android之MTP框架和流程分析
概要
本文的目的是介绍Android系统中MTP的一些相关知识。主要的内容包括：
第1部分 MTP简介
对Mtp协议进行简单的介绍。
第2部分 MTP框架
介绍Android系统下MTP的框架。
第3部分 MTP启动流程
详细分析MTP服务的启动流程，包括Java层, JNI层, kernel相关知识的介绍。
第4部分 MTP协议之I->R流程
以"PC中打开一个MTP上的文件(读取文件内容)"为例，来对"MTP协议中Initiator到Reponser的流程"进行说明。
第5部分 MTP协议之R->I流程
以"Android设备中将一个文件拷贝到其他目录"来对"MTP协议中Reponser到Initiator的流程"进行说明。
注意：本文的MTP分析的软件环境Android 4.3 + Kernel 3.0！
转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3474206.html
第1部分 MTP简介
MTP，全称是Media Transfer Protocol（媒体传输协议）。它是微软的一个为计算机和便携式设备之间传输图像、音乐等所定制的协议。
Android从3.0开始支持MTP。MTP的应用分两种角色，一个是作为Initiator，另一个作为Responder。以"Android平板电脑"连接"PC"为例，他们的关系如图1-01所示。
Initiator—— 在MTP中所有的请求都有Initiator发起。例如，PC请求获取Android平板电脑上的文件数据。
Responder—— 它会处理Initiator的请求；除此之外，Responder也会发送Event事件。
图1-01
注意：关于MTP的详细规格请参考《MTP_Specification_V1.0》！
第2部分 MTP框架
Android中MTP的框架如图2-01所示：
图2-01
说明：
在Kernel层，USB驱动负责数据交换，而MTP驱动负责和上层进行通信，同时也和USB驱动进行通信。
(01)USB驱动负责数据交换，是指Android设备和PC通过USB数据线连接之后，实际的数据交换是经过USB数据线发送给USB驱动的。
(02)对于"MTP请求"而言，MTP驱动会从USB驱动中解析出的MTP请求数据，然后传递给上层。而对于上层传来的"MTP反馈"，MTP驱动也会将反馈内容打包好之后，通过传递给USB驱动。
在JNI层，MtpServer会不断地监听Kernel的消息"MTP请求"，并对相应的消息进行相关处理。同时，MTP的Event事件也是通过MtpServer发送给MTP驱动的。MtpStorage对应一个"存储单元"；例如，SD卡就对应一个MtpStorage。MtpPacket和MtpEventPacket负责对MTP消息进行打包。android_mtp_MtpServer是一个JNI类，它是"JNI层的MtpServer 和 Java层的MtpServer"沟通的桥梁。android_mtp_MtpDatabase也是一个JNI类，JNI层通过它实现了对MtpDatabase(Framework层)的操作。
在Framework层，MtpServer相当于一个服务器，它通过和底层进行通信从而提供了MTP的相关服务。MtpDatabase充当着数据库的功能，但它本身并没有数据库对数据进行保存，本质上是通过MediaProvider数据库获取所需要的数据。MtpStorage对应一个"存储单元"，它和"JNI层的MtpStorage"相对应。
在Application层，MtpReceiver负责接收广播，接收到广播后会启动/关闭MtpService；例如，MtpReceiver收到"Android设备 和 PC连上"的消息时，会启动MtpService。MtpService的作用是提供管理MTP的服务，它会启动MtpServer，以及将本地存储内容和MTP的内容同步。MediaProvider在MTP中的角色，是本地存储内容查找和本地内容同步；例如，本地新增一个文件时，MediaProvider会通知MtpServer从而进行MTP数据同步。
第3部分 MTP启动流程
该部分对MTP服务的启动流程进行详细介绍。我们先通过时序图对MTP启动流程有个整体印象，然后再通过代码进行详细分析。其中，涉及的内容，包括Java层、JNI层和Kernel。
MTP服务启动时，Java层的程序流程如下图3-01所示。
图3-01
说明：MTP服务启动的触发事件是"PC和Android设备建立MTP连接"。当她们建立MTP连接时，USB驱动将产生USB连接消息，并最终通知UsbManager。UsbManager发出广播，并且广播被MtpReceiver收到；MtpReceiver收到广播后会启动MtpService，同时通知MediaProvider。MediaProvider会与MtpService绑定，若Android设备中的文件结构有变化(如"新键文件")，MediaProvider则会通知MtpService。MtpService启动后会创建MtpDatabase；之后，还会创建MtpServer，MtpServer会和MtpDatabase关联。然后，MtpService会遍历本地的存储设备，并建立相应的MtpStorage，并将该MtpStorage添加到MtpDatabase和MtpServer中。最后，MtpService会启动MtpServer。
MTP服务启动时，JNI层的程序流程如下图3-02所示。
图3-02
说明： 前面说过MtpService启动后会先后创建MtpDatabase对象和MtpServer对象(Java层)，然后启动MtpServer(Java层)。
在创建MtpDatabase对象时，会通过native_setup()调用JNI本地方法。目的是进行初始化，为后面的MtpServer调用做准备。
在创建MtpServer对象(Java层)时，会通过native_setup()调用JNI本地方法。在本地方法中，打开MTP驱动创建的文件节点"/dev/mtp_usb"，并会获取MyMtpDatabase对象，然后创建"MtpServer对象(JNI层)"。
在启动MtpServer线程时，会对应的执行MtpServer(JNI层)的run()方法。MtpServer(JNI层)的run()中会不断的从"/dev/mtp_usb"中读取数据，并进行相应的处理。
涉及到的主要文件的路径：
packages/providers/MediaProvider/src/com/android/providers/media/MtpReceiver.java packages/providers/MediaProvider/src/com/android/providers/media/MtpService.java packages/providers/MediaProvider/src/com/android/providers/media/MediaProvider.java frameworks/base/media/java/android/mtp/MtpServer.java frameworks/base/media/java/android/mtp/MtpDatabase.java frameworks/base/media/java/android/mtp/MtpStorage.java frameworks/base/media/jni/android_mtp_MtpServer.cpp frameworks/base/media/jni/android_mtp_MtpDatabase.cpp frameworks/av/media/mtp/MtpServer.h frameworks/av/media/mtp/MtpServer.cpp frameworks/av/media/mtp/MtpDatabase.h
接下来，通过代码对MTP的服务启动的各个流程进行分析
1 USB_STATE广播
USB_STATE广播，即"android.hardware.usb.action.USB_STATE"广播。它是在USB连上/断开时，由UsbManager发出的广播；MtpReceive会接收该广播并进行处理。
例如，当"Android设备"和"PC"通过USB连接时，MtpReceiver会接收到USB_STATE广播，并判断"USB是不是连上，MTP是不是Enable状态"从而决定是否启动MtpService。
1.1 MtpReceiver监听广播的注册
MtpReceiver.java在它对应的manifest中注册监听"android.intent.action.BOOT_COMPLETED" 和 "android.hardware.usb.action.USB_STATE" 监听。
packages/providers/MediaProvider/AndroidManifest.xml中的源码如下：
1 <receiver android:name=".MtpReceiver"> 2 <intent-filter> 3 <action android:name="android.intent.action.BOOT_COMPLETED" /> 4 intent-filter> 5 <intent-filter> 6 <action android:name="android.hardware.usb.action.USB_STATE" /> 7 intent-filter> 8 receiver>
说明：
这是采用静态方式注册的广播，经过上面的注册之后，MtpReceiver就可以接收"android.intent.action.BOOT_COMPLETED" 和 "android.hardware.usb.action.USB_STATE" 这两个广播了。
(01) "android.intent.action.BOOT_COMPLETED" -- 是Android设备开机完成后发出的广播。
MtpReceiver通过该广播，来处理开机时Android设备和PC就已经是连接状态的情况。
该字符串对应是frameworks/base/core/java/android/content/Intent.java中的ACTION_BOOT_COMPLETED变量，源码如下：
public static final String ACTION_BOOT_COMPLETED = "android.intent.action.BOOT_COMPLETED";
(02) "android.hardware.usb.action.USB_STATE" -- 是USB连接状态发生变化时产生的广播。
MtpReceiver通过该广播，来处理Android设备和PC之间通过USB线热插拔的情况。
该字符串对应是frameworks/base/core/java/android/hardware/usb/UsbManager.java中的ACTION_USB_STATE变量，源码如下：
public static final String ACTION_USB_STATE = "android.hardware.usb.action.USB_STATE";
1.2 MtpReceiver对广播的处理
MtpReceiver对广播的处理在MtpReceiver.java中实现，源码如下：
