andorid Telephony 整体介绍

6572_Telephony

 

1 术语和前言： 4

2 TelePhony： 4

2.1 Telephony框架 4

2.2 Phone介绍 6

2.3 Message 9

2.4 Call 9

2.5 Network States 9

2.6 Data Connection 10

2.7 Simcard 12

2.8 PhoneNotifier 12

2.9 TelephonyManager 13

2.10 ITelephonyRegistry 15

3 TelePhony启动代码分析： 16

3.1 Telephony关键类初始化 16

3.1.1 Phone进程启动 16

3.1.2 PhoneGlobals创建 18

3.1.3 PhoneFactory创建 20

3.1.4 Phone创建 21

3.1.5 SIMRecords初始化 21

3.1.6 PhoneNotifier初始化 22

3.1.7 ITelephonyRegistry 23

3.1.8 TelephonyRegistry向ServiceManager注册 23

3.1.9 TelephonyManager 25

3.1.10 Service 25

3.1.11 Message加载 26

3.1.12 Isms 26

3.1.13 Contact加载 28

3.1.14 PhoneSubInfo 28

3.2 Telephony启动流程图 28

 

1 术语和前言：

2 TelePhony：

2.1 Telephony框架

Android手机操作系统是一个基于Linux Kernel的分层智能手机操作系统，其共分为4层,从上到下分别是：

Ø  应用层（Java Application）,包括了Android各种应用程序

Ø  应用框架层（Java Frameworks），是Google发布的核心应用所使用的API框架

Ø  系统运行库层（User Libraries），包含了手机系统平台必须的C/C++核心库、Dalvik虚拟机运行环境和HAL子层

Ø  核心层(Linux Kernel)，Android 4.0 基于Linux Kernel 3.0.8 提供核心系统服务，例如文件管理、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型等操作系统的基本服务能力

Telephony为手机提供通信功能，其通信逻辑关系如下，

Android Telephony采用了分层结构，共跨越了4层：

Ø  Telephony应用，包括了Phone、MMS和STK等应用程序

Ø  Telephony框架，提供TelephonyManager，包含数据连接、通话、信息和SIM相关的API

Ø  无线通信接口层（RIL），主要位于User Libraries层中的HAL层，提供AP（Application Processor）和BP（ Baseband Processor）之间的通信功能

Ø  Modem，位于BP，主要负责实际的无线通信能力处理

其中，Telephony框架层是以Phone实例为核心的，Phone接口及其子类管理整个整个手机的Telephony功能。Phone相关信息在后面介绍。

Telephony框架层为应用层和框架层的其它服务提供Telephony服务，如下：

PhoneInterfaceManager服务，是ITelephony接口的实现，PhoneInterfaceManage

通过PhoneApp、CallManager、Phone对象实现相应功能。

IccSmsInterfaceManager短消息服务，是Isms接口的实现；IccPhoneBookInterfaceManager电话本服务，是IIccPhoneBook接口的实现；PhoneSubInfo提供用户信息读取服务，是IPhoneSubInfo接口的实现；

TelephonyRegistry提供应用层的消息登记服务，是ITelephonyRegistry接口的实现。

应用程序通过以下几个客户端对象使用Telephony框架提供的服务。

  通过在SmsManager对象实例（通过SmsManager类的getDefault函数返回SmsManager对象）中访问IccSmsInterfaceManager服务,用来收发短信。

  通过IccProvider一个内容提供对象提供对IccPhoneBookInterfaceManager服务的访问，读取和管理电话本。 

  通过TelephonyManager对象提供对PhoneSubInfo、PhoneInterfaceManager、TelephonyRegistry服务的访问，TelephonyManager对象通过getSubscriberInfo函数获得PhoneSubInfo服务的远程访问代理对象。

通过getITelephony函数获得PhoneInterfaceManager的远程访问代理对象。提供一个对象全局sRegistry（指向TelephonyRegistry服务的远程访问代理对象）访问TelephonyRegistry服务。

 

Android中关于telephony相关的java代码主要在下列目录中：
1. frameworks/base/telephony/java/android/telephony 
   提供Android telephony的公开接口，任何具有权限的第三方应用都可使用，如接口类TelephonyManager。
2. frameworks/base/telephony/java/com/android/internal/telephony
3. frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java
   提供一系列内部接口，目前第三方应用还不能使用。当前似乎只有packages/apps/Phone能够使用

4. frameworks/opt/telephony  
5. packages/apps/Phone
   一个特殊应用，或者理解为一个平台内部进程。其他应用通过intent方式调用这个进程的服务。

1.1 Phone介绍

Phone相关类的关系图：

 

Phone

接口，定义了一些telephony相关的常量和方法

PhoneBase

类，继承了handler，实现了phone接口，

类里定义了一些常用类的引用，如mCM,SMSDispatcher

PhoneNotifier

接口，定义了一些telephony相关的通知方法

PhoneFactory

类，创建phone实例，主要完成socket创建、RIL实例创建、

phoneproxy实例创建。

MTKPhoneFactory

MTK对PhoneFactory的封装，当前看不到代码

PhoneProxy

类，继承了handler，实现了phone接口，使用phone实例，完成和ril交互的接口。

Phone描述了对电话的所有操作接口。PhoneBase直接从Phone 派生而来， GSMPhone又从PhoneBase派生而来，代表GSM手机的通信功能。PhoneProxy也从Phone直接派生而来，完成和ril交互的接口，手机的Phone实例就是一个PhoneProxy实例。

接口类Phone定义了一套API，这套API用于使用RIL发送AT命令请求，也还有一套register和unregister函数；当调用者对一些内部状态感兴趣时，可以调用对应的register函数，当状态变化时可以得到及时通知。

PhoneBase实现了Phone接口中定义的部分函数，还有一部分由其子类GSMPhone和CDMAPhone实现。PhoneBase通过CommandsInterface接口与RIL daemon层交互，实现短消息提交、数据连接控制、ICC 信息读取等Telephony基类功能。PhoneBase包含SMSDispatcher、DataConnectionTracker、IccFileHandler、IccRecords、IccCard等几个抽象类成员，并通过这些抽象类成员提供某一方面功能的基类实现。

PhoneProxy是GSMPhone和CDMAPhone的代理，让使用者不用关注手机到底是GSM还是CDMA，它遵守Phone定义的API接口，因此继承Phone。PhoneFactory在创建Phone对象时，拥有的是PhoneProxy对象，PhoneProxy根据实际的网络类型创建对应的GSMPhone或CDMAPhone。PhoneProxy代理对象实现了Phone接口，使应用能够使用统一的PhoneProxy对象控制操作具体类型的Phone对象，而不用关心它们之间的差异（代理模式的采用），应用程序通过PhoneFactory的getDefaultPhone函数返回统一的PhoneProxy代理对象来访问不同的Phone对象。 因为Telephony框架层支持不同的网络类型的Telephony实现（CDMA、GSM），因此Telephony框架层普遍使用代理模式来对应用提供统一的服务接口。如PhoneProxy代理对象内部还封装了IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo三个服务的代理对象，通过代理对象提供对这三个服务的操作控制。

Phone对象是整个Telephony服务的核心，主要的Telephony服务（IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo）及数据连接功能都通过具体的Phone对象提供，具体的Phone对象包括CDMAPhone、CDMALTEPhone、GSMPhone及SipPhone。PhoneBase抽象类是这些具体Phone对象的共同的基类，本身一个Handler类，用来提供Phone接口的基实现。

     

SMSDispatcher 、DataConnectionTracker 、IccFileHandler、IccRecords、IccCard等抽象类对应GSMPhone对象中的派生类分别为GsmSMSDispatcher（提供GSM模式的短消息发送和接收提交功能）、GsmDataConnectionTracker（提供GSM模式的数据连接管理功能）、SIMFileHandler（提供SIM File处理）、SIMRecords（提供SIM信息记录功能）、SimCard（提供SIM CARD功能）； IccSmsInterfaceManager、IccPhoneBookInterfaceManager、PhoneSubInfo服务在GSMPhone对象中实现的具体的服务类为SimSmsInterfaceManager、    SimPhoneBookInterfaceManager及PhoneSubInfo。

另外GSMPhone对象在实例化时还实例化GsmCallTracker（提供GSM模式的CALL管理）、GsmServiceStateTracker（提供GSM模式的服务状态管理）、CatService对象（提供STK服务）。

1.1 Message

Message在telephony主要通过GsmSMSDispatcher提供GSM模式的短消息发送和接收提交功能，通过smsMessage实现短消息的编解码。

1.2 Call

GSMCallTracker是Android的通话管理层，GsmCallTracker派生自Handler的虚拟类CallTracker；

GsmCallTracke对象提供Call状态(共有IDLE, ACTIVE, HOLDING, DIALING, ALERTING, INCOMING, WAITING, DISCONNECTED, DISCONNECTING九种状态)的跟踪和管理，能够提供向RIL层发送请求，接收和处理RIL层发来的命令响应事件及其它主动通知事件，如振铃等CALL相关事件及Service状态事件。

