屏幕关闭时动态调整 sing-box 的日志级别和后台活动频率，减少不必要的 CPU 唤醒。其次，是对网络连接的精细管理。sing-box 支持连接复用和连接池，NekoBox 会配置合理的 idle_timeout 参数（例如，设置为 300 秒），让空闲连接在超时后自动关闭，避免维持大量无用连接消耗电池。此外，对于支持快速重连的协议（如 Hysteria 2），NekoBox 会启用其内置的快速重连机制，减少因网络波动导致的频繁重建连接开销。

在性能调优方面，NekoBox 为 sing-box 提供了一系列可配置的工程化参数，这些参数直接决定了最终的用户体验。一个关键的配置是 route 模块中的 auto_detect_interface 选项。在移动设备上，网络接口（Wi-Fi 或蜂窝数据）会频繁切换，启用此选项后，sing-box 能自动感知并绑定到当前活跃的网络接口，避免因路由表未更新而导致的连接失败。另一个重要参数是 dns 模块的缓存设置。合理的 DNS 缓存（例如，cache_size: 4096 和 cache_expire: 86400）可以显著减少 DNS 查询次数，降低延迟并节省电量。对于追求极致性能的用户，NekoBox 还允许配置底层传输层参数，如在 transport 中启用 sockopt 的 tcp_fast_open，以加速 TCP 连接的建立过程。

当然，这种深度集成也伴随着风险与限制。最大的风险在于 sing-box 作为一个独立的、持续更新的核心，其 API 或配置格式的变动可能导致 NekoBox 的兼容性问题。因此，NekoBox 项目通常会锁定一个经过充分测试的 sing-box 版本，并在新版本发布后进行严格的回归测试。另一个限制是资源消耗。尽管 sing-box 本身性能优异，但在低端 Android 设备上同时运行复杂的路由规则和多个协议，仍可能带来较高的内存占用。对此，NekoBox 提供了“精简模式”或允许用户关闭非必要的功能模块（如复杂的 DNS 规则或统计信息），以换取更低的资源消耗。

综上所述，NekoBox for Android 通过精妙的架构设计和对 sing-box 核心的深度集成，成功地在 Android 平台上构建了一个高性能、低功耗的通用代理工具链。其成功的关键在于明确的职责划分、高效的进程间通信、对 Android 系统特性的深度适配以及提供可调优的工程参数。对于希望在移动平台上构建类似网络应用的开发者而言，NekoBox 的实践提供了一份宝贵的参考蓝图，其核心思想——将复杂的核心逻辑与平台特定的 UI 和系统交互分离——具有广泛的借鉴意义。