1 public void onReceive(Context context, Intent intent) { 2 final String action = intent.getAction(); 3 if (Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED.equals(action)) { 4 final Intent usbState = context.registerReceiver( 5 null, new IntentFilter(UsbManager.ACTION_USB_STATE)); 6 if (usbState != null) { 7 handleUsbState(context, usbState); 8 } 9 } else if (UsbManager.ACTION_USB_STATE.equals(action)) { 10 handleUsbState(context, intent); 11 } 12 }
说明：
MtpReceiver的onReceive()中会处理Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED 和 UsbManager.ACTION_USB_STATE 这两个广播。
Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED 和 UsbManager.ACTION_USB_STATE 的处理流程一样，最终都是通过handleUsbState()来处理的。下面的是基于UsbManager.ACTION_USB_STATE广播。
当"Android设备"和"PC"连接时，Android系统会检测USB连接事件并发出UsbManager.ACTION_USB_STATE广播。MtpReceiver最终会调用handleUsbState()对该广播进行处理。
1.3 MtpReceiver的handleUsbState()
handleUsbState()也在MtpReceiver.java中实现，源码如下：
1 private void handleUsbState(Context context, Intent intent) { 2 Bundle extras = intent.getExtras(); 3 boolean connected = extras.getBoolean(UsbManager.USB_CONFIGURED); // 获取USB的连接状态 4 boolean mtpEnabled = extras.getBoolean(UsbManager.USB_FUNCTION_MTP); // 获取MTP的Enable状态 5 boolean ptpEnabled = extras.getBoolean(UsbManager.USB_FUNCTION_PTP); // 获取PTP的Enable状态 6 7 if (connected && (mtpEnabled || ptpEnabled)) { 8 // 如果USB是连接状态，并且“MTP或者PTP是Enable状态”就执行下面的代码 9 10 intent = new Intent(context, MtpService.class); 11 if (ptpEnabled) { 12 intent.putExtra(UsbManager.USB_FUNCTION_PTP, true); 13 } 14 // 启动MtpService服务 15 context.startService(intent); 16 // 通知MediaProvider，MTP已经连上。 17 context.getContentResolver().insert(Uri.parse( 18 "content://media/none/mtp_connected"), null); 19 } else { 20 // 结束MtpService服务 21 context.stopService(new Intent(context, MtpService.class)); 22 // 通知MediaProvider，MTP已经断开。 23 context.getContentResolver().delete(Uri.parse( 24 "content://media/none/mtp_connected"), null, null); 25 } 26 }
说明：
handleUsbState()会先获取"USB连接状态"，"MTP和PTP的Enable"状态。
如果USB是连上的，并且MTP或PTP是Enable，则启动MtpService，并通知MediaProvider。
否则的话，则终止MtpService，并通知MediaProvider。
小结：MtpReceiver会监听"Android设备开机完成广播" 和 "USB连接/断开广播"的处理。到收到广播时，会根据"USB的连接状态，MTP/PTP的Enable状态"决定对MTP的处理。如果是连上状态，而且MTP服务是Enable的，则启动MtpService服务；并且通知MediaProvider。
2 startService()
在"Android设备与PC连上，并且MTP是Enable"的情况下，MtpService会被启动。在"Android设备与PC断开"时，MtpService会被终止。
MtpService的作用是提供管理MTP的服务。例如，MtpService启动时，它会遍历Android设备上所有的存储设备，如果该存储设备是挂载的，则创建该存储设备对应的MtpStorage对象，并将该MtpStorage对象添加到MtpDatabase和MtpServer中。在Android设备中存储结构发生变化时，会收到MediaProvider发来的消息，进而将消息转发给MtpServer，进行MTP同步。
下面，通过代码对MtpService进行介绍。
2.1 创建MtpService
MtpService继承于Service，这意味着它是一个服务。根据服务的执行流程，MtpService在创建后会执行onCreate()函数。
MtpService中onCreate()的源码如下：
1 public class MtpService extends Service { 2 3 @Override 4 public void onCreate() { 5 // 监听“屏幕解锁”广播 6 registerReceiver(mReceiver, new IntentFilter(Intent.ACTION_USER_PRESENT)); 7 8 // 获取StorageManager对象。根据静态工厂方法获取的。 9 mStorageManager = StorageManager.from(this); 10 synchronized (mBinder) { 11 // 根据“屏幕锁定与否”来启动/禁用Mtp功能。 12 // 如果是当前用户在设定了屏幕解锁密码的情况下锁屏，则禁用Mtp功能。 13 updateDisabledStateLocked(); 14 // 监听“存储设备的挂载/卸载等广播事件”。 15 mStorageManager.registerListener(mStorageEventListener); 16 // 遍历“Android设备”上所有存储设备。 17 // 如果该存储设备是“挂载状态(MEDIA_MOUNTED)”，则通过Mtp锁定该存储设备； 18 // 这里的Mtp锁定，是指Mtp能识别到该存储设备，并将该存储设备映射到PC上。 19 StorageVolume[] volumes = mStorageManager.getVolumeList(); 20 mVolumes = volumes; 21 for (int i = 0; i < volumes.length; i++) { 22 String path = volumes[i].getPath(); 23 String state = mStorageManager.getVolumeState(path); 24 if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)) { 25 volumeMountedLocked(path); 26 } 27 } 28 } 29 } 30 31 ... 32 }
说明：
(01) 如果当前用户在设定了"屏幕锁定密码"的情况下将Android设备锁屏，此时MTP功能是被禁用掉的。
updateDisabledStateLocked()的作用，就是处理这种情况的。如果"用户不是当前用户" 或者 "用户在设定了'屏幕锁定密码'的情况下将Android设备锁屏"；此时MTP功能都是被禁用了的。
mReceiver是处理解锁的广播。当屏幕锁解除之后，MTP又能恢复正常工作！
(02) MTP是将Android设备的存储设备映射到PC上。因此，Android设备上的存储设备如果被用户卸载掉的话，要通知PC；而mStorageEventListener就是来监听"Android设备上的存储设备的挂载/卸载状态"的。
2.2 volumeMountedLocked()
volumeMountedLocked()在MtpService.java中实现，源码如下：
1 private void volumeMountedLocked(String path) { 2 // 忽略“U盘” 3 if(MediaProvider.UDISK_MOUNT_POINT.equals(path)) 4 return; 5 // 在所有的存储设备中遍历，找出该“path对应的存储设备”，并将它添加到mVolumeMap中。 6 for (int i = 0; i < mVolumes.length; i++) { 7 StorageVolume volume = mVolumes[i]; 8 if (volume.getPath().equals(path)) { 9 long reserveSpace = volume.getMtpReserveSpace() * 1024 * 1024; 10 if(path.equals(MediaProvider.LOCAL_MOUNT_POINT)) 11 volume.setStorageId(0); 12 else if(path.equals(MediaProvider.UDISK_MOUNT_POINT)){ 13 volume.setStorageId(2); 14 }else{ 15 volume.setStorageId(1); 16 } 17 mVolumeMap.put(path, volume); 18 if (!mMtpDisabled) { 19 if (volume.isPrimary() || !mPtpMode) { 20 addStorageLocked(volume); 21 } 22 } 23 break; 24 } 25 } 26 }
说明：
虽然 volumeMountedLocked()调用addStorageLocked()。但此时没有进行实质性的动作，真正映射的工作是在onStartCommand()中完成的，即在服务启动之后完成的。
2.3 onStartCommand()
由于MtpService是"Started Service"类型的服务，而不是"Bound Service"。所以，MtpService启动之后会执行onStartCommand()。
MtpService.java中onStartCommand()的源码如下：
1 public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { 2 synchronized (mBinder) { 3 // 根据“屏幕锁定与否”来启动/禁用Mtp功能。 4 // 如果是当前用户在设定了屏幕解锁密码的情况下锁屏，则禁用Mtp功能。 5 updateDisabledStateLocked(); 6 mPtpMode = (intent == null ? false 7 : intent.getBooleanExtra(UsbManager.USB_FUNCTION_PTP, false)); 8 String[] subdirs = null; 9 if (mPtpMode) { 10 // PTP模型才执行到这里。 11 int count = PTP_DIRECTORIES.length; 12 subdirs = new String[count]; 13 for (int i = 0; i < count; i++) { 14 File file = 15 Environment.getExternalStoragePublicDirectory(PTP_DIRECTORIES[i]); 16 // make sure this directory exists 17 file.mkdirs(); 18 subdirs[i] = file.getPath(); 19 } 20 } 21 // 获取“主存储分区”。 22 final StorageVolume primary = StorageManager.getPrimaryVolume(mVolumes); 23 // 新建MtpDatabase对象 24 mDatabase = new MtpDatabase(this, MediaProvider.LOCAL_VOLUME, 25 primary.getPath(), subdirs); 26 manageServiceLocked(); 27 } 28 29 return START_STICKY; 30 }
说明：onStartCommand()中创建了mDatabase对象，然后调用manageServiceLocked()。
2.4 manageServiceLocked()
该函数在MtpService.java中实现，源码如下：
1 private void manageServiceLocked() { 2 // 是不是当前用户 3 final boolean isCurrentUser = UserHandle.myUserId() == ActivityManager.getCurrentUser(); 4 if (mServer == null && isCurrentUser) { 5 // 新建mServer对象 6 mServer = new MtpServer(mDatabase, mPtpMode); 7 // 如果MTP没被禁用调，则调用addStorageDevicesLocked() 8 if (!mMtpDisabled) { 9 addStorageDevicesLocked(); 10 } 11 // 启动MtpServer 12 mServer.start(); 13 } else if (mServer != null && !isCurrentUser) { 14 mServer = null; 15 } 16 }
说明：manageServiceLocked()会新建MtpServer对象，在通过addStorageDevicesLocked()将存储设备添加到Mtp上之后，再启动MtpServer。MtpService会启动一个线程用于管理Android设备和PC之间的通信，它也会"将通过addStorageDevicesLocked()添加的存储设备"映射到PC上。
2.5 addStorageDevicesLocked()
该函数在MtpService.java中实现，源码如下：
1 private void addStorageDevicesLocked() { 2 if (mPtpMode) { 3 final StorageVolume primary = StorageManager.getPrimaryVolume(mVolumes); 4 final String path = primary.getPath(); 5 if (path != null) { 6 String state = mStorageManager.getVolumeState(path); 7 if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)) { 8 addStorageLocked(mVolumeMap.get(path)); 9 } 10 } 11 } else { 12 // 如果是MTP模式，则调用addStorageLocked()，mVolumeMap中的存储设备添加到Mtp中。 13 for (StorageVolume volume : mVolumeMap.values()) { 14 addStorageLocked(volume); 15 } 16 } 17 }
说明： 如果是MTP模式，则调用addStorageLocked()，mVolumeMap中的存储设备添加到Mtp中。mVolumeMap在volumeMountedLocked()中已经被初始化，它保存的是挂载状态的存储设备。
2.6 addStorageLocked()
该函数在MtpService.java中实现，源码如下：
1 该函数在MtpService.java中实现，源码如下： 2 private void addStorageLocked(StorageVolume volume) { 3 // 忽略 “volume为空” 或者 “volume是u盘”的情况 4 if(volume != null && MediaProvider.UDISK_MOUNT_POINT.equals(volume.getPath())) 5 return; 6 // 新建该“存储设备”对应的MtpStorage，并将该“存储设备”添加到哈希表mStorageMap中。 7 MtpStorage storage = new MtpStorage(volume, getApplicationContext()); 8 String path = storage.getPath(); 9 mStorageMap.put(path, storage); 10 11 // 将storage添加到mDatabase中 12 if (mDatabase != null) { 13 mDatabase.addStorage(storage); 14 } 15 // 将storage添加到mServer中 16 if (mServer != null) { 17 mServer.addStorage(storage); 18 } 19 }
小结：
MtpService服务的主要工作是搜索出Android设备上所有"挂载"的存储设备，然后根据这些挂载的存储设备分别创建MtpStorage对象；随后，将MtpStorage对象添加到MtpDatabase中进行数据转换和同步，同时也将MtpStorage添加MtpServer，随后的"Android设备和PC之间的通信和数据同步等工作"就交由MtpServer主导进行。
3 insert("mtp_connected")
MtpReceiver在handleUsbState()通过insert()将消息上报给MediaProvider。
3.1 MediaProvider静态注册块
MediaProvider在静态块中添加了对"mtp_connected"事件的监听。源码如下：
1 static 2 { 3 ... 4 5 URI_MATCHER.addURI("media", "*/mtp_connected", MTP_CONNECTED); 6 7 ... 8 }
3.2 MediaProvider中的insert()
当MtpReceiver给MediaProvider发出"插入的mtp_connected"消息时，MediaProvider会执行insert()函数。源码如下：
1 @Override 2 public Uri insert(Uri uri, ContentValues initialValues) { 3 int match = URI_MATCHER.match(uri); 4 5 ArrayListnotifyRowIds = new ArrayList (); 6 Uri newUri = insertInternal(uri, match, initialValues, notifyRowIds); 7 notifyMtp(notifyRowIds); 8 9 // we will signal instead after file transfer is successful. 10 if (newUri != null && match != MTP_OBJECTS) { 11 getContext().getContentResolver().notifyChange(uri, null); 12 } 13 return newUri; 14 }
说明：insert()会调用insertInternal()对消息进行处理。
3.3 MediaProvider中的insertInternal()
MediaProvider对插入消息的处理在insertInternal()中执行，它的源码如下：
1 private Uri insertInternal(Uri uri, int match, ContentValues initialValues, 2 ArrayListnotifyRowIds) { 3 ... 4 5 switch (match) { 6 case MTP_CONNECTED: 7 synchronized (mMtpServiceConnection) { 8 if (mMtpService == null) { 9 Context context = getContext(); 10 // 将MediaProvider和MtpService绑定。 11 context.bindService(new Intent(context, MtpService.class), 12 mMtpServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); 13 } 14 } 15 break; 16 ... 17 } 18 19 ... 20 }
说明：insertInternal()会调用bindService()将MediaProvider和MtpService绑定。
4 bindService()
在MediaProvider的insertInternal()中会调用bindService()，而bindService()则会将MediaProvider和MtpService绑定。
而之所以要绑定，是为了将实现MTP同步。例如，当Android设备上新建一个文件时，最终后同步到MediaProvider数据库中；而MediaProvider数据库看同步完成之后，会发送消息给MtpService通知它进行MTP的同步。
小结：MediaProvider在MtpService启动时和MtpService绑定，在MtpService终止时解除绑定。而绑定的目的是为了实现MTP同步功能。
5 mDatabase=new MtpDatabase()
在MtpService的onStartCommand()中，会通过new MtpDatabase()创建MtpDatabase对象。
MtpDatabase在MTP中，充当着数据库的功能。但它本身并没有数据库对数据进行保存，本质上是通过MediaProvider数据库获取所需要的数据。例如，当在PC上，需要读取某个文件时，MtpDatabase会在MediaProvider数据库中查询出文件的相关信息(包括文件名、大小、扩展名等)；然后将这些信息交给MtpServer，MtpServer将消息传递给JNI，在JNI中会通过文件名打开，然后再文件句柄等信息传递给Kernel；Kernel根据文件句柄读取文件信息，并传给PC。
下面，通过代码查看以下MtpDatabase的流程。先看MtpDatabase构造函数，源码如下：
1 public class MtpDatabase { 2 3 public MtpDatabase(Context context, String volumeName, String storagePath, 4 String[] subDirectories) { 5 // 调用JNI函数 6 native_setup(); 7 8 // 初始化 9 mContext = context; 10 mPackageName = context.getPackageName(); 11 mMediaProvider = context.getContentResolver().acquireProvider("media"); 12 mVolumeName = volumeName; 13 mMediaStoragePath = storagePath; 14 mObjectsUri = Files.getMtpObjectsUri(volumeName); 15 mMediaScanner = new MediaScanner(context); 16 17 mSubDirectories = subDirectories; 18 19 ... 20 21 // 初始化设备属性，将其保存到SharedPreferences中 22 initDeviceProperties(context); 23 } 24 25 ... 26 }
说明：MtpDatabase的构造函数主要进行的是初始化工作，它首先会调用native_setup()。
5.1 native_setup()
native_setup()在MtpDatabase.java中是一个本地方法。它的相关定义如下：
1 static { 2 System.loadLibrary("media_jni"); 3 } 4 private native final void native_setup();
说明：
从中可以看出native_setup()的实现在libmedia_jni.so中，准确的说是在android_mtp_MtpDatabase.cpp中的注册。相关的代码如下：
1 static JNINativeMethod gMtpDatabaseMethods[] = { 2 {"native_setup", "()V", (void *)android_mtp_MtpDatabase_setup}, 3 {"native_finalize", "()V", (void *)android_mtp_MtpDatabase_finalize}, 4 };
从中，我们看出，native_setup()实际上是和JNI中的android_mtp_MtpDatabase_setup()对应。android_mtp_MtpDatabase_setup()的源码如下：
1 static void android_mtp_MtpDatabase_setup(JNIEnv *env, jobject thiz) 2 { 3 // 新建MyMtpDatabase对象database 4 MyMtpDatabase* database = new MyMtpDatabase(env, thiz); 5 // 将database对象保存“field_context”域中。 6 env->SetIntField(thiz, field_context, (int)database); 7 checkAndClearExceptionFromCallback(env, __FUNCTION__); 8 }
说明：
android_mtp_MtpDatabase_setup()会创建一个MyMtpDatabase对象，并将该对象保存"field_context"域中。这个被保存的MyMtpDatabase对象在后面会被用到。
5.2 database=new MyMtpDatabase()
MyMtpDatabase位于"JNI层"，它与"Java层的MtpDatabase"对应。MTP通过调用MyMtpDatabase的接口，给Java层的MtpDatabase发送消息；从而进行相关MTP数据的收集。
小结：MtpDatabase的相当于MTP的数据库。在MtpDatabase的创建过程中，它最终会调用JNI本地方法，创建一个MyMtpDatabase对象，并将该对象保存在域field_context中。MTP通过调用保存在field_context域中的MyMtpDatabase对象，从而调用MtpDatabase，进而获取相关的数据。
6 mServer=new MtpServer()
MtpServer是一个实现Runnable接口，它相当于一个线程；并且在MtpService中被启动。
MtpServer在MTP的Framework层中，充当着服务器的角色。例如，当MTP服务启动时，它会通知底层；当Android设备中新增文件时，它会收到MtpService的消息，并将该消息转发给底层。
MtpServer的构造函数源码如下：
1 public class MtpServer implements Runnable { 2 public MtpServer(MtpDatabase database, boolean usePtp) { 3 native_setup(database, usePtp); 4 } 5 6 ... 7 }
说明：MtpServer实现了Runnable接口，在它的构造函数中，它会调用native_setup()本地方法。在MtpServer中，声明了许多native方法，它们的相关代码如下：
1 static { 2 System.loadLibrary("media_jni"); 3 } 4 private native final void native_setup(MtpDatabase database, boolean usePtp); 5 private native final void native_run(); 6 private native final void native_cleanup(); 7 private native final void native_send_object_added(int handle); 8 private native final void native_send_object_removed(int handle); 9 private native final void native_add_storage(MtpStorage storage); 10 private native final void native_remove_storage(int storageId);
6.1 native_setup()
MtpServer中的native方法在android_mtp_MtpServer.cpp中注册，注册表格如下：
1 static JNINativeMethod gMethods[] = { 2 {"native_setup", "(Landroid/mtp/MtpDatabase;Z)V", 3 (void *)android_mtp_MtpServer_setup}, 4 {"native_run", "()V", (void *)android_mtp_MtpServer_run}, 5 {"native_cleanup", "()V", (void *)android_mtp_MtpServer_cleanup}, 6 {"native_send_object_added", "(I)V", (void *)android_mtp_MtpServer_send_object_added}, 7 {"native_send_object_removed", "(I)V", (void *)android_mtp_MtpServer_send_object_removed}, 8 {"native_add_storage", "(Landroid/mtp/MtpStorage;)V", 9 (void *)android_mtp_MtpServer_add_storage}, 10 {"native_remove_storage", "(I)V", (void *)android_mtp_MtpServer_remove_storage}, 11 };
从中，我们直到native_setup()实际上是与android_mtp_MtpServer_setup()对应。
android_mtp_MtpServer_setup()的源码如下：
1 static void android_mtp_MtpServer_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject javaDatabase, jboolean usePtp) 2 { 3 // 打开文件“/dev/mtp_usb” 4 int fd = open("/dev/mtp_usb", O_RDWR); 5 if (fd >= 0) { 6 // 根据“fd”和“MtpDatabase”创建MtpServer对象server 7 MtpServer* server = new MtpServer(fd, getMtpDatabase(env, javaDatabase), 8 usePtp, AID_MEDIA_RW, 0664, 0775); 9 // 将server对象保存到“field_MtpServer_nativeContext”域中。 10 env->SetIntField(thiz, field_MtpServer_nativeContext, (int)server); 11 } else { 12 ALOGE("could not open MTP driver, errno: %d", errno); 13 } 14 }
说明：
(01) fd是文件"/dev/mtp_usb"的句柄。实际上，MTP是通过"/dev/mtp_usb"去监听PC的请求和向PC发送数据的。
(02) getMtpDatabase(env, javaDatabase)返回的是MtpDatabase对象。
(03) 根据fd和getMtpDatabase()返回的MtpDatabase对象，创建server对象；然后通过SetIntFiel()将server对象保存到field_MtpServer_nativeContext这个域中。
6.2 fd = open("/dev/mtp_usb")
android_mtp_MtpServer_setup()会打开"/dev/mtp_usb"文件。在MTP中，MtpServer会不断的从"/dev/mtp_usb"去读取数据来监听PC的请求；同时，数据反馈和其他事件也是通过"/dev/mtp_usb"去反馈给Kernel的。
6.3 getMtpDatabase()
该函数在android_mtp_MtpDatabase.cpp中实现，源码如下：
1 MtpDatabase* getMtpDatabase(JNIEnv *env, jobject database) { 2 return (MtpDatabase *)env->GetIntField(database, field_context); 3 }
说明：field_context在前面介绍的"android_mtp_MtpDatabase_setup()"中被初始化。所以，这里实际上返回的是MyMtpDatabase对象。
6.4 new MtpServer(fd, ...)
MtpServer的构造函数在MtpServer.cpp中实现，源码如下：
MtpServer::MtpServer(int fd, MtpDatabase* database, bool ptp, int fileGroup, int filePerm, int directoryPerm) : mFD(fd), mDatabase(database), mPtp(ptp), mFileGroup(fileGroup), mFilePermission(filePerm), mDirectoryPermission(directoryPerm), mSessionID(0), mSessionOpen(false), mSendObjectHandle(kInvalidObjectHandle), mSendObjectFormat(0), mSendObjectFileSize(0) {}
说明：
其中比较重要的两则信息：(01) mFD是"/dev/mtp_usb"的文件句柄。 (02) mDatabase是上一步getMtpDatabase()返回的MtpDatabase对象。
7 storage = new MtpStorage()
一个MtpStorage对象代表一个MTP存储单元。当Android设备和PC连上时，可能有几个存储单元：例如，内部存储分区，SD卡分区等。
MtpStorage的构造函数如下：
1 public class MtpStorage { 2 private final int mStorageId; 3 private final String mPath; 4 private final String mDescription; 5 private final long mReserveSpace; 6 private final boolean mRemovable; 7 private final long mMaxFileSize; 8 9 public MtpStorage(StorageVolume volume, Context context) { 10 // 存储设备ID 11 mStorageId = volume.getStorageId(); 12 // 对应“Android设备”上的存储路径 13 mPath = volume.getPath(); 14 // 描述 15 mDescription = context.getResources().getString(volume.getDescriptionId()); 16 // (对MTP而言)可用空间 17 mReserveSpace = volume.getMtpReserveSpace() * 1024L * 1024L; 18 // 是否可移除 19 mRemovable = volume.isRemovable(); 20 // 最大文件大小。(0表示无限制) 21 mMaxFileSize = volume.getMaxFileSize(); 22 } 23 24 ... 25 }
8 mDatabase.addStorage(storage)
MtpDatabase.java中addStorage()的源码如下：
public void addStorage(MtpStorage storage) { mStorageMap.put(storage.getPath(), storage); } public void removeStorage(MtpStorage storage) { mStorageMap.remove(storage.getPath()); }
说明：mStorageMap是个HashMap对象。此处，addStorage()的作用就是将"存储设备的信息保存到哈希表中"。当该存储设备被卸载时，会调用MtpDatabase.java的removeStorage()，进而从mStorageMap中删除相应的存储设备。
9 mServer.addStorage(storage)
mServer.addStorage(storage) 会对应执行MtpServer.java中的addStorage()函数。源码如下：
1 public void addStorage(MtpStorage storage) { 2 native_add_storage(storage); 3 }
根据前面介绍的gMethods表格，我们知道native_add_storage()实际上是调用的android_mtp_MtpServer_add_storage()。
9.1 android_mtp_MtpServer_add_storage()
1 static void android_mtp_MtpServer_add_storage(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject jstorage) 2 { 3 Mutex::Autolock autoLock(sMutex); 4 5 // 获取MtpServer对象 6 MtpServer* server = getMtpServer(env, thiz); 7 if (server) { 8 // field_MtpStorage_storageId 和 “MtpStorage.java中的mStorageId” 对应 9 jint storageID = env->GetIntField(jstorage, field_MtpStorage_storageId); 10 // field_MtpStorage_path 和 “MtpStorage.java中的mPath” 对应 11 jstring path = (jstring)env->GetObjectField(jstorage, field_MtpStorage_path); 12 // field_MtpStorage_description 和 “MtpStorage.java中的mDescription” 对应 13 jstring description = (jstring)env->GetObjectField(jstorage, field_MtpStorage_description); 14 // field_MtpStorage_reserveSpace 和 “MtpStorage.java中的mReserveSpace” 对应 15 jlong reserveSpace = env->GetLongField(jstorage, field_MtpStorage_reserveSpace); 16 // field_MtpStorage_removable 和 “MtpStorage.java中的mRemovable” 对应 17 jboolean removable = env->GetBooleanField(jstorage, field_MtpStorage_removable); 18 // field_MtpStorage_maxFileSize 和 “MtpStorage.java中的mMaxFileSize” 对应 19 jlong maxFileSize = env->GetLongField(jstorage, field_MtpStorage_maxFileSize); 20 21 // 将“jstring类型的path”转换为“C语言中的char *类型” 22 const char *pathStr = env->GetStringUTFChars(path, NULL); 23 if (pathStr != NULL) { 24 // 获取“存储设备”的描述字符串 25 const char *descriptionStr = env->GetStringUTFChars(description, NULL); 26 if (descriptionStr != NULL) { 27 // 创建(MtpStorage.cpp)MtpStorage对象 28 MtpStorage* storage = new MtpStorage(storageID, pathStr, descriptionStr, 29 reserveSpace, removable, maxFileSize); 30 // 将该MtpStorage对象，添加到MtpServer中 31 server->addStorage(storage); 32 env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr); 33 env->ReleaseStringUTFChars(description, descriptionStr); 34 } else { 35 env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr); 36 } 37 } 38 } else { 39 ALOGE("server is null in add_storage"); 40 } 41 }
说明：
(01) getMtpServer()返回的是MtpServer对象。
(02) 通过GetIntField(), GetObjectField()等一系列操作，将相关的域分别和MtpStorage.java中的域对应起来。
(03) 创建MtpStorage对象。
(04) 通过addStorage()将MtpStorage对象，添加到MtpServer中。
9.2 server=getMtpServer()
getMtpServer()在android_mtp_MtpServer.cpp中实现，源码如下：
1 static inline MtpServer* getMtpServer(JNIEnv *env, jobject thiz) { 2 return (MtpServer*)env->GetIntField(thiz, field_MtpServer_nativeContext); 3 }
说明：getMtpServer()返回的是MtpServer对象。该对象，我们在前面介绍的"android_mtp_MtpServer_setup()"的初始化的。
9.3 storage=new MtpStorage()
在android_mtp_MtpServer_add_storage()中，我们通过GetIntField(),GetObjectField(), GetLongField()等方法获取"JNI中的域"对应的"MtpStoarge.java中的类成员"。下面以field_MtpStorage_storageId为例，简单说说"JNI中的域"是如何与"MtpStorage.java中的mStorageId"关联的。
首先，field_MtpStorage_storageId的值是在register_android_mtp_MtpServer()中初始化的。源码如下：
1 int register_android_mtp_MtpServer(JNIEnv *env) 2 { 3 jclass clazz; 4 5 // 找到java中“android.mtp.MtpStorage.java”包 6 clazz = env->FindClass("android/mtp/MtpStorage"); 7 ... 8 9 // 获取“MtpStorage.java中mStorageId”的fieldId，并保存到field_MtpStorage_storageId中 10 field_MtpStorage_storageId = env->GetFieldID(clazz, "mStorageId", "I"); 11 if (field_MtpStorage_storageId == NULL) { 12 ALOGE("Can't find MtpStorage.mStorageId"); 13 return -1; 14 } 15 16 .. 17 }
register_android_mtp_MtpServer()又是何时被调用的呢？
它是在android_media_MediaPlayer.cpp的JNI_OnLoad()中被调用的，而JNI_OnLoad是我们调用JNI对应的库时被JNI自动调用执行的。
1 jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) 2 { 3 ... 4 5 if (register_android_mtp_MtpServer(env) < 0) { 6 ALOGE("ERROR: MtpServer native registration failed"); 7 goto bail; 8 } 9 10 ... 11 }
由于在register_android_mtp_MtpServer()中，"MtpStorage.java中mStorageId"的已经保存field_MtpStorage_storageId中；
在android_mtp_MtpServer_add_storage()中，我们就可以通过env->GetIntField(jstorage, field_MtpStorage_storageId)来获取"MtpStorage.java中mStorageId"。
下面，我们看看MtpStorage.h(JNI层)中的成员如下：
1 class MtpStorage { 2 3 private: 4 MtpStorageID mStorageID; 5 MtpString mFilePath; 6 MtpString mDescription; 7 uint64_t mMaxCapacity; 8 uint64_t mMaxFileSize; 9 uint64_t mReserveSpace; 10 bool mRemovable; 11 12 ... 13 }
将MtpStroage.h(JNI层)中的成员和"前面介绍的MtpStroage.java的成员"进行对比，它们非常相似。实际上，MTP就是通过MtpStorage.cpp来获取MtpStorage.java的相关信息的。
9.4 server->addStorage(storage)
MtpServer.cpp中addStorage()的源码如下：
1 void MtpServer::addStorage(MtpStorage* storage) { 2 // 获取“信号量” 3 Mutex::Autolock autoLock(mMutex); 4 5 // mStorages是“MtpStorage的Vector容量对象”，相当于“MtpStorage的动态数组”。 6 mStorages.push(storage); 7 // 调用sendStoreAdded()通知PC，让PC通过MTP挂载该存储设备 8 sendStoreAdded(storage->getStorageID()); 9 }
说明：addStorage()的作用，就是将"输入参数storage"添加到"mStorages动态数组"中进行管理；然后，调用sendStoreAdded()告诉PC挂载该设备。下面看看sendStoreAdded()是如何处理的。
9.5 sendStoreAdded()
MtpServer.cpp中sendStoreAdded()的源码如下：
1 void MtpServer::sendStoreAdded(MtpStorageID id) { 2 sendEvent(MTP_EVENT_STORE_ADDED, id); 3 }
说明：
MTP_EVENT_STORE_ADDED是"MtpEventCode类型"的数组中的成员，而MtpEventCode是uint16_t类型。所以，MTP_EVENT_STORE_ADDED是一个"16位的无符号整型数"，它代表的是一个MTP事件指令ID。
9.6 sendEvent()
MtpServer.cpp中sendEvent()的源码如下：
1 void MtpServer::sendEvent(MtpEventCode code, uint32_t param1) { 2 if (mSessionOpen) { 3 mEvent.setEventCode(code); 4 mEvent.setTransactionID(mRequest.getTransactionID()); 5 mEvent.setParameter(1, param1); 6 int ret = mEvent.write(mFD); 7 ALOGV("mEvent.write returned %d\n", ret); 8 } 9 }
说明：
(01) mSessionOpen是"MTP会话是否打开的标记"。当PC和Android设备连上之后，PC会发送"打开会话指令"给Android设备从而开打会话；到PC和Android设备断开时，会话才结束。在打开会话时，会设置mSessionOpen为true。这也意味着，此时的mSessionOpen已经为true。
(02) mEvent是MtpEventPacket对象。而MtpEventPacket继承于MtpPacket，MtpEventPacket声明如下：
class MtpEventPacket : public MtpPacket {}
9.7 mEvent.write()
sendEvent()在执行mEvent.write()之前，会初始化mEvent对象。
9.7.1 setEventCode()
setEventCode()在MtpEventPacket.h中实现，源码如下：
inline void setEventCode(MtpEventCode code) { return setContainerCode(code); }
setContainerCode()在MtpPacket.cpp中实现，源码如下：
void MtpPacket::setContainerCode(uint16_t code) { putUInt16(MTP_CONTAINER_CODE_OFFSET, code); }
putUInt16()在MtpPacket.cpp中实现，源码如下：
void MtpPacket::putUInt16(int offset, uint16_t value) { mBuffer[offset++] = (uint8_t)(value & 0xFF); mBuffer[offset++] = (uint8_t)((value >> 8) & 0xFF); }
说明：
putUInt16()是"将16位的无符号整型数 写入 到缓冲中"。其中，mBuffer是"数据缓冲"。
综上所述，setEventCode(code)的作用就是将"消息的编码写入到缓冲"，等其他数据写入缓冲之后，再一起发送给PC。对于"添加存储设备而言"，Android设备发给PC的消息的编码就是MTP_EVENT_STORE_ADDED。
9.7.2 setTransactionID()
setTransactionID()在MtpPacket.cpp中实现，源码如下：
void MtpPacket::setTransactionID(MtpTransactionID id) { putUInt32(MTP_CONTAINER_TRANSACTION_ID_OFFSET, id); }
putUInt32()在MtpPacket.cpp中实现，源码如下：
void MtpPacket::putUInt32(int offset, uint32_t value) { mBuffer[offset++] = (uint8_t)(value & 0xFF); mBuffer[offset++] = (uint8_t)((value >> 8) & 0xFF); mBuffer[offset++] = (uint8_t)((value >> 16) & 0xFF); mBuffer[offset++] = (uint8_t)((value >> 24) & 0xFF); }
说明：
putUInt32()和putUInt16()作用类似，putUInt32()的作用是"将32位的无符号整型数 写入 到缓冲中"。其中，mBuffer是"数据缓冲"。
综上所述，setTransactionID()就是将"TransactionID写入到缓冲"。
9.7.3 setParameter()
setParameter()在MtpPacket.cpp中实现，源码如下：
1 void MtpPacket::setParameter(int index, uint32_t value) { 2 if (index < 1 || index > 5) { 3 ALOGE("index %d out of range in MtpPacket::setParameter", index); 4 return; 5 } 6 int offset = MTP_CONTAINER_PARAMETER_OFFSET + (index - 1) * sizeof(uint32_t); 7 if (mPacketSize < offset + sizeof(uint32_t)) 8 mPacketSize = offset + sizeof(uint32_t); 9 putUInt32(offset, value); 10 }
说明： setParameter()的作用是"将StorageID写入缓冲"，从而告诉PC操作哪个"存储设备"。
9.7.4 write()
write()在MtpEventPacket.cpp中实现，源码如下：
1 int MtpEventPacket::write(int fd) { 2 struct mtp_event event; 3 4 putUInt32(MTP_CONTAINER_LENGTH_OFFSET, mPacketSize); 5 putUInt16(MTP_CONTAINER_TYPE_OFFSET, MTP_CONTAINER_TYPE_EVENT); 6 7 // 将“缓冲”赋值给event.data 8 event.data = mBuffer; 9 event.length = mPacketSize; 10 // 通过“ioctl事件”将该消息发送给驱动，驱动再负责和PC通信。 11 int ret = ::ioctl(fd, MTP_SEND_EVENT, (unsigned long)&event); 12 return (ret < 0 ? ret : 0); 13 }
说明：
write()的作用，就是将打包好的消息发送给PC。write()的作用是将消息传递给Kernel，真正传递给PC是在Kernel的驱动中进行处理的。感兴趣的可以看看下面Kernel的write()介绍部分。
下面简单介绍下Kernel中write()是如何实现的。通过前面介绍的MTP架构图，我们知道：
(01) PC和Android设备是通过USB协议来进行MTP通信的。
注意：MTP协议除了USB之外，还可以通过BT等协议进行通信；这里只对USB进行说明。
(02) PC给Android设备发送消息时，PC会通过USB传输数据给内核。MTP驱动再从USB中读取出"PC传过来的消息"，然后写入到"/dev/mtp_usb"文件节点上。"/dev/mtp_usb"是MTP驱动对应的节点，在Linux中，一切都是文件；用户通过操作"/dev/mtp_usb"节点，就能读取出"PC发过来的消息"。
(03) Android设备给PC发送消息时，会向将信息写入到"/dev/mtp_usb"文件中。MTP驱动从"/dev/mtp_usb"中读取数据之后，再通过USB传给送PC。
一. MTP驱动注册
MTP驱动文件是drivers/usb/gadget/f_mtp.c。它通过下面的代码会映射到文件节点"/dev/mtp_usb"中。
1 static const char mtp_shortname[] = "mtp_usb"; 2 3 static const struct file_operations mtp_fops = { 4 .owner = THIS_MODULE, 5 .read = mtp_read, 6 .write = mtp_write, 7 .unlocked_ioctl = mtp_ioctl, 8 .open = mtp_open, 9 .release = mtp_release, 10 }; 11 12 static struct miscdevice mtp_device = { 13 .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, 14 .name = mtp_shortname, 15 .fops = &mtp_fops, 16 }; 17 18 static int mtp_setup(void) 19 { 20 ... 21 22 ret = misc_register(&mtp_device); 23 24 ... 25 }
说明：
(01) misc_register(&mtp_device)会将MTP注册到虚拟文件系统"/dev"中，而对应的注册的文件节点的名称是"mtp_usb"，即完成的节点是"/dev/mtp_usb"。
(02) 用户空间操作节点"/dev/mtp_usb"就是调用MTP驱动中file_operations中的相关函数。
例如，用户空间通过read()去读取"/dev/mtp_usb"，实际上调用内核空间的是mtp_read()；用户空间通过write()去写"/dev/mtp_usb"，实际上调用内核空间的是mtp_write()。
二. mtp_read()
该函数在f_mtp.c中实现，源码如下：
1 static ssize_t mtp_read(struct file *fp, char __user *buf, 2 size_t count, loff_t *pos) 3 { 4 // 从“USB”消息队列中中读取PC发给Android设备的请求，请求消息保存在req中。 5 ret = usb_ep_queue(dev->ep_out, req, GFP_KERNEL); 6 ... 7 8 // 等待cpu将工作队列(read_wq)上已有的消息处理完毕 9 ret = wait_event_interruptible(dev->read_wq, dev->rx_done); 10 ... 11 12 // 将“PC的请求数据(req->)”从“内核空间”拷贝到“用户空间” 13 if (copy_to_user(buf, req->buf, xfer)) 14 r = -EFAULT; 15 16 ... 17 }
说明：mtp_read()会通过USB读取"PC发给Android设备的请求"，获取到请求后，会通过copy_to_user()会将数据从"内核空间"拷贝到"用户空间"，这样用户就能在用户空间读取到该数据。
三. mtp_write()
1 static ssize_t mtp_write(struct file *fp, const char __user *buf, 2 size_t count, loff_t *pos) 3 { 4 5 while (count > 0 || sendZLP) { 6 7 // 将“用户空间”传来的消息(buf)拷贝到“内核空间”的req->buf中。 8 if (xfer && copy_from_user(req->buf, buf, xfer)) 9 ... 10 11 // 将打包好的消息req放到USB消息队列中。 12 ret = usb_ep_queue(dev->ep_in, req, GFP_KERNEL); 13 ... 14 } 15 16 ... 17 }
说明：mtp_write()会将"用户空间"发来的消息拷贝到"内核空间"，并将该消息打包；然后，将打包好的消息添加到USB消息队列中。USB驱动负责将消息队列中的消息传递给PC。
10 mServer.start()
MtpServer实际上是一个Runnable线程接口。在"MtpReceiver的handleUsbState()"中，初始化MtpServer之后，会启动MtpServer。
MtpServer中的run()方法如下：
@Override public void run() { native_run(); native_cleanup(); }
从中，我们发现run()实际上是调用的本地方法native_run()。
10.1 native_run()
根据前面的gMethods表格，我们知道native_run()对应JNI层的android_mtp_MtpServer_run()方法，它的源码如下：
1 static void android_mtp_MtpServer_run(JNIEnv *env, jobject thiz) 2 { 3 // 返回MtpServer对象 4 MtpServer* server = getMtpServer(env, thiz); 5 // 如果server不为NULL，则调用它的run()方法。 6 if (server) 7 server->run(); 8 else 9 ALOGE("server is null in run"); 10 }
说明：
(01) getMtpServer()返回的是MtpServer对象。这个前面已经介绍过！
(02) 调用MtpServer对象的run()方法。
10.2 run()
1 void MtpServer::run() { 2 // 将mFD赋值给fd，fd就是“/dev/mtp_usb”的句柄 3 int fd = mFD; 4 5 while (1) { 6 // 读取“/dev/mtp_usb” 7 int ret = mRequest.read(fd); 8 9 ... 10 // 获取“MTP操作码” 11 MtpOperationCode operation = mRequest.getOperationCode(); 12 MtpTransactionID transaction = mRequest.getTransactionID(); 13 14 ... 15 16 // 在handleRequest()中，根据读取的指令作出相应的处理 17 if (handleRequest()) { 18 ... 19 } 20 } 21 22 ... 23 }
说明：
run()会不断的从"/dev/mtp_usb"中读取数据。如果是有效的指令，则在handleRequest()作出相应的处理。
(01) mRequest是MtpRequestPacket对象，MtpRequestPacket是解析"PC请求指令"的类。
(02) handleRequest()是具体处理"MTP各个指令的类"。例如，PC获取Android设备的设备信息指令，是在handleRequest()中处理的。
10.3 while(1){...}
在run()中，会通过while(1)循环不断的"执行read()，从"/dev/mtp_usb中读取数据"；然后调用handleRequest()对数据进行处理"。
read()函数最终会调用到Kernel的mtp_read()，mtp_read()已经在前面介绍过了。
handleRequest()则是对读取出来的消息进行处理，它的源码如下：
1 bool MtpServer::handleRequest() { 2 Mutex::Autolock autoLock(mMutex); 3 4 MtpOperationCode operation = mRequest.getOperationCode(); 5 MtpResponseCode response; 6 7 mResponse.reset(); 8 9 if (mSendObjectHandle != kInvalidObjectHandle && operation != MTP_OPERATION_SEND_OBJECT) { 10 mSendObjectHandle = kInvalidObjectHandle; 11 } 12 13 switch (operation) { 14 case MTP_OPERATION_GET_DEVICE_INFO: 15 response = doGetDeviceInfo(); 16 break; 17 case MTP_OPERATION_OPEN_SESSION: 18 response = doOpenSession(); 19 break; 20 case MTP_OPERATION_CLOSE_SESSION: 21 response = doCloseSession(); 22 break; 23 ... 24 case MTP_OPERATION_GET_OBJECT: 25 response = doGetObject(); 26 break; 27 case MTP_OPERATION_SEND_OBJECT: 28 response = doSendObject(); 29 break; 30 ... 31 } 32 33 if (response == MTP_RESPONSE_TRANSACTION_CANCELLED) 34 return false; 35 mResponse.setResponseCode(response); 36 return true; 37 }
总结：在"PC和Android设备"连接后，MtpReceiver会收到广播。接着MtpReceiver会启动MtpService，MtpService会启动MtpServer(Java层)。MtpServer(Java)层会调用底层的JNI函数。在JNI中，会打开MTP文件节点"/dev/mtp_usb"，然后MtpServer(JNI层)会不断的从中读取消息并进行处理。
第4部分 MTP协议之I->R流程
下面以"PC中打开一个MTP上的文件(读取文件内容)"来对"MTP协议中Initiator到Reponser的流程"进行说明。PC读取文件内容的时序图如图4-01所示：
图4-01
1 read()
根据MTP启动流程中分析可知： MTP启动后，MtpServer.cpp中的MtpServer::run()会通过read()不断地从"/dev/mtp_usb"中读取出"PC发来的消息"。
2 handleRequest()
read()在读取到PC来的消息之后，会交给MtpServer::handleRequest()进行处理。"PC读取文件内容"的消息的ID是MTP_OPERATION_GET_OBJECT；因此，它会通过doGetObject()进行处理。
3. doGetObject()
MtpServer.cpp中doGetObject()的源码如下：
1 MtpResponseCode MtpServer::doGetObject() { 2 ... 3 4 // 根据handle获取文件的路径(pathBuf)、大小(fileLength)和“格式”。 5 int result = mDatabase->getObjectFilePath(handle, pathBuf, fileLength, format); 6 if (result != MTP_RESPONSE_OK) 7 return result; 8 9 // 将文件路径转换为const char*类型。 10 const char* filePath = (const char *)pathBuf; 11 // 将文件的信息传递给mfr，mfr是kernel的一个结构体；最终将mfr传递给kernel。 12 mtp_file_range mfr; 13 mfr.fd = open(filePath, O_RDONLY); // 设置“文件句柄”。 14 if (mfr.fd < 0) { 15 return MTP_RESPONSE_GENERAL_ERROR; 16 } 17 mfr.offset = 0; // 设置“文件偏移” 18 mfr.length = fileLength; 19 mfr.command = mRequest.getOperationCode(); // 设置“command” 20 mfr.transaction_id = mRequest.getTransactionID(); // 设置“transaction ID” 21 22 // 通过ioctl将文件传给kernel。 23 int ret = ioctl(mFD, MTP_SEND_FILE_WITH_HEADER, (unsigned long)&mfr); 24 // 关闭文件 25 close(mfr.fd); 26 27 ... 28 }
说明：
doGetDeviceInfo的流程就是，先通过JNI回调Java中的函数，(根据文件句柄)从MediaProvider数据库中获取文件的路径、大小和格式等信息。接着，将这些信息封装到kernel的"mtp_file_range结构体"中。最后，通过ioctl将"mtp_file_range结构体"传递给kernel。这样，kernel就收到文件的相关信息了，kernel负责将文件信息通过USB协议传递给PC。
4 getObjectFilePath()
doGetObject()会调用的getObjectFilePath()。该函数在android_mtp_MtpDatabase.cpp中实现。
1 MtpResponseCode MyMtpDatabase::getObjectFilePath(MtpObjectHandle handle, 2 MtpString& outFilePath, 3 int64_t& outFileLength, 4 MtpObjectFormat& outFormat) { 5 ... 6 7 // 调用MtpDatabase.java中的getObjectFilePath()。 8 // 作用是根据文件句柄，获取“文件路径”、“文件大小”、“文件格式” 9 jint result = env->CallIntMethod(mDatabase, method_getObjectFilePath, 10 (jint)handle, mStringBuffer, mLongBuffer); 11 12 // 设置“文件路径” 13 jchar* str = env->GetCharArrayElements(mStringBuffer, 0); 14 outFilePath.setTo(str, strlen16(str)); 15 env->ReleaseCharArrayElements(mStringBuffer, str, 0); 16 17 // 设置“文件大小”和“文件格式” 18 jlong* longValues = env->GetLongArrayElements(mLongBuffer, 0); 19 outFileLength = longValues[0]; 20 outFormat = longValues[1]; 21 env->ReleaseLongArrayElements(mLongBuffer, longValues, 0); 22 23 24 ... 25 }
说明：
MyMtpDatabase::getObjectFilePath()实际上通过MtpDatabase.java中的getObjectFilePath()来获取文件的相关信息的。
5 getObjectFilePath()
MtpDatabase.java中getObjectFilePath()的源码如下：
1 private int getObjectFilePath(int handle, char[] outFilePath, long[] outFileLengthFormat) { 2 ... 3 4 // 在MediaProvider中查找文件对应的路径。 5 // mObjectsUri是根据文件handle获取到的URI。 6 c = mMediaProvider.query(mPackageName, mObjectsUri, PATH_FORMAT_PROJECTION, 7 ID_WHERE, new String[] { Integer.toString(handle) }, null, null); 8 if (c != null && c.moveToNext()) { 9 // 获取“文件路径” 10 String path = c.getString(1); 11 path.getChars(0, path.length(), outFilePath, 0); 12 outFilePath[path.length()] = 0; 13 // 获取“文件大小” 14 outFileLengthFormat[0] = new File(path).length(); 15 // 获取“文件格式” 16 outFileLengthFormat[1] = c.getLong(2); 17 return MtpConstants.RESPONSE_OK; 18 } else { 19 return MtpConstants.RESPONSE_INVALID_OBJECT_HANDLE; 20 } 21 22 ... 23 }
说明：getObjectFilePath()会从MediaProvider的数据库中查找相应的文件，从而获取文件信息。然后，将文件的信息回传给JNI。
6 ioctl
MtpServer.cpp中doGetObject()中获取到文件信息之后，会通过ioctl将MTP_SEND_FILE_WITH_HEADER消息传递给Kernel。
根据前面介绍的Kernel内容克制，ioctl在file_operations中注册，ioctl实际上会执行mtp_ioctl()函数。它的源码如下：
1 static long mtp_ioctl(struct file *fp, unsigned code, unsigned long value) 2 { 3 ... 4 5 switch (code) { 6 case MTP_SEND_FILE: 7 case MTP_RECEIVE_FILE: 8 case MTP_SEND_FILE_WITH_HEADER: 9 { 10 struct mtp_file_range mfr; 11 struct work_struct *work; 12 13 // 将“用户空间”传来的值(value)拷贝到“内核空间”的mfr中。 14 if (copy_from_user(&mfr, (void __user *)value, sizeof(mfr))) { 15 ret = -EFAULT; 16 goto fail; 17 } 18 // 获取文件句柄 19 filp = fget(mfr.fd); 20 if (!filp) { 21 ret = -EBADF; 22 goto fail; 23 } 24 25 // 将“文件相关的信息”赋值给dev。 26 dev->xfer_file = filp; 27 dev->xfer_file_offset = mfr.offset; 28 dev->xfer_file_length = mfr.length; 29 smp_wmb(); 30 31 if (code == MTP_SEND_FILE_WITH_HEADER) { 32 // 设置work的值 33 work = &dev->send_file_work; 34 dev->xfer_send_header = 1; 35 dev->xfer_command = mfr.command; 36 dev->xfer_transaction_id = mfr.transaction_id; 37 } 38 ... 39 40 // 将work添加到工作队列(dev->wq)中。 41 queue_work(dev->wq, work); 42 // 对工作队列执行flush操作。 43 flush_workqueue(dev->wq); 44 45 break; 46 } 47 48 ... 49 }
说明：mtp_ioctl()在收到MTP_SEND_FILE_WITH_HEADER消息之后，会获取文件相关信息。然后将"work"添加到工作队列dev->wq中进行调度。work对应的函数指针是send_file_work()函数；这就意味着，工作队列会制定send_file_work()函数。
send_file_work()的源码如下：
1 static void send_file_work(struct work_struct *data) 2 { 3 // 获取dev结构体 4 struct mtp_dev *dev = container_of(data, struct mtp_dev, 5 send_file_work); 6 ... 7 8 // 读取文件消息 9 smp_rmb(); 10 filp = dev->xfer_file; 11 offset = dev->xfer_file_offset; 12 count = dev->xfer_file_length; 13 14 15 while (count > 0 || sendZLP) { 16 17 ... 18 19 // 从文件中读取数据到内存中。 20 ret = vfs_read(filp, req->buf + hdr_size, xfer - hdr_size, 21 &offset); 22 23 ... 24 25 // 将req添加到usb终端的队列中 26 ret = usb_ep_queue(dev->ep_in, req, GFP_KERNEL); 27 28 ... 29 } 30 31 ... 32 }
说明：send_file_work()的作用就是不断地将文件中的数据读取到内存中，并封装到USB请求结构体req中。然后，再将数据req传递到USB工作队列，USB赋值将文件内容传递给PC。
至此，PC读取文件内容的流程分析完毕！
第5部分 MTP协议之R->I流程
下面以"Android设备中将一个文件拷贝到其他目录"来对"MTP协议中Reponser到Initiator的流程"进行说明。对应的时序图如图5-01所示：
图5-01
1 MediaProvider.java中sendObjectAdded()
在Android设备上将一个文件拷贝到其他目录。文件浏览器中会发出一个Intent事件，通知MediaProvider更新数据库。MediaProvider更新了数据库之后，会通知MTP进行同步处理。MediaProvider通知MTP的源码如下：
1 private void sendObjectAdded(long objectHandle) { 2 synchronized (mMtpServiceConnection) { 3 if (mMtpService != null) { 4 try { 5 mMtpService.sendObjectAdded((int)objectHandle); 6 } catch (RemoteException e) { 7 Log.e(TAG, "RemoteException in sendObjectAdded", e); 8 mMtpService = null; 9 } 10 } 11 } 12 }
说明：该函数会通知MtpService，Android设备中新建了个文件。
2 MtpService.java中sendObjectAdded()
MtpService.java中sendObjectAdded()的源码如下：
1 MtpService.java中sendObjectAdded()的源码如下： 2 public void sendObjectAdded(int objectHandle) { 3 synchronized (mBinder) { 4 if (mServer != null) { 5 mServer.sendObjectAdded(objectHandle); 6 } 7 } 8 }
说明：该函数会发送消息给mServer，而mServer是MtpServer对象。
3 MtpServer.java中的sendObjectAdded
1 public void sendObjectAdded(int handle) { 2 native_send_object_added(handle); 3 }
说明：该函数会调研JNI本地方法。
4 native_send_object_added()
native_send_object_added()在android_mtp_MtpServer.cpp中实现。根据前面介绍相关内容可知，native_send_object_added()和android_mtp_MtpServer_send_object_added()对应。后者的源码如下：
1 static void android_mtp_MtpServer_send_object_added(JNIEnv *env, jobject thiz, jint handle) 2 { 3 Mutex::Autolock autoLock(sMutex); 4 5 // 获取MtpServer，然后调用MtpServer的sendObjectAdded()方法。 6 MtpServer* server = getMtpServer(env, thiz); 7 if (server) 8 server->sendObjectAdded(handle); 9 else 10 ALOGE("server is null in send_object_added"); 11 }
说明：该函数会将消息发送给MtpServer。
5 MtpServer.cpp中的sendObjectAdded
MtpServer.cpp中sendObjectAdded()的源码如下：
1 void MtpServer::sendObjectAdded(MtpObjectHandle handle) { 2 sendEvent(MTP_EVENT_OBJECT_ADDED, handle); 3 }
说明：sendEvent()的作用，我们前面已经介绍过了。它在此处的目的，就是通过ioctl将消息发送给Kernel。
6 Kernel中的ioctl
在Kernel中，ioctl消息会调用mtp_ioctl()进行处理。它的源码如下：
1 static long mtp_ioctl(struct file *fp, unsigned code, unsigned long value) 2 { 3 ... 4 5 case MTP_SEND_EVENT: 6 { 7 struct mtp_event event; 8 // 将“用户空间”传来的值(value)拷贝到“内核空间”的event中。 9 if (copy_from_user(&event, (void __user *)value, sizeof(event))) 10 ret = -EFAULT; 11 else 12 ret = mtp_send_event(dev, &event); 13 14 ... 15 } 16 17 ... 18 }
说明：对于MTP_SEND_EVENT消息，mtp_ioctl会先将"用户空间"传递来的消息拷贝到"内核空间"；然后，调用mtp_send_event()进行处理。
7 Kernel中的mtp_send_event()
1 static int mtp_send_event(struct mtp_dev *dev, struct mtp_event *event) 2 { 3 ... 4 5 // 将“用户空间”传来的“消息的内容(event->data)”拷贝到“内核空间”中 6 if (copy_from_user(req->buf, (void __user *)event->data, length)) 7 ... 8 9 // 将req请求添加到USB队列中。 10 ret = usb_ep_queue(dev->ep_intr, req, GFP_KERNEL); 11 12 ... 13 }
说明：mtp_send_event()会先将"用户空间"传递来的消息的具体内容拷贝到"内核空间"，并将该消息封装在一个USB请求对象req中；然后，将USB请求添加到USB队列中。USB驱动负责将该数据通过USB线发送给PC。
至此，Android设备中将一个文件拷贝到其他目录的流程分析完毕！
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