 GsmCallTracker对象中还提供有三个GsmCall对象（派生自抽象类Call）：ringingCall（用来管理处于INCOMING和WAITING状态的通话）、foregroundCall（用来管理处于DAILING、ALERTING、ACTIVE状态的通话）、backgroundCall（用来管理HOLD的通话）。

1.3 Network States

GsmServiceStateTracker派生自Handler的虚拟类ServiceStateTracker。

GsmServiceStateTracker对象提供ServiceState（共有STATE_IN_SERVICE、STATE_OUT_OF_SERVICE、STATE_EMERGENCY_ONLY、STATE_POWER_OFF四种状态）的跟踪和管理

GsmServiceStateTracker对象中除了包括ServiceState状态信息外，还包括SignalStrength信号强度等信息。

GsmServiceStateTracker对象还维护GSM CELL位置信息,因此包含两个GsmCellLocation对象成员cellLoc(当前位置) , newCellLoc( 新位置 )。

1.4 Data Connection

Telephony框架的数据连接模块负责数据连接通道的建立，使电话能够提供数据服务，如上网等。

DataConnectionTracker是数据连接功能的核心，GsmDataConnectionTracker、CdmaDataConnectionTracker是DataConnectionTracker的两个派生类，实现具体网络的数据连接的建立和管理。

每一个数据连接用一个DataConnection对象表示，DataConnection对应的具体网络的派生类为GsmDataConnection和CdmaDataConnection。DataConnectionTracker中用一个HashMap类型的变量mDataConnections维护每一个数据连接。CDMA同时只能建立一路数据连接，GSM网络则没有限制。

DataConnection对象是一个是一个状态机对象，维护连接的状态,并提供数据连接的LinkProperties和LinkCapabilities等属性。DataConnection对象的状态包括DcDefaultState、DcInactiveState、DcActivatingState、DcActiveState、DcDisconnectingState、DcDisconnectionErrorCreatingConnection六种状态。

对于GsmDataConnectionTracker对象，ApnContext对象提供数据连接的APN上下文，每一个APN类型都对应一个ApnContext对象，ApnContext对象维护对应的APN设置、DataConnectionTracker的状态、对应的DataConnection和DataConnectionAc等。

数据连接通道的建立过程：

    1、 数据连接的建立最终都通过GsmDataConnectionTracker和CdmaDataConnectionTracker的trySetupData函数启动数据连接；

    2、 trySetupData函数调用setupData函数，设置数据连接参数（如采用的Apn设置参数，连接建立成功响应消息）；

    3、 然后调用对应的DataConnection对象的bringUp函数发送数据连接消息（EVENT_CONNECT）。

    4、 EVENT_CONNECT消息由DataConnection对象的状态机的相应状态对象接收处理，对于开始尚未建立数据连接时，DataConnection对象处于DcInactiveState状态，因此DcInactiveState状态对象接收处理EVENT_CONNECT事件，调用onConnect函数，并转变为DcActivatingState状态。

    5、 在具体DataConnection对象的onConnect函数中调用RIL接口setupDataCall函数启动数据连接；

    6、 连接建立后RIL层回应EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE请求应答事件，由DataConnection对象的DcActivatingState状态对象接收处理EVENT_SETUP_DATA_CONNECTION_DONE事件，调用onSetupConnectionCompleted函数，并过渡到DcActiveState状态，连接建立成功。

 DataConnectionTracker对象采用DataConnectionAc对象（派生自AsyncChannel）与DataConnection对象通讯。

 GsmDataConnectionTracker对象在setupData函数调用createDataConnection函数创建时GsmDataConnection对象和DataConnectionAc对象，并通过DataConnectionAc对象与GsmDataConnection对象建立异步通讯连接。GsmDataConnectionTracker对象对于每类ApnContext都可以建立一个GsmDataConnection对象和一个DataConnectionAc对象。

  CdmaDataConnectionTracker对象在实例化时调用createAllDataConnectionList函数创建需要的数据连接对象CdmaDataConnection和DataConnectionAc对象。CdmaDataConnectionTracker对象只支持创建一个CdmaDataConnection对象和DataConnectionAc对象。

        boolean trySetupData(String reason) 

尝试建立数据连接。它只是检查当前手机状态是具备建立数据连接的条件，当符合条件时，就去建立连接。这些条件包括当前是否处在正常的非连接状态、phone是否处在空闲状态、SIM卡是否就绪、是否允许数据连接、数据连接是否受限、以及电源状态也允许的情况下。接着调用buildWaitingApns去构建一个可供使用的APN列表（用户设置的preferred 

