Android系统中模拟GPS位置

Android系统中提供了模拟GPS坐标的功能，可以很方便的帮助我们测试不同地理位置下应用中各个功能效果。

2017-03-04更新： onLocationChanged不回调的原因及解决方法

模拟器中模拟位置方法

模拟器与真机中的模拟手段有所差异，在模拟器中，可以通过Android的调试工具，或是命令行来修改GPS坐标点。
首先通过adb命令的修改方法：

adb geo fix 116.813752 39.820015

注意如果链接了多个设备，adb命令需要添加-s参数指定模拟器设备。

同样原理，可以使用Android SDK中的DDMS工具来修改GPS坐标；打开DDMS，可以看到Emulator面板中的GPS设置选项，
当打开模拟器运行时，这里就会变成可操作状态。

对于第三方模拟器，Genymotion也提供了这样的功能。不仅可以通过GenyMotion虚拟机的控制面板调节GPS参数（截图略），还可以通过Genymotion提供的Java API修改坐标点：

Context mContext = getActivity();
GenymotionManager genymotion = GenymotionManager.getGenymotionManager(mContext);

genymotion.getGps()
    .setLatitude(39.820015)
    .setLongitude(116.813752);

真机中模拟位置方法

真机中模拟GPS位置的方法稍复杂一点。
首先，需要到系统设置中“开发者选项”处，将其中的“允许模拟位置”打开。

然后我们需要编写一个简单的APP，来通过系统API修改GPS坐标值。
这涉及了一个权限：

在Eclipse环境下，直接修改AndroidManifest即可；
在Android Studio环境下，需要建立src/debug这个文件夹，然后在里面创建一个debug版本的AndroidManifest.xml文件，才能添加这个权限。

然后来编写代码：
在LocationManager中，提供了一个接口

public void addTestProvider(String name, 
    boolean requiresNetwork, 
    boolean requiresSatellite, 
    boolean hasMonetaryCost, 
    boolean supportsAltitude, 
    boolean supportsBearing, 
    int accuracy)

参数比较多，但接口的用途还是很清晰的——添加一个用于模拟位置的Provider。然后我们可以向这个Provider中设定模拟的位置：

private LocationManager mLocManager;

mLocManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);
mLocManager.addTestProvider(LocationManager.GPS_PROVIDER,
    "requiresNetwork" == "",
    "requiresSatellite" == "",
    "requiresCell" == "",
    "hasMonetaryCost" == "",
    "supportsAltitude" == "",
    "supportsSpeed" == "",
    "supportsBearing" == "",
    Criteria.NO_REQUIREMENT,
    Criteria.ACCURACY_COARSE);

// 创建新的Location对象，并设定必要的属性值
Location newLocation = new Location(LocationManager.GPS_PROVIDER);
newLocation.setLatitude(39.820015);
newLocation.setLongitude(116.813752);
newLocation.setAccuracy(500);
newLocation.setTime(System.currentTimeMillis());
// 这里一定要设置nonasecond单位的值，否则是没法持续收到监听的，原因见下文
newLocation.setElapsedRealtimeNanos(SystemClock.elapsedRealtimeNanos());  


// 开启测试Provider
mLocManager.setTestProviderEnabled(LocationManager.GPS_PROVIDER, true);

mLocManager.setTestProviderStatus(LocationManager.GPS_PROVIDER,
    LocationProvider.AVAILABLE,
    null,
    System.currentTimeMillis());

locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER,
                3000,
                10.0f,
                new MyLocationListener());

//需要注册监听完成后再进行模拟定位点的设置，否则接受不到回调
//可以用handler postDelay方法

// 设置最新位置，一定要在requestLocationUpdate完成后进行，才能收到监听
mLocManager.setTestProviderLocation(LocationManager.GPS_PROVIDER, newLocation);

~~不过这种方式设置坐标后，并没有触发GPS的onLocationChanged回调函数，目前还不清楚后面的原理。~~但可以使用getLastKnownLocation接口获取:

Location tmp = mLocManager.getLastKnownLocation(LocationManager.GPS_PROVIDER);
Log.i(TAG, tmp.getLatitude() + ", " + tmp.getLongitude());

真机模拟位置原理

在真机模拟位置点的过程中，我们调用了很多TestProvider有关的API。
首先来看一下addTestProvider函数，其最终调用到的逻辑位于com.android.server.LocationManagerService中

    @Override
    public void addTestProvider(String name, ProviderProperties properties, String opPackageName) {
        if (!canCallerAccessMockLocation(opPackageName)) {
            return;
        }

        // 由此可以看到无法传入PASSIVE_PROVIDER作为测试使用
        if (LocationManager.PASSIVE_PROVIDER.equals(name)) {
            throw new IllegalArgumentException("Cannot mock the passive location provider");
        }

        long identity = Binder.clearCallingIdentity();
        synchronized (mLock) {
            // remove the real provider if we are replacing GPS or network provider
            // 在这里比较传入的Provider名称，如果和GPS_PROVIDER相同，就将真正的GPS_PROVIDER移除掉
            if (LocationManager.GPS_PROVIDER.equals(name)
                    || LocationManager.NETWORK_PROVIDER.equals(name)
                    || LocationManager.FUSED_PROVIDER.equals(name)) {
                LocationProviderInterface p = mProvidersByName.get(name);
                if (p != null) {
                    removeProviderLocked(p);
                }
            }

            // 会向mMockProviders中添加这一测试用的provider，以便后续使用
            addTestProviderLocked(name, properties);
            updateProvidersLocked();
        }
        Binder.restoreCallingIdentity(identity);
    }

因此在我们传入GPS_PROVIDER后，后续请求GPS更新，就会使用我们给定的位置了。
再来看向测试用的PROVIDER设定位置点坐标，其真正逻辑同样位于com.android.server.LocationManagerService中：

    @Override
    public void setTestProviderLocation(String provider, Location loc, String opPackageName) {
        if (!canCallerAccessMockLocation(opPackageName)) {
            return;
        }

        synchronized (mLock) {
            MockProvider mockProvider = mMockProviders.get(provider);
            if (mockProvider == null) {
                throw new IllegalArgumentException("Provider \"" + provider + "\" unknown");
            }
            // clear calling identity so INSTALL_LOCATION_PROVIDER permission is not required
            long identity = Binder.clearCallingIdentity();
            
            // 向mockProvider传入位置点
            mockProvider.setLocation(loc);
            Binder.restoreCallingIdentity(identity);
        }
    }

其中mockProvider是从mMockProviders中得到的，在addTestProvider时，addTestProviderLocked函数会向其添加我们设定的provider。
继续追踪到setLocation函数，位于com.android.server.location.MockProvider中：

    public void setLocation(Location l) {
        mLocation.set(l);
        mHasLocation = true;
        if (mEnabled) {
            try {
                // 调用LocationManagerService中的函数，而非应用层可获取到的LocationManager
                mLocationManager.reportLocation(mLocation, false);
            } catch (RemoteException e) {
                Log.e(TAG, "RemoteException calling reportLocation");
            }
        }
    }

还是要回到LocationManagerService中：

    @Override
    public void reportLocation(Location location, boolean passive) {
        checkCallerIsProvider();

        if (!location.isComplete()) {
            Log.w(TAG, "Dropping incomplete location: " + location);
            return;
        }

        mLocationHandler.removeMessages(MSG_LOCATION_CHANGED, location);

        // 向Handler发送MSG_LOCATION_CHANGED消息
        Message m = Message.obtain(mLocationHandler, MSG_LOCATION_CHANGED, location);
        m.arg1 = (passive ? 1 : 0);
        mLocationHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(m);
    }

最终是在这里发送了MSG_LOCATION_CHANGED消息，但为何没有触发onLocationChanged？还需要研究一下……

onLocationChanged没有调用的原因

为何会有onLocationChanged没有回调的情况？原因有如下两点：

1. 回调函数的注册是在设置模拟位置点之后——即先调用setTestProviderLocation方法，再进行requestLocationUpdate操作，这时就收不到结果了。将两者顺序调换即可，延迟一些调用setTestProviderLocation以确保监听注册成功后进行位置更新。
2. Location的setElapsedRealtimeNanos方法如其字面意义，一定要设定nanosecond单位的时间值。这是因为系统判断时操作为(com.android.server.LocationManagerService中)：

private static boolean shouldBroadcastSafe(
            Location loc, Location lastLoc, UpdateRecord record, long now) {
        // Always broadcast the first update
        if (lastLoc == null) {
            return true;
        }

        // Check whether sufficient time has passed
        long minTime = record.mRequest.getFastestInterval();
        long delta = (loc.getElapsedRealtimeNanos() - lastLoc.getElapsedRealtimeNanos())
                / NANOS_PER_MILLI; // delta是通过nanosecond计算再换算成millsecond的
        if (delta < minTime - MAX_PROVIDER_SCHEDULING_JITTER_MS) {
            return false;
        }
        ......
}

而调用onLocationChanged前，判断的逻辑为：

if ((lastLoc == null) || shouldBroadcastSafe(notifyLocation, lastLoc, r, now))

因此时间的单位一定要正确，否则做换算后会和设定的minTime查几个数量级，一直返回false。
另外可以看到，在这里首次调用时，lastLoc为空。因此如果你的时间设定不对，但是位置监听的注册顺序正确的话，会只收到一次onLocationChanged调用。