Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(九)__状态通知流程分析
前置文章：
《 Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(一)__概要和学习计划》《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(二)__UI结构分析》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(三)__MO(去电)流程分析》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(四)__RILJ工作流程简析》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(五)__MT(来电)流程分析》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(六)__InCallActivity显示更新流程》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(七)__来电(MT)响铃流程》
《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(八)__Phone状态分析》
概要
当手机Modem状态改变后会将状态变化信息通知到上层，通过《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(八)__Phone状态分析》和《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(六)__InCallActivity显示更新流程》的分析，我们知道了Phone状态的类型，以及这些状态的上报流程，而本文主要分析Phone状态改变之后是如何通知到三方应用的。
Phone状态对于三方应用来讲主要包括：TelephonyManager.CALL_STATE_IDLE、TelephonyManager.CALL_STATE_RINGING、TelephonyManager.CALL_STATE_OFFHOOK三种。对于三方应用，通常使用两种方法来获知Phone状态的改变即：
①监听Phone状态改变广播；
②使用PhoneStateListener监听Phone状态。PhoneStateListener不仅能监听Phone状态改变，同时还能监听数据连接状态、Phone服务状态等状态改变信息；
两种方法所对应的相关代码如下：
//1.注册广播监听Phone状态改变
//1.1 动态注册广播
public class MainActivity extends Activity {
private PhoneStateChangedReceiver mPhoneStateChangedReceiver;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//Dynamic register the broadcast
IntentFilter filter = new IntentFilter();
//"android.intent.action.PHONE_STATE"
filter.addAction(TelephonyManager.ACTION_PHONE_STATE_CHANGED);
//"android.intent.action.NEW_OUTGOING_CALL"
filter.addAction(Intent.ACTION_NEW_OUTGOING_CALL);
mPhoneStateChangedReceiver = new PhoneStateChangedReceiver();
registerReceiver(mPhoneStateChangedReceiver, filter);
}
@Override
protected void onDestroy() {
//unregister the broadcast when activity destroyed
unregisterReceiver(mPhoneStateChangedReceiver);
super.onDestroy();
}
//内部类广播
public static class PhoneStateChangedReceiver extends BroadcastReceiver {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
//Action is "android.intent.action.PHONE_STATE"
//or "android.intent.action.NEW_OUTGOING_CALL"
String action = intent.getAction();
Log.i("Seven","action is "+action);
if (Intent.ACTION_NEW_OUTGOING_CALL.equals(action)) {
//"android.intent.extra.PHONE_NUMBER"
String outgoingNum = intent.getStringExtra(Intent.EXTRA_PHONE_NUMBER);
Log.i("Seven", "It's outgoing call. Number is:"+outgoingNum);
return;
}
//State is RINGING/OFFHOOK/IDLE
String state = intent.getStringExtra("state");
//Only state is Ringing can get the incoming_number
String incomingNum = intent.getStringExtra("incoming_number");
//MTK add for dual SIM support
String simId = intent.getStringExtra("simId");
Log.i("Seven", "state is "+state);
Log.i("Seven", "incomingNum is "+incomingNum);
Log.i("Seven", "simId is "+simId);
}
}
}
//1.2 静态注册广播
//与动态注册的区别主要是需要在AndroidManifest.xml中添加标签
//注意：无论是静态还是动态注册均需要添加相应的权限
以上两种方法均可实现监听Phone状态的改变，通过广播的方式可以监听"去电状态"和"Phone状态"改变，而如果通过PhoneStateListener则只能监听Phone状态改变。这里我们先以MT流程为例，从代码的执行流程上分析Phone状态改变后是如何通知到三方应用的，后文也会顺带分析去电广播的发起流程。
通过前面文章的分析，我们知道Phone状态的改变是Modem发起的，之后通过framework、TeleService并最终通过InCallUI表现到界面上，整个流程如图1：
通过图1可以知道，所有的状态都是从Modem发起并经过Telephony Framework处理之后再向上传递的，也是正是在Telephony Framework中，系统将Phone相关状态告知给了三方应用。
状态通知发起流程
当Phone状态改变之后，RILJ将相关信息反馈到GsmCallTracker的handleCallProgressInfo()方法中 (AOSP是handlePollCalls) 进行相关的处理。在该方法中会进行Phone状态的转换，在上一篇文章《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(八)__Phone状态分析》中我们有详细分析，这里不再详细解释。
在handleCallProgressInfo()的updatePhoneState()方法中进行Call.State(Internal)和PhoneConstants.State转换时，有如下代码：
private void updatePhoneState() {
//... ...省略
if (mState != oldState) {
mPhone.notifyPhoneStateChanged();
}
}void notifyPhoneStateChanged() {
//... ...省略
mNotifier.notifyPhoneState(this);
}public void notifyPhoneState(Phone sender) {
Call ringingCall = sender.getRingingCall();
String incomingNumber = "";
if (ringingCall != null && ringingCall.getEarliestConnection() != null){
//如果当前正在响铃，则获取来电号码
incomingNumber = ringingCall.getEarliestConnection().getAddress();
}
try {
//通过conertCallState方法将Phoneconstants.State转换为TelephonyManager.CALL_STATE_XX
mRegistry.notifyCallState(convertCallState(sender.getState()), incomingNumber);
} catch (RemoteException ex) {
// system process is dead
}
}//这里MTK做了一些修改，原生并没有使用public权限
public DefaultPhoneNotifier() {
mRegistry = ITelephonyRegistry.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(
"telephony.registry"));
}public void notifyCallState(int state, String incomingNumber) {
//检查是否具有相关修改Phone状态的权限
if (!checkNotifyPermission("notifyCallState()")) {
return;
}
synchronized (mRecords) {
mCallState = state;
mCallIncomingNumber = incomingNumber;
for (Record r : mRecords) {
if ((r.events & PhoneStateListener.LISTEN_CALL_STATE) != 0) {
try {
//回调onCallStateChanged方法
r.callback.onCallStateChanged(state, incomingNumber);
} catch (RemoteException ex) {
mRemoveList.add(r.binder);
}
}
}
handleRemoveListLocked();
}
//发送Phone状态改变的系统广播
broadcastCallStateChanged(state, incomingNumber);
}到这里已经找到了整个Phone状态改变通知发起的地方，分别是这里的onCallStateChanged回调和broadcastCallStateChanged发起广播。整个流程如图2所示：
图 2 三方应用接收Phone状态改变流程
通过前面的分析，可以很清楚的了解Phone状态的通知流程。接下来将从以下三个方面对细节进行展开分析：
1. broadcast广播类型以及其中携带的数据；
2. 关键对象初始化流程，包括mPhone、mNotifier、mRegistry对象的实例化流程；
3. PhoneStateListener监听机制分析，包括Phone状态注册监听原理，以及onCallStateChanged回调执行流程；
Phone状态变更广播
ACTION_PHONE_STATE_CHANGED
前文的例子中有提到，Phone状态改变之后会在TelephonyRegistry中调用broadcallCallStateChanged()方法将相关状态广播出去，关键代码如下：
private void broadcastCallStateChanged(int state, String incomingNumber) {
//... ...省略
//TelephonyManager.ACTION_PHONE_STATE_CHANGED 即"android.intent.action.PHONE_STATE"
Intent intent = new Intent(TelephonyManager.ACTION_PHONE_STATE_CHANGED);
//PhoneConstants.STATE_KEY 即字符串"state"
intent.putExtra(PhoneConstants.STATE_KEY, DefaultPhoneNotifier.convertCallState(state).toString());
//如果incomingNumber不为空则添加到intent的Extra中，对应的key为"incoming_number"
if (!TextUtils.isEmpty(incomingNumber)) {
intent.putExtra(TelephonyManager.EXTRA_INCOMING_NUMBER, incomingNumber);
}
//MTK Dual SIM support,对应key为"simId"
if (FeatureOption.MTK_GEMINI_SUPPORT) {
intent.putExtra(PhoneConstants.GEMINI_SIM_ID_KEY, mySimId);
}
//发送广播，接收者为所有人，接收者需要有READ_PHONE_STATE权限
mContext.sendBroadcastAsUser(intent, UserHandle.ALL,
android.Manifest.permission.READ_PHONE_STATE);
}在Android 4.0之前，并非使用sendBroadcastAsUser，而是使用sendBroadcast(intent, android.Manifest.permission.READ_PHONE_STATE)发起广播通知，两者相比，前者多了一个UserHandle.ALL的参数，该参数系Google在Android中添加用于区分用户组的标志。
在Android 4.2 之后Android引入多用户支持，目前Android平台多用户仅支持平板设备。虽然在Android 4.2 中我们已经可以看到Android多用户支持的影子，但直到Android 4.4 google还是没有正式推出。因为Android 平板和手机共用一套代码，因此这里简单的提一下Android 4.4中多用户所支持的用户组。
Android 4.4 用户分为：UserHandle.ALL、UserHandle.CURRENT、UserHandle.CURRENT_OR_SELF、UserHandle.OWNER四种类型，每种类型的handle不同。详细描述如下：
/** A user handle to indicate all users on the device */
//设备上所有用户均可接收到广播
// handle = -1
UserHandle.ALL
/** A user handle to indicate the current user of the device */
//设备上当前用户可接收到广播
// handle = -2
UserHandle.CURRENT
/** A user handle to indicate that we would like to send to the current
* user, but if this is calling from a user process then we will send it
* to the caller's user instead of failing wiht a security exception */
//handle = -3
//设备上当前用户或者该应用所属用户可接收到广播
UserHandle.CURRENT_OR_SELF
/** A user handle to indicate the primary/owner user of the device */
// handle = 0
//设备所有者可接收到广播
UserHandle.OWNERACTION_NEW_OUTGONG_CALL
通过前文的例子可以看到，除了注册监听PHONE_STATE_CHANGED广播以外，我们还监听了NEW_OUTGOING_CALL的广播。该广播是在主动呼叫时发起的，当用户使用手机拨打电话时系统会发出该广播，也就是说在MO流程发起时会收到以上两种广播信息。
在《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(三)__MO(去电)流程分析》中已经详细分析了MO的发起流程和经过，通过该文的分析可以知道MO的发起点在Dialer中，经过PhoneCommon处理之后交给TeleService，并在这里触发了相应的NEW_OUTGOING_CALL广播。整个流程如图3所示，其中因为PhoneCommon部分省略，详细流程请参阅《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(三)__MO(去电)流程分析》。
图 3 OUT_GOING_CALL广播发起流程
NEW_OUTGOING_CALL广播的发起流程关键代码如下：public static void sendNewCallBroadcast(Context context, Intent intent, String number,
boolean callNow, BroadcastReceiver receiver) {
//ACTION is "android.intent.action.NEW_OUTGOING_CALL"
Intent broadcastIntent = new Intent(Intent.ACTION_NEW_OUTGOING_CALL);
if (number != null) {
//"android.intent.extra.PHONE_NUMBER" 呼叫号码
broadcastIntent.putExtra(Intent.EXTRA_PHONE_NUMBER, number);
}
//将intent中的部分Extras赋值到broadcastIntent中
CallGatewayManager.checkAndCopyPhoneProviderExtras(intent, broadcastIntent);
//"android.phone.extra.ALREADY_CALLED" callNow is false
broadcastIntent.putExtra(EXTRA_ALREADY_CALLED, callNow);
//"android.phone.extra.ORIGINAL_URI" URI信息
broadcastIntent.putExtra(EXTRA_ORIGINAL_URI, intent.getData().toString());
//该Flag可以是广播优先级更高
broadcastIntent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);
//这是MTK自己加入一些Extras
PhoneUtils.checkAndCopyPrivateExtras(intent, broadcastIntent);
//使用有序广播将拨号状态发送出去
//需要permission android.Manifest.permission.PROCESS_OUTGOING_CALLS
//广播对象为UserHandle.OWNER
//需要PERMISSION为：android.Manifest.permission.PROCESS_OUTGOING_CALLS
//receiver为该有序广播最后负责接收的对象
//scheduler表示是否运行在其它线程中，这里为null表示运行在主线程中
//number初始化数据
context.sendOrderedBroadcastAsUser(broadcastIntent, UserHandle.OWNER,
PERMISSION, receiver,
null, // scheduler
Activity.RESULT_OK, // initialCode
number, // initialData: initial value for the result data
null); // initialExtras
}该广播为有序广播，其中指定广播面向的用户组是UserHandle.OWNER，接收广播所需要的权限"android.Manifest.permisson.PROCES_OUTGOING_CALL"，参数中的receiver为OutgoingCallReceiver的对象，由它来最后接收并处理该广播，initialData为number。
MTK在该广播的Intent中添加了一些数据，如下：
public static void checkAndCopyPrivateExtras(final Intent origIntent, Intent newIntent) {
int slot = origIntent.getIntExtra(Constants.EXTRA_SLOT_ID, -1);
if (-1 != slot) {
//卡槽信息，据此可判断卡1卡2
newIntent.putExtra(Constants.EXTRA_SLOT_ID, slot);
}
if (FeatureOption.MTK_VT3G324M_SUPPORT) {
boolean isVideoCall = origIntent.getBooleanExtra(Constants.EXTRA_IS_VIDEO_CALL, false);
if (isVideoCall) {
//如果支持VideoCall则添加相关key
newIntent.putExtra(Constants.EXTRA_IS_VIDEO_CALL, isVideoCall);
}
}
long simId = origIntent.getLongExtra(Constants.EXTRA_ORIGINAL_SIM_ID, Settings.System.DEFAULT_SIM_NOT_SET);
if (-1 != simId) {
//SIM卡Id
newIntent.putExtra(Constants.EXTRA_ORIGINAL_SIM_ID, simId);
}
boolean isIpCall = origIntent.getBooleanExtra(Constants.EXTRA_IS_IP_DIAL, false);
if (isIpCall) {
//如果是互联网电话则添加相关的key
newIntent.putExtra(Constants.EXTRA_IS_IP_DIAL, isIpCall);
}
boolean isFollowSimManagement = origIntent.getBooleanExtra(Constants.EXTRA_FOLLOW_SIM_MANAGEMENT, false);
if (isFollowSimManagement) {
//是否遵从SIM卡管理
newIntent.putExtra(Constants.EXTRA_FOLLOW_SIM_MANAGEMENT, isFollowSimManagement);
}
}要特别注意该广播的最后两项参数：String initialData和Bundle initialExtras，前者用于存放String类型的初始化数据，后者可存放Bundle类型的初始化数据。在有序广播的使用过程中，我们可以通过getResultData()获取到有序广播中的initialData值，并且可以使用setResultData(String data)重新设置有序广播的initialData值。同样，使用getResultExtras(boolean makeMap)可以获取initialExtras的Bundle值，其中参数makeMap为true表示，如果之前initialExtras为null则创建一个内容为空的Bundle对象；false则表示返回为null；在处理完Bundle值之后可以通过setResultExtras(Bundle extras)将数据设置回广播中继续传递。
注意：在分析过程中我发现一个google设计上的风险。有序广播发出去之后最后会在 OutGoingCallReceiver.java ( AOSP代码会在OutGoingCallBroadcaster.java )中进行处理，通过“number = getResultData()”将呼叫号码取出。但如果有恶意应用监听了NEW_OUTGOIONG_CALL广播并篡改其中的initialData为恶意号码，最终将会导致用户无法正常拨打电话。
例如使用以下恶意代码：
//设置接收权限等级为最高
public class Thief extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_thief);
}
public static class ThiefReceiver extends BroadcastReceiver {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
setResultData("3333333333");//设置呼叫号码为恶意号码
abortBroadcast();//截断广播
}
}
}关键对象初始化流程
在前文分析中我们使用了mPhone、mNotifier、mRegistry等关键对象，从而能够跳转到对应的处理方法中进行处理，但这些关键对象是在何时何地进行初始化的呢？
在《Android 4.4 Kitkat Phone工作流程浅析(三)__MO(去电)流程分析》中已经分析了Phone对象的初始化流程，通过跟踪makeDefaultPhone()的流程可以知道最终是以GSMPhone来完成Phone对象初始化的。在GsmCallTracker中需要查看“mPhone.notifyPhoneStateChanged()”方法，mPhone的初始化工作在GsmCallTracker的构造方法中完成，而mNotifier则在GSMPhone的父类PhoneBase中完成初始化。整个流程如图4：
从图4中可以看到mPhone实际就是GSMPhone的实例，而mNotifier则是DefaultPhoneNotifier的实例，DefaultPhoneNotifier实现了PhoneNotifier接口。对于mRegistry来讲，通过Binder的方式获取到了TelephonyRegistry的实例，而TelephonyRegistry是在SystemServer中完成添加的，关键代码如下：
TelephonyRegistry telephonyRegistry = null;
telephonyRegistry = new TelephonyRegistry(context);
ServiceManager.addService("telephony.registry", telephonyRegistry);PhoneStateListener监听机制
在前文的例子中，使用PhoneStateListener的方式可以实现Phone状态改变的监听，最后在PhoneStateListener的覆写方法中获知Phone状态的改变。通过TelephonyManager的listen方法实现监听器的添加，如下：
listen(PhoneStateListener listener, int events)private static ITelephonyRegistry sRegistry;
public TelephonyManager(Context context) {
//... ...省略
if (sRegistry == null) {
sRegistry = ITelephonyRegistry.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(
"telephony.registry"));
}
//... ...省略 MTK双卡
public void listen(PhoneStateListener listener, int events) {
try {
Boolean notifyNow = true;
sRegistry.listen(pkgForDebug, listener.callback, events, notifyNow);
//... ...省略 MTK双卡
}
}public void listen(String pkgForDebug, IPhoneStateListener callback, int events,
boolean notifyNow) {
//... ...省略
if (events != 0) {
//检查权限，某些SATE需要对应的去权限
checkListenerPermission(events);
synchronized (mRecords) {
// register
Record r = null;
find_and_add: {
//callback实际为new IPhoneStateListener.Stub()对象，且stub继承自Binder
//Binder实现了IBinder接口，asBinder返回stub.this也就是Binder对象
IBinder b = callback.asBinder();
final int N = mRecords.size();
for (int i = 0; i < N; i++) {
r = mRecords.get(i);
//如果之前添加过该PhoneStateListener则直接跳转到find_and_add标签末尾
if (b == r.binder) {
break find_and_add;
}
}
//如果之前没有添加过该PhoneStateListenerListener，将新Listener的信息
//添加到mRecords列表中
r = new Record();
r.binder = b;
r.callback = callback;
r.pkgForDebug = pkgForDebug;
r.callerUid = callerUid;
mRecords.add(r);
}
//... ...省略
r.events = events;
if (notifyNow) {
//... ...省略
//注册完成之后，notifyNow为true立刻执行一次
if ((events & PhoneStateListener.LISTEN_CALL_STATE) != 0) {
try {
r.callback.onCallStateChanged(mCallState, mCallIncomingNumber);
} catch (RemoteException ex) {
remove(r.binder);
}
}
//... ...省略for (Record r : mRecords) {
if ((r.events & PhoneStateListener.LISTEN_CALL_STATE) != 0) {
try {
//回调所有注册了LISTEN_CALL_STATE状态PhoneStateListener的onCallStateChanged方法
r.callback.onCallStateChanged(state, incomingNumber);
} catch (RemoteException ex) {
mRemoveList.add(r.binder);
}
}
}整个onCallStateChanged方法的回调关键流程：
1. 往监听列表mRecords中添加监听对象；
2. 状态改变即从mRecords中遍历监听对象并发起回调；
r.callback中存放的是new IPhoneStateListener.Stub()的实例，onCallStateChanged方法关键调用如下：
IPhoneStateListener callback = new IPhoneStateListener.Stub() {
//... ...省略
public void onCallStateChanged(int state, String incomingNumber) {
Message.obtain(mHandler, LISTEN_CALL_STATE, state, 0, incomingNumber).sendToTarget();
}
//... ...省略
};
Handler mHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
//... ...省略
case LISTEN_CALL_STATE:
PhoneStateListener.this.onCallStateChanged(msg.arg1, (String)msg.obj);
break;
//... ...省略
}
}
};总结
全文主要分析了Phone状态改变之后，如何将Phone状态通知到三方应用，具体包含broadcast广播和onCallStateChanged()等方法的回调。同时针对其中的细节之处分成了三个部分进行分析：
1. broadcast广播类型以及其中携带的数据；
广播具体包含两种类型：即TelephonyManager.ACITON_PHONE_STATE_CHANGED和Intent.ACITON_NEW_OUTGOING_CALL；后者仅在MO流程发起时通过TeleService发出，同时由于该广播是有序广播，允许三方监听者获取并修改其initData，从而有可能导致无法发起正常呼叫的问题。如何利用该漏洞，文中已给出相关代码，附件也会包含该测试APK，用户安装该APK并运行一次之后，无论使用何种方式拨打电话均会指向无效号码"3333333333"。
2. 关键对象初始化流程，包括mPhone、mNotifier、mRegistry对象的实例化流程；
这些关键对象大多数跟随Telephony的启动并完成初始化，弄清楚这些关键对象的实例，对整个流程的分析至关重要。
3. PhoneStateListener监听机制分析，包括Phone状态注册监听原理，以及onCallStateChanged回调执行流程；
通过TelephonyManager注册PhoneStateListener，我们可以在其回调函数onCallStateChanged中获知Phone状态的改变信息。Phone状态改变的通知实际的发起者是TelephonyRegistry，其含有两个重要的链表即mRecords和mRemoveList，前者负责保存所有PhoneStateListener的信息，后者记录所有需要删除的PhoneStateListener的binder对象，通俗点讲就是mRecords记录添加的监听者，mRemoveList用于记录删除的监听者。
TelephonyManager是Android暴露给三方应用与Telephony交互的接口即相当于代理，实际获取Phone状态是通过TelephonyRegistry实现的。Telephony实际上提供了多种服务功能，包括TelephonyRegistry、PhoneInterfaceManager、PhoneSubInfo等，这些服务并不直接对三方应用开放，而是通过TelephonyManager这个大管家来管理。
文中涉及原始图片以及恶意劫持呼叫测试代码，免积分下载。
Phone状态监听测试Demo，免积分下载。