APN，若没设置则APN的类型匹配亦可，详见buildWaitingApns说明），若列表不为空，若就调用setupData建立数据连接。

        boolean setupData(String 

reason)使用PdpConnection的connect函数（最终调用到RIL的setupDataCall函数），从备选APN列表waitingApns中，选择第一个APN作为配置去建立数据连接，详见buildWaitingApns函数

APN相关API

 createAllApnList：用当前SIM卡对应的运营商查询系统的所有APN，并调用createApnList创建APN列表，并找到用户设置的preferred APN
     createApnList：用查询得到的数据集，创建APN列表
     onApnChanged：当APN被用户更改时，将调用到此函数，重新建立数据连接
     buildWaitingApns：使用用户设置的preferred APN构建一个可用于数据连接的备选APN列表，即waitingApns列表（当有preferred APN，该列表就只有一个）。若用户没有设置preferred APN，则将所有类型匹配的APN添加到waitingApns列表（如default类型）。当trySetupData函数检查有waitingApns列表中有可用的APN时，就会去尝试建立连接。
     getNextApn()：当PdpConnection需要用到APN建立数据连接时，将调用该函数从waitingApns备选列表中获取第一个APN，直至成功建立数据连接为止。
     setPreferredApn：当用户没有设置preferred APN时，将当前数据连接成功的那个APN设置为preferred APN。详见onDataSetupComplete。
     getPreferredApn：用户获取用户设置的preferred APN

1.5 Simcard

CatService对象实现STK服务,也是一个Handler对象,并实现AppInterface接口。CatService对象能够与RIL和STK应用交互：可以实现向RIL发送Envelop命令，以及从RIL接收STK事件,解析事件流（包括Proactive Command），从STK应用接收命令执行结果编码后发给RIL。CatService对象采用一个RilMessageDecoder状态机解析RIL发来的STK事件流。

1.6 PhoneNotifier

整个Telephony事件通知框架包括三层: RIL消息层、框架事件处理层、应用层。

整个框架层以PhoneBase为中心，向上通过PhoneNotifier接口向应用层发送框架层产生的的事件，应用层通过TelephonyRegistry接口提供对特定事件的监听，由PhoneNotifier接口的默认实现DefaultPhoneNotifier通过TelephonyRegistry对象向应用层发送事件通知。

1.7 TelephonyManager

TelephonyManager主要提供Phone模块各种信息的查询和监听服务。这些信息既包括设备的状态，也包括SIM卡的状态，还包括网络的状态。

TelephonyManager主要使用两个服务来访问telephony功能：
1. ITelephony，提供与telephony进行操作，交互的接口

在packages/apps/Phone中由PhoneInterfaceManager.java实现。
2. ITelephonyRegistry, 提供登记telephony事件的接口    

在frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java实现。

TelephonyManager并不是一个标准的服务（Service），因为他没有继承自任何其他的Service，，他只是一个普通的类，没有继承任何父类或接口。那么他是如何实现telephony功能的呢，它通过三个接口类ITelephonyRegistry，IPhoneSubInfo，ITelephony，获取系统服务，从而实现通信功能。

1.7.1.1 ITelephonyRegistry服务

        这个服务是在TelephonyManager构造函数中得到的，他的主要作用就是对信号、呼叫转移、位置改变、数据连接状态等信息的监听。

是一个系统服务，主要完成两方面的通知任务：
        1、监听Phone状态，当有新的状态时，对注册该服务的客户端进行通知。比如：
                notifyCallState：通知通话状态的改变。
                notifySignalStrength：通知信号的改变。
                notifyCallForwardingChanged：通知呼叫转移状态的改变。
                notifyDataConnection：通知数据连接的改变。
        2、监听Phone状态，当有新的状态时，发送相应的广播到系统中。比如：
                broadcastServiceStateChanged:广播服务状态的改变。
                broadcastSignalStrengthChanged：广播信号的改变。
                broadcastDataConnectionStateChanged：广播数据连接状态的改变。

        客户端在得到这个服务后，可以通过统一的listen方法将自己注册为状态的监听器，如果Phone状态发生了改变，系统就会遍历所有的监听器，主动向他们发消息，调用相应的回调函数。

1.7.1.2 IPhoneSubInfo服务

        这个服务是在getSubscriberInfo接口中得到的，通过这个服务可以得到软件版本、设备ID、SIM卡串号、语音信箱等信息。

1.7.1.3 ITelephony服务

        这个服务很特殊，是在Phone模块中注册给系统的（其他服务都是在framework中注册的），主要功能是Phone模块相关状态的查询和处理，包括位置服务、小区注册信息、当前网络状态、是否有SIM卡插入、以及SIM卡状态等信息。在TelephonyManager中是通过getITelephony接口得到的这个服务。