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GPS 研究二 （Android 2.3__gingerbread）

JNI层文件
2.2
frameworks/base/core/jni/android_location_GpsLocationProvider.cpp
2.3
/framework/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp
 
 
 
 
下面来看看gps的定位服务（LocationManager）的启动过程
 
LocationManager 这项服务是在SystemServer.java 中启动的，也就是系统启动之后，这个服务就已经启动了

在SystemServer.java的init2函数中启动了一个线程来注册Android的诸多服务，如：Bluetooth Service，NetworkManagement Service，Notification Manager等，当然也包括Location Service。

systemServer.java [framework/base/services/java/com/android/server]

 

  1. public static final void init2() {
  3. Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");
  5. Thread thr = new ServerThread();
  7. thr.setName("android.server.ServerThread");
  9. thr.start();
  11. }

 

在ServerThread线程的run函数中LocationManager服务的代码段如下：

 

  1. try {
  3.                 Slog.i(TAG, "Location Manager");
  5.                 location = new LocationManagerService(context);
  7.                 ServiceManager.addService(Context.LOCATION_SERVICE, location);
  9.             } catch (Throwable e) {
  11.                 Slog.e(TAG, "Failure starting Location Manager", e);
  12. }

 

在run函数的后半部分，是服务对系统的反馈，就是systemReady()函数。 LocationManager服务的反馈函数如下：

  1. final LocationManagerService locationF = location;

其中的locationF 是LocationManagerService的final类型，就是一旦赋值，不能更改。

  1. if (locationF != null) locationF.systemReady();

 

下面我们来看看2.3的 LocationManagerService 构造函数。

  1. /**
  2.      * @param context the context that the LocationManagerService runs in
  3.      */
  4.     public LocationManagerService(Context context) {
  5.         super();
  6.         mContext = context;
  7.         Resources resources = context.getResources();
  8.         mNetworkLocationProviderPackageName = resources.getString(
  9.                 com.android.internal.R.string.config_networkLocationProvider);
  10.         mGeocodeProviderPackageName = resources.getString(
  11.                 com.android.internal.R.string.config_geocodeProvider);
  12.         mPackageMonitor.register(context, true);
  14.         if (LOCAL_LOGV) {
  15.             Slog.v(TAG, "Constructed LocationManager Service");
  16.         }
  17.     }

以下为2.2

  1. public LocationManagerService(Context context) {
  2.         super();
  3. mContext = context;
  4.         if (LOCAL_LOGV) {
  5.             Slog.v(TAG, "Constructed LocationManager Service");
  6.         }
  7.     }

 

然后我们再看SystemReady（）

  1. void systemReady() {
  2.         // we defer starting up the service until the system is ready
  4.         Thread thread = new Thread(null, this, "LocationManagerService");
  5.         thread.start();
  6.     }

在这个函数当中，我们创建了一个新线程。然后start之。

因此我们的视线也随之跟随到run函数里面。

  1. public void run()
  2.     {
  3.         Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
  4.         Looper.prepare();
  5.         mLocationHandler = new LocationWorkerHandler();
  6.         initialize();
  7.         Looper.loop();
  8.     }

在run函数中，又调用了initialize 函数

  1. private void initialize() {
  2.         // Create a wake lock, needs to be done before calling loadProviders() below
  4.         PowerManager powerManager = (PowerManager) mContext.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
  5.         mWakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, WAKELOCK_KEY);
  7.         // Load providers
  9.         loadProviders();
  11.         // Register for Network (Wifi or Mobile) updates
  13.         IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
  14.         intentFilter.addAction(ConnectivityManager.CONNECTIVITY_ACTION);
  15.         // Register for Package Manager updates
  17.         intentFilter.addAction(Intent.ACTION_PACKAGE_REMOVED);
  18.         intentFilter.addAction(Intent.ACTION_PACKAGE_RESTARTED);
  19.         intentFilter.addAction(Intent.ACTION_QUERY_PACKAGE_RESTART);
  20.         mContext.registerReceiver(mBroadcastReceiver, intentFilter);
  21.         IntentFilter sdFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_EXTERNAL_APPLICATIONS_UNAVAILABLE);
  22.         mContext.registerReceiver(mBroadcastReceiver, sdFilter);
  24.         // listen for settings changes
  26.         ContentResolver resolver = mContext.getContentResolver();
  27.         Cursor settingsCursor = resolver.query(Settings.Secure.CONTENT_URI, null,
  28.                 "(" + Settings.System.NAME + "=?)",
  29.                 new String[]{Settings.Secure.LOCATION_PROVIDERS_ALLOWED},
  30.                 null);
  31.         mSettings = new ContentQueryMap(settingsCursor, Settings.System.NAME, true, mLocationHandler);
  32.         SettingsObserver settingsObserver = new SettingsObserver();
  33.         mSettings.addObserver(settingsObserver);
  34.     }

