Wifi服务框架介绍

http://blog.csdn.net/u010961631/article/details/48291095

   本文简要介绍WIFI服务的主要框架以及运作机制。

        WIFI框架主要涉及到以下几个对象：WifiService、WifiManager、WifiServiceImpl、WifiStