网络连接评分机制之NetworkAgent（原）

        前面介绍了开机过程中各个网络提供者的初始化过程，其实就是创建自己的NetworkFactory，并将其注册到ConnectivityService。而在介绍NetworkFactory的时候，我们看到该类的官方注释中有这么一句描述：

        "A NetworkFactory is an entity that creates NetworkAgent objects."

        这说明NetworkFactory的主要作用还是用来创建NetworkAgent的，那么NetworkAgent是什么对象，而NetworkFactory与NetworkAgent又是什么关系呢？

        我们接下来介绍NetworkAgent。

一、NetworkAgent介绍

        其实在上一个文档《 Framework中的连接管理机制》中已经介绍过NetworkAgent相关知识了，现在我们来从另一个角度分析一下该对象的作用。
        从刚才NetworkFactory的注释我们知道，NetworkAgent是被NetworkFactory创建的，这里的创建并不是说在NetworkFactory内部创建NetworkAgent，而是说， 在NetworkFactory这个环境就绪之后，网络提供者才可以创建NetworkAgent。并且在一个NetworkFactory中可以创建不同的NetworkAgent，他们拥有不同的Capabilities等参数。
        而他们之间还有一个区别就是，NetworkFactory是在 系统初始化时就被创建，而NetworkAgent是在 真正接入网络时才会创建。
        我们用运营商之间的关系来比喻他们的关系。
        NetworkFactory相当于不同的运营商，比如中国电信、铁通、移动，他们具备联通互联网的能力，当用户入网时就决定了自己的运营商(即完成NetworkFactory初始化)。但同时在每个运营商内部又创建各个不同的接入点，比如对于中国电信来说，还分为上海电信、河北电信等，只有当用户打开电脑真正上网的时候，才会被分配具体的接入点(即完成NetworkAgent初始化)。
        也就是说，同一个NetworkFactory可以在不同的时刻根据需要创建不同的NetworkAgent，比如使用数据上网时，会根据当前的需要(发送MMS还是IMS，或者单纯上网)来创建不同参数的NetworkAgent(不同的APN参数)对象，然后将其注册到ConnectivityService中。

        下面我们跟踪一下数据连接的创建过程来看一下NetworkAgent的使用。

二、NetworkAgent创建过程

        当数据连接建立成功时，就会在DataConnection中进入DcActiveState的状态机，然后就会创建数据连接的NetworkAgent对象：

        @DataConnection.java
        private class DcActiveState extends State {
            @Override public void enter() {
                mRetryManager.restoreCurMaxRetryCount();
                mDcController.addActiveDcByCid(DataConnection.this);
                //更新当前的NetworkInfo状态
                mNetworkInfo.setDetailedState(NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED, mNetworkInfo.getReason(), null);
                mNetworkInfo.setExtraInfo(mApnSetting.apn);
                updateTcpBufferSizes(mRilRat);
                //数据建立成功，创建并注册NetworkAgent
                mNetworkAgent = new DcNetworkAgent(getHandler().getLooper(), mPhone.getContext(),
                        "DcNetworkAgent", mNetworkInfo, makeNetworkCapabilities(), mLinkProperties,
                        50);
            }
        }

        我们看到，当数据连接建立成功后，就会更新当前的NetworkInfo( 点击这里了解NetworkInfo)，然后创建当前的NetworkAgent，并把NetworkInfo传递给NetworkAgent。
        下面我们来看NetworkAgent的创建过程：

        @NetworkAgent.java
        public NetworkAgent(Looper looper, Context context, String logTag, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score, NetworkMisc misc) {
            super(looper);
            LOG_TAG = logTag;
            mContext = context;
            if (ni == null || nc == null || lp == null) {
                throw new IllegalArgumentException();
            }


            ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)mContext.getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
            cm.registerNetworkAgent(new Messenger(this), new NetworkInfo(ni), new LinkProperties(lp), new NetworkCapabilities(nc), score, misc);
        }

        在NetworkAgent的创建过程中，只做了一件事情，就是将其注册到ConnectivityService中，而这里传递的参数包含当前NetworkAgent的Messenger(用于与ConnectivityService之间建立AsyncChannel通道)、传递进来的NetworkInfo、NetworkCapabilities、以及当前连接的分数score等。
        然后我们继续来看在ConnectivityService中的注册过程：

        @ConnectivityService.java
        public void registerNetworkAgent(Messenger messenger, NetworkInfo networkInfo, LinkProperties linkProperties, NetworkCapabilities networkCapabilities, int currentScore, NetworkMisc networkMisc) {
            //权限检查
            enforceConnectivityInternalPermission();


            NetworkAgentInfo nai = new NetworkAgentInfo(messenger, new AsyncChannel(),
                    new NetworkInfo(networkInfo), new LinkProperties(linkProperties),
                    new NetworkCapabilities(networkCapabilities), currentScore, mContext, mTrackerHandler,
                    new NetworkMisc(networkMisc));
            synchronized (this) {
                nai.networkMonitor.systemReady = mSystemReady;
            }
            mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT, nai));
        }

        我们看到，当NetworkAgent注册时，在ConnectivityService的内部创建了一个新的对象NetworkAgentInfo，该对象中保留了传递进来的一系列参数，包括NetworkAgent的Messenger对象、NetworkInfo、NetworkCapabilities、score以及创建了一个用于通讯的AsyncChannel通道。
        然后就把当前创建的NetworkAgentInfo对象放入EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT消息中，发送给Handler处理：

        @ConnectivityService.java
        private class InternalHandler extends Handler {
            public void handleMessage(Message msg) {
                NetworkInfo info;
                switch (msg.what) {
                    case EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT: {
                       handleRegisterNetworkAgent((NetworkAgentInfo)msg.obj);
                       break;
                   }
                }
            }
        }

        继续：

        private void handleRegisterNetworkAgent(NetworkAgentInfo na) {
            //将NetworkAgentInfo放入mNetworkAgentInfos中
            mNetworkAgentInfos.put(na.messenger, na);
            assignNextNetId(na);
            //发起连接请求
            na.asyncChannel.connect(mContext, mTrackerHandler, na.messenger);
            NetworkInfo networkInfo = na.networkInfo;
            na.networkInfo = null;
            //更新最新的NetworkInfo
            updateNetworkInfo(na, networkInfo);
        }

        在这里，ConnectivityService做了三个事情：
        1、将新注册的NetworkAgentInfo保存到mNetworkAgentInfos中；
        2、利用刚才创建的AsyncChannel向NetworkAgent发起单向连接请求；
        3、更新最新的NetworkAgentInfo状态；
        我们主要关注第二个过程，而第三个过程将会在接下来小节中介绍。
        根据AsyncChannel的原理( 不懂的点这里)，此时ConnectivityService发起的是单向的AsyncChannel连接，发起后将会在mTrackerHandler中收到CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED的消息：

        @ConnectivityService.java
        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
            public void handleMessage(Message msg) {
                NetworkInfo info;
                switch (msg.what) {
                    case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED: {
                      handleAsyncChannelHalfConnect(msg);
                      break;
                   }
                }
            }
        }

        然后来看详细处理：

        private void handleAsyncChannelHalfConnect(Message msg) {
            AsyncChannel ac = (AsyncChannel) msg.obj;
            if (mNetworkFactoryInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
            } else if (mNetworkAgentInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
                if (msg.arg1 == AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL) {
                    //向NetworkAgent发起双向连接请求
                    mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo).asyncChannel.sendMessage(AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION);
                } else {
                }
            }
        }

        我们看到，当ConnectivityService与NetworkAgent之间单向通道建立完成后， 又发起了双向通道的请求，此时在NetworkAgent端，将会收到CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION的消息：

        @NetworkAgent.java
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION: {
                   if (mAsyncChannel != null) {
                   } else {
                       AsyncChannel ac = new AsyncChannel();
                       ac.connected(null, this, msg.replyTo);
                       //连接建立成功
                       ac.replyToMessage(msg, AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULLY_CONNECTED, AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL);
                       synchronized (mPreConnectedQueue) {
                           mAsyncChannel = ac;
                           for (Message m : mPreConnectedQueue) {
                               //如果有缓存消息，则发送出去
                               ac.sendMessage(m);
                           }
                           mPreConnectedQueue.clear();
                       }
                   }
                   break;
               }
            }
        }

        从NetworkAgent的消息处理中我们看到他收到请求之后就发送了建立成功的消息，然后检测消息队列，如果有消息就及时向ConnectivityService传递。

        至此，NetworkAgent的初始化完毕。

三、NetworkAgent更新过程

        前面第二节我们分析过，NetworkFactory是在系统初始化时就被创建，并赋予初始的分值， 当有新的网络请求更新过来时，将其所携带的分值与当前NetworkFactory的分值比较，如果低于当前NetworkFactory，将会触发NetworkFactory内部建立连接的流程，反之将会触发NetworkFactory释放连接的流程。
        那么网络请求中的分值来自于哪里呢？其实就是来自于NetworkAgent。

        在网络连接过程中，根据网络情况，各个网络的NetworkFactory可以修改当前的NetworkAgent分值，此操作将会把最新的分值广播到系统内所有的NetworkFactory中，从而引发上面描述的评分过程，而更新NetworkAgent分值有两种方式，分别是：直接更新分值、通过sendNetworkInfo更新。下面我们分别来看这两种过程。

3.1、直接更新分值过程

        直接更新分值是通过NetworkAgent的 sendNetworkScore()方法实现的。所有的NetworkAgent对象，都可以通过这个方法来直接更新当前的NetworkAgent分值，对于WIFI环境来说，会根据当前的WIFI信号强度、速率、干扰等参数动态调节当前的NetworkAgent分值，其实现是在calculateWifiScore()完成的：

        @WifiStateMachine.java
        private void calculateWifiScore(WifiLinkLayerStats stats) {
            //初始值56
            int score = 56; // Starting score, temporarily hardcoded in between 50 and 60


            if (isBadLinkspeed) {
                //网速过低，扣4分
                score -= 4 ;
            } else if ((isGoodLinkspeed) && (mWifiInfo.txSuccessRate > 5)) {
                //否则加4分
                score += 4; // So as bad rssi alone dont kill us
            }
            score -= mWifiInfo.badRssiCount * 2 +  mWifiInfo.lowRssiCount ;
            //是否干扰太大
            if (isHighRSSI) {
                score += 5;
            }
            //调整分值，最大为60，最小为0
            if (score > NetworkAgent.WIFI_BASE_SCORE)
                score = NetworkAgent.WIFI_BASE_SCORE;
            if (score < 0)
                score = 0;
            if (score != mWifiInfo.score) {
                mWifiInfo.score = score;
                if (mNetworkAgent != null) {
                    //更新当前分值
                    mNetworkAgent.sendNetworkScore(score);
                }
            }
        }

        在上面这个方法中，我们看到最终的分数将会通过sendNetworkScore方法更新到NetworkAgent中：

        @NetworkAgent.java
        public void sendNetworkScore(int score) {
            if (score < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("Score must be >= 0");
            }
            queueOrSendMessage(EVENT_NETWORK_SCORE_CHANGED, new Integer(score));
        }

        继续：

        private void queueOrSendMessage(int what, Object obj) {
            synchronized (mPreConnectedQueue) {
                if (mAsyncChannel != null) {
                    mAsyncChannel.sendMessage(what, obj);
                } else {
                    Message msg = Message.obtain();
                    msg.what = what;
                    msg.obj = obj;
                    mPreConnectedQueue.add(msg);
                }
            }
        }

        我们看到，NetworkAgent将会把最新的分值封装到EVENT_NETWORK_SCORE_CHANGED消息中，通过AsyncChannel发送出去，而这里的AsyncChannel通道就是当初NetworkAgent向ConnectivityService注册时由ConnectivityService发起的双向通道，也就是说，该消息将会被ConnectivityService中的mTrackerHandler处理：

        @ConnectivityService.java
        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
            public void handleMessage(Message msg) {
                NetworkInfo info;
                switch (msg.what) {
                    case NetworkAgent.EVENT_NETWORK_SCORE_CHANGED: {
                       NetworkAgentInfo nai = mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo);
                       if (nai == null) {
                           break;
                       }
                       Integer score = (Integer) msg.obj;
                       //更新ConnectivityService中的NetworkAgent分值
                       if (score != null) updateNetworkScore(nai, score.intValue());
                       break;
                   }
                }
            }
        }

        在ConnectivityService收到该消息后，就通过updateNetworkScore方法来更新NetworkAgent分值：

        private void updateNetworkScore(NetworkAgentInfo nai, int score) {
            if (score < 0) {
                score = 0;
            }
            final int oldScore = nai.getCurrentScore();
            //将分值更新到NetworkAgentInfo中
            nai.setCurrentScore(score);
            //触发评分机制
            if (nai.created) rematchAllNetworksAndRequests(nai, oldScore);
            //将当前最新分值更新到每个NetworkFactory中
            sendUpdatedScoreToFactories(nai);
        }

        在这个过程中，ConnectivityService将会把最新的分值更新到NetworkAgentInfo中，最后通过sendUpdatedScoreToFactories方法将此评分送达到每个NetworkFactory中。
        但是该过程还有一个重要的作用，就是通过rematchAllNetworksAndRequests方法将当前的NetworkRequest分配给合适的NetworkAgent，最后把当前最合适的NetworkAgent分数同步给所有的NetworkFactory。

        private void rematchNetworkAndRequests(NetworkAgentInfo newNetwork, boolean nascent) {
            for (NetworkRequestInfo nri : mNetworkRequests.values()) {
                //寻找当前NetworkRequest所使用的NetworkAgent
                if (nri.request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities( newNetwork.networkCapabilities)) {
                    //如果当前NetworkRequest使用的NetworkAgent分数低于新的NetworkAgent分数，将会用新的NetworkAgent替代
                    if (currentNetwork == null || currentNetwork.getCurrentScore() < newNetwork.getCurrentScore()) {
                        //找到新的NetworkAgent替代方案
                        if (currentNetwork != null) {
                            if (DBG) log("   accepting network in place of " + currentNetwork.name());
                            currentNetwork.networkRequests.remove(nri.request.requestId);
                            currentNetwork.networkLingered.add(nri.request);
                            affectedNetworks.add(currentNetwork);
                        } else {
                            if (DBG) log("   accepting network in place of null");
                        }
                        mNetworkForRequestId.put(nri.request.requestId, newNetwork);
                        newNetwork.addRequest(nri.request);
                        if (nri.isRequest && nri.request.legacyType != TYPE_NONE) {
                            mLegacyTypeTracker.add(nri.request.legacyType, newNetwork);
                        }
                        keep = true;
                        //将分数更新到各个NetworkFactory中
                        sendUpdatedScoreToFactories(nri.request, newNetwork.getCurrentScore());
                    }
                }
            }
        }

        我们再看一下通知NetworkFactory的方法：

        private void sendUpdatedScoreToFactories(NetworkRequest networkRequest, int score) {
            for (NetworkFactoryInfo nfi : mNetworkFactoryInfos.values()) {
                //将分值发送到各个NetworkFactory
                nfi.asyncChannel.sendMessage(android.net.NetworkFactory.CMD_REQUEST_NETWORK, score, 0, networkRequest);
            }
        }

        至此，ConnectivityService就将最新的NetworkAgent分值通过AsyncChannel通道发送给各个NetworkFactory，由NetworkFactory来决定自己的网络是否需要建立连接或者释放连接。

3.2、间接更新分值过程

        间接更新过程是指，当NetworkAgent的其他状态(比如是否漫游、是否可用、连接状态等)发生改变时，可以通过 sendNetworkInfo方法来将最新的NetworkAgent通知到ConnectivityService，此过程最终也会触发评分机制。
        比如当WIFI被关闭时，将会把WIFI的状态置为断开状态，然后通知到ConnectivityService：

        @WifiStateMachine.java
        private void handleNetworkDisconnect() {
            //断开时，状态应该设置为DISCONNECTED
            setNetworkDetailedState(DetailedState.DISCONNECTED);
        }