 

初始化函数中，最重要的便是 loadProviders（）函数。

  1. private void loadProviders() {
  2.         synchronized (mLock) {
  3.             if (sProvidersLoaded) {
  4.                 return;
  5.             }
  7.             // Load providers
  9.             loadProvidersLocked();
  10.             sProvidersLoaded = true;
  11.         }
  12.     }

loadProvidersLocked函数

  1. private void loadProvidersLocked() {
  2.         try {
  3.             _loadProvidersLocked();
  4.         } catch (Exception e) {
  5.             Slog.e(TAG, "Exception loading providers:", e);
  6.         }
  7.     }

_loadProvidersLocked函数

  1. private void _loadProvidersLocked() {
  2.         // Attempt to load "real" providers first
  4.         if (GpsLocationProvider.isSupported()) {
  5.             // Create a gps location provider
  7.             GpsLocationProvider gpsProvider = new GpsLocationProvider(mContext, this);
  8.             mGpsStatusProvider = gpsProvider.getGpsStatusProvider();
  9.             mNetInitiatedListener = gpsProvider.getNetInitiatedListener();
  10.             addProvider(gpsProvider);
  11.             mGpsLocationProvider = gpsProvider;
  12.         }
  13.         ...
  14.         ...
  15.         updateProvidersLocked();
  16.     }

首先，我们看GpsLocationProvider.isSupported 这个函数， 这个函数很重要，我们跟进这个函数可以看到， 因为在这个语句中得到了HAL层的GPS接口GpsInterface。就是通过调用GpsLocationProvider的isSupported()函数才调用到gps.cpp[hardware/libhardware_legacy/gps]中的gps_get_interface()。这个isSupported函数才是第一个吃螃蟹的人。（而不是JNI层的init函数，这个下面会提到)。

  1. public static boolean isSupported() {
  2.         return native_is_supported();
  3.     }

函数中只有一句话， 这调用了native方法，既Jni层定义的方法。native_is_supported对应在

framework/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp文件中的android_location_GpsLocationProvider_is_supported方法。

  1. static jboolean android_location_GpsLocationProvider_is_supported(JNIEnv* env, jclass clazz) {
  2.     return (sGpsInterface != NULL || get_gps_interface() != NULL);
  3. }

这里的get_gps_interface指的是本文件中

  1. static const GpsInterface* get_gps_interface() {
  2.     int err;
  3.     hw_module_t* module;
  4.     const GpsInterface* interface = NULL;
  6.     err = hw_get_module(GPS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);
  7.     if (err == 0) {
  8.         hw_device_t* device;
  9.         err = module->methods->open(module, GPS_HARDWARE_MODULE_ID, &device);
  10.         if (err == 0) {
  11.             gps_device_t* gps_device = (gps_device_t *)device;
  12.             interface = gps_device->get_gps_interface(gps_device);
  13.         }
  14.     }
  16.     return interface;
  17. }

而在该get_gps_interface中，去打开模组，之后打开设备，然后通过设备区调用HAL层中的get_gps_interface（gps_device）。

在gps.c(hardware/qcom/gps/loc_api/libloc_api)文件中实现的gps__get_gps_interface调用了loc_eng.cpp里面的 get_gps_interface 接口。

  1. extern "C" const GpsInterface* get_gps_interface()
  2. {
  3.     return &sLocEngInterface;
  4. }
  1. static const GpsInterface sLocEngInterface =
  2. {
  3.     sizeof(GpsInterface),
  4.     loc_eng_init,
  5.     loc_eng_start,
  6.     loc_eng_stop,
  7.     loc_eng_cleanup,
  8.     loc_eng_inject_time,
  9.     loc_eng_inject_location,
  10.     loc_eng_delete_aiding_data,
  11.     loc_eng_set_position_mode,
  12.     loc_eng_get_extension,
  13. };

到这里为止， 一句简单的isSupported（）执行的内容终于告一段落了。 我们获取到了GPS 的接口。在上面的LocationManagerService.java中， 如果找到gps硬件，并获取了接口则我们据悉执行isSupported（）的下一句。

  1. GpsLocationProvider gpsProvider = new GpsLocationProvider(mContext, this);

注意GpsLocationProvider构造函数里面的两个参数：mContext, this。下面来看看GpsLocationProvider的构造函数的前面几句：

  1. public GpsLocationProvider(Context context, ILocationManager locationManager) {
  2.         mContext = context;
  3.         mLocationManager = locationManager;
  4.         mNIHandler = new GpsNetInitiatedHandler(context, this);
  6.        ...
  8. }
在GpsLocationProvider类里面的成员变量mLocationManager是构造函数的第二个参数，就是说是LocationManagerService对象。这一点在这里先明确。
 

接着看_loadProvidersLocked函数。

 

  1. private void _loadProvidersLocked() {
  2.         // Attempt to load "real" providers first
  4.         if (GpsLocationProvider.isSupported()) {
  5.             // Create a gps location provider
  7.             GpsLocationProvider gpsProvider = new GpsLocationProvider(mContext, this);
  8.             mGpsStatusProvider = gpsProvider.getGpsStatusProvider();
  9.             mNetInitiatedListener = gpsProvider.getNetInitiatedListener();
  10.             addProvider(gpsProvider);
  11.             mGpsLocationProvider = gpsProvider;
  12.         }
  14.         // create a passive location provider, which is always enabled
  16.         PassiveProvider passiveProvider = new PassiveProvider(this);
  17.         addProvider(passiveProvider);
  18.         mEnabledProviders.add(passiveProvider.getName());
  20.         // initialize external network location and geocoder services
  22.         if (mNetworkLocationProviderPackageName != null) {
  23.             mNetworkLocationProvider =
  24.                 new LocationProviderProxy(mContext, LocationManager.NETWORK_PROVIDER,
  25.                         mNetworkLocationProviderPackageName, mLocationHandler);
  26.             addProvider(mNetworkLocationProvider);
  27.         }
  29.         if (mGeocodeProviderPackageName != null) {
  30.             mGeocodeProvider = new GeocoderProxy(mContext, mGeocodeProviderPackageName);
  31.         }
  33.         updateProvidersLocked();
  34.     }

在构造完GpsLocationProvider之后将其add到全局变量ArrayList<LocationProviderInterface> mProviders中，备以后调用。

PassiveProvider暂时未了解到其用意。

然后启动了nerwork location和geocoder 两个service。但是可惜的是这两个服务都无法启动，因为他们是通过配置文件conifg.xml [framework/base/core/res/res/values]得到服务的名字，然后启动服务的。但是在这个配置文件中，两个服务的名字都是null。

conifg.xml [framework/base/core/res/res/values]

<!-- Component name of the service providing network location support. -->
    <string name="config_networkLocationProvider">@null</string>
    <!-- Component name of the service providing geocoder API support. -->
    <string name="config_geocodeProvider">@null</string>

其实这也导致了，在调用GetFromLocationName和GetFromLocation两个函数时提示“Service not Available”，这个是google Android 2.2中就存在的bug。

_loadProvidersLocked函数的最后一句是调用updateProvidersLocked函数，仍然在LocationManagerServic.java文件中。

2.3：

 

  1. private void updateProvidersLocked() {
  2.         boolean changesMade = false;
  3.         for (int i = mProviders.size() - 1; i >= 0; i--) {
  4.             LocationProviderInterface p = mProviders.get(i);
  5.             boolean isEnabled = p.isEnabled();
  6.             String name = p.getName();
  7.             boolean shouldBeEnabled = isAllowedBySettingsLocked(name);
  8.             if (isEnabled && !shouldBeEnabled) {
  9.                 updateProviderListenersLocked(name, false);
  10.                 changesMade = true;
  11.             } else if (!isEnabled && shouldBeEnabled) {
  12.                 updateProviderListenersLocked(name, true);
  13.                 changesMade = true;
  14.             }
  15.         }
  16.         if (changesMade) {
  17.             mContext.sendBroadcast(new Intent(LocationManager.PROVIDERS_CHANGED_ACTION));
  18.         }
  19.     }

依靠前面的代码我们可以推测在mProviders里面应该存在一个gpsProvider 和PassiveProvider，而gpsProvider是未被enable的。而passiveProvider是enable的。

这边我们对gpsProvider进行讨论，他执行的是updateProviderListenersLocked（name,true） 然后当有发生改变，就是changesMade=true时，它发送了广播，内容是告诉大家LocationManager发生了变化，让需要的接收者自己接收。

 

下面我们跟进updateProviderListenersLocked（name,true）函数。

在LocationManagerService.java文件中

  1. private void updateProviderListenersLocked(String provider, boolean enabled) {
  2.         int listeners = 0;
  4.         LocationProviderInterface p = mProvidersByName.get(provider);
  5.         if (p == null) {
  6.             return;
  7.         }
  9.         ArrayList<Receiver> deadReceivers = null;
  10.         
  11.         ArrayList<UpdateRecord> records = mRecordsByProvider.get(provider);
  12.         if (records != null) {
  13.             final int N = records.size();
  14.             for (int i=0; i<N; i++) {
  15.                 UpdateRecord record = records.get(i);
  16.                 // Sends a notification message to the receiver
  18.                 if (!record.mReceiver.callProviderEnabledLocked(provider, enabled)) {
  19.                     if (deadReceivers == null) {
  20.                         deadReceivers = new ArrayList<Receiver>();
  21.                     }
  22.                     deadReceivers.add(record.mReceiver);
  23.                 }
  24.                 listeners++;
  25.             }
  26.         }
  28.         if (deadReceivers != null) {
  29.             for (int i=deadReceivers.size()-1; i>=0; i--) {
  30.                 removeUpdatesLocked(deadReceivers.get(i));
  31.             }
  32.         }
  33.         
  34.         if (enabled) {
  35.             p.enable();
  36.             if (listeners > 0) {
  37.                 p.setMinTime(getMinTimeLocked(provider), mTmpWorkSource);
  38.                 p.enableLocationTracking(true);
  39.             }
  40.         } else {
  41.             p.enableLocationTracking(false);
  42.             p.disable();
  43.         }
  44.     }

这边我们看if（enable）内的主题部分。 enable为真， 则启动了GPS服务。然后执行p.enable()函数。

enable（）函数在GPSLocationProvider.java中

  1. /**
  2.      * Enables this provider. When enabled, calls to getStatus()
  3.      * must be handled. Hardware may be started up
  4.      * when the provider is enabled.
  5.      */
  6.     public void enable() {
  7.         synchronized (mHandler) {
  8.             sendMessage(ENABLE, 1, null);
  9.         }
  10.     }
  1. private void sendMessage(int message, int arg, Object obj) {
  2.         // hold a wake lock while messages are pending
  4.         synchronized (mWakeLock) {
  5.             mPendingMessageBits |= (1 << message);
  6.             mWakeLock.acquire();
  7.             mHandler.removeMessages(message);
  8.             Message m = Message.obtain(mHandler, message);
  9.             m.arg1 = arg;
  10.             m.obj = obj;
  11.             mHandler.sendMessage(m);
  12.         }
  13.     }

我们看到enable函数中只是调用了sendMessage。 跟进函数，可看到sendMessage函数，首先做的是把相关的消息标志位给设置位。而后获取mWakeLock ?这边有点疑问，之前进入本段代码的时候不是获取了mWakeLock了？ 然后将上一次的相关消息删除，重新构造心的消息，让后发送给mHandler。

收到消息后，Hnadler会自动去调用handleMessage去处理收到的消息。

  1. public void handleMessage(Message msg) {
  2.             int message = msg.what;
  3.             switch (message) {
  4.                 case ENABLE:
  5.                     if (msg.arg1 == 1) {
  6.                         handleEnable();
  7.                     } else {
  8.                         handleDisable();
  9.                     }
  10.                     break;
  11. ...

根据构造的消息，我们将执行hanleEnable（）。

  1. private void handleEnable() {
  2.         if (DEBUG) Log.d(TAG, "handleEnable");
  3.         if (mEnabled) return;
  4.         mEnabled = native_init();
  6.         if (mEnabled) {
  7.             mSupportsXtra = native_supports_xtra();
  8.             if (mSuplServerHost != null) {
  9.                 native_set_agps_server(AGPS_TYPE_SUPL, mSuplServerHost, mSuplServerPort);
  10.             }
  11.             if (mC2KServerHost != null) {
  12.                 native_set_agps_server(AGPS_TYPE_C2K, mC2KServerHost, mC2KServerPort);
  13.             }
  14.         } else {
  15.             Log.w(TAG, "Failed to enable location provider");
  16.         }
  17.     }

这边handleEnable函数主要做了两件事。

1.调用JNI层的native_init()方法去初始化GPS。

2.试图启动agps服务。

我们先看第一件事。在com_android_server_location_GPSLocationProvider.cpp可以找到JNI层的相关实现

  1. static jboolean android_location_GpsLocationProvider_init(JNIEnv* env, jobject obj)
  2. {
  3.     const GpsInterface* interface = GetGpsInterface(env, obj);
  4.     if (!interface)
  5.         return false;
  7.     if (!sGpsDebugInterface)
  8.        sGpsDebugInterface = (const GpsDebugInterface*)interface->get_extension(GPS_DEBUG_INTERFACE);
  10.     return true;
  11. }

这边调用了GetGpsInterface去获取接口并初始化GPS。 后半部分试图去调用其相关的扩展接口。

  1. static const GpsInterface* GetGpsInterface(JNIEnv* env, jobject obj) {
  2.     // this must be set before calling into the HAL library
  4.     if (!mCallbacksObj)
  5.         mCallbacksObj = env->NewGlobalRef(obj);
  7.     if (!sGpsInterface) {
  8.         sGpsInterface = get_gps_interface();
  9.         if (!sGpsInterface || sGpsInterface->init(&sGpsCallbacks) != 0) {
  10.             sGpsInterface = NULL;
  11.             return NULL;
  12.         }
  13.     }
  14.     return sGpsInterface;
  15. }

GetGpsInterface里面也去调用了get_gps_interface()，而这个函数前面也有提到，最早的地方便是isSupported()的这个函数。在获取了这个接口之后，使用sGpsInterface->init函数进行了初始化。

在gps_qemu.c中(模拟器中)

  1. static int
  2. qemu_gps_init(GpsCallbacks* callbacks)
  3. {
  4.     GpsState* s = _gps_state;
  6.     if (!s->init)
  7.         gps_state_init(s);
  9.     if (s->fd < 0)
  10.         return -1;
  12.     s->callbacks = *callbacks;
  14.     return 0;
  15. }

这边qemu_gps_init函数即是sGpsInterface->init函数，其中里面做了gps_state_init初始化，并注册了callbacks回调函数，而这个函数也是在JNI层实现的，而且有JNI层传下来的函数。

  1. static void
  2. gps_state_init( GpsState* state )
  3. {
  4.     state->init = 1;
  5.     state->control[0] = -1;
  6.     state->control[1] = -1;
  7.     state->fd = -1;
  9.     state->fd = qemud_channel_open(QEMU_CHANNEL_NAME);
  11.     if (state->fd < 0) {
  12.         D("no gps emulation detected");
  13.         return;
  14.     }
  16.     D("gps emulation will read from '%s' qemud channel", QEMU_CHANNEL_NAME );
  18.     if ( socketpair( AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, state->control ) < 0 ) {
  19.         LOGE("could not create thread control socket pair: %s", strerror(errno));
  20.         goto Fail;
  21.     }
  23.     if ( pthread_create( &state->thread, NULL, gps_state_thread, state ) != 0 ) {
  24.         LOGE("could not create gps thread: %s", strerror(errno));
  25.         goto Fail;
  26.     }
  28.     D("gps state initialized");
  29.     return;
  31. Fail:
  32.     gps_state_done( state );
  33. }

在这个gps_state_init函数中，首先打开串口，然后建立socket通信，然后建立线程监听底层数据上报，分别对应于代码中黄低部分。

我们顺便看到qemu_gps_get_extension 函数，

  1. static const void*
  2. qemu_gps_get_extension(const char* name)
  3. {
  4.     // no extensions supported
  6.     return NULL;
  7. }

这是一个空函数，说明初始化的时候调用的相关扩展接口是没有用的。

在Android2.2中，handleEnable还做了一件事情，就是创建了一个监听线程 。

 而android2.3中，在GPSlocationProvider构造的时候就创建了一个线程。

  1. public GpsLocationProvider(Context context, ILocationManager locationManager) {
  2.   
  3.         ... ...
  4.         // wait until we are fully initialized before returning
  6.         mThread = new GpsLocationProviderThread();
  7.         mThread.start();
  8.         while (true) {
  9.             try {
  10.                 mInitializedLatch.await();
  11.                 break;
  12.             } catch (InterruptedException e) {
  13.                 Thread.currentThread().interrupt();
  14.             }
  15.         }
  16.     }

查看run函数相关内容：

  1. public void run() {
  2.             Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
  3.             initialize();
  4.             Looper.prepare();
  5.             mHandler = new ProviderHandler();
  6.             // signal when we are initialized and ready to go
  8.             mInitializedLatch.countDown();
  9.             Looper.loop();
  10.         }

run函数去调用了 initialize初始化函数，然后新建一个looper，新建一个providerHandler 用于处理该线程的消息。然后看是否初始化完成。然后进入消息循环，准备收发，处理消息。

  1. private void initialize() {
  2.         // register our receiver on our thread rather than the main thread
  1.         IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
  2.         intentFilter.addAction(ALARM_WAKEUP);
  3.         intentFilter.addAction(ALARM_TIMEOUT);
  4.         mContext.registerReceiver(mBroadcastReciever, intentFilter);
  5.     }

初始化主要是将线程的接收者注册到我们的线程上，而不是注册到主线程上。

到这边为止我们完成了 p.enable()函数的分析。

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