        将WIFI状态更新为DISCONNECTED：

        private boolean setNetworkDetailedState(NetworkInfo.DetailedState state) {
            if (state != mNetworkInfo.getDetailedState()) {
                //将DISCONNECTED状态更新到WIFI的NetworkAgent中
                mNetworkInfo.setDetailedState(state, null, mWifiInfo.getSSID());
                if (mNetworkAgent != null) {
                    //将NetworkAgent更新到ConnectivityService中
                    mNetworkAgent.sendNetworkInfo(mNetworkInfo);
                }
                return true;
            }
            return false;
        }

        我们看到，最终通过sendNetworkInfo方法将最新的NetworkInfo更新到NetworkAgent中：

        @NetworkAgent.java
        public void sendNetworkInfo(NetworkInfo networkInfo) {
            queueOrSendMessage(EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED, new NetworkInfo(networkInfo));
        }

        与sendNetworkScore类似，NetworkAgent也将把最新的NetworkInfo通过AsyncChannel消息同步到ConnectivityService中：

        @ConnectivityService.java
        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
            public void handleMessage(Message msg) {
                NetworkInfo info;
                switch (msg.what) {
                    case NetworkAgent.EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED: {
                      NetworkAgentInfo nai = mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo);
                      info = (NetworkInfo) msg.obj;
                      updateNetworkInfo(nai, info);
                      break;
                  }
                }
            }
        }

        ConnectivityService通过updateNetworkInfo来更新NetworkInfo：

        private void updateNetworkInfo(NetworkAgentInfo networkAgent, NetworkInfo newInfo) {
            NetworkInfo.State state = newInfo.getState();
            NetworkInfo oldInfo = null;
            synchronized (networkAgent) {
                oldInfo = networkAgent.networkInfo;
                networkAgent.networkInfo = newInfo;
            }
            if (state == NetworkInfo.State.CONNECTED && !networkAgent.created) {
                //网络连接上
                networkAgent.created = true;
                updateLinkProperties(networkAgent, null);
                notifyNetworkCallbacks(networkAgent, ConnectivityManager.CALLBACK_PRECHECK);
                networkAgent.networkMonitor.sendMessage(NetworkMonitor.CMD_NETWORK_CONNECTED);
                rematchNetworkAndRequests(networkAgent, false);
            } else if (state == NetworkInfo.State.DISCONNECTED || state == NetworkInfo.State.SUSPENDED) {
                //网络断开
                networkAgent.asyncChannel.disconnect();
            }
        }

        在这里我们看到，updateNetworkInfo的方法中将会对最新状态进行分类，如果是连接状态，则会触发rematchNetworkAndRequests，这个过程将会和上面直接更新分值的过程一致，而如果是断开状态，则直接把AsyncChannel通道断开即可，此时将会在ConnectivityService中收到CMD_CHANNEL_DISCONNECTED的消息：

        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
            public void handleMessage(Message msg) {
                NetworkInfo info;
                switch (msg.what) {
                    case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_DISCONNECTED: {
                        handleAsyncChannelDisconnected(msg);
                        break;
                    }
                }
            }
        }

        然后进入handleAsyncChannelDisconnected方法：

        private void handleAsyncChannelDisconnected(Message msg) {
            NetworkAgentInfo nai = mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo);
            if (nai != null) {
                //删掉当前NetworkAgent对象
                mNetworkAgentInfos.remove(msg.replyTo);
                final ArrayList toActivate = new ArrayList();
                for (int i = 0; i < nai.networkRequests.size(); i++) {
                    NetworkRequest request = nai.networkRequests.valueAt(i);
                    NetworkAgentInfo currentNetwork = mNetworkForRequestId.get(request.requestId);
                    if (currentNetwork != null && currentNetwork.network.netId == nai.network.netId) {
                        mNetworkForRequestId.remove(request.requestId);
                        //将0分更新到各个NetworkFactory中
                        sendUpdatedScoreToFactories(request, 0);
                    }
                }
            }
        }

        在这里，由于当前连接是断开状态，因此其分值必然为0，这样就把他的0分值通知到各个NetworkFactory中，由NetworkFactory判断是否需要开启自己的网络。
        也就是说，无论是直接更新NetworkAgent中的分数，还是更新NetworkAgent的状态，最终都会触发NetworkFactory中的评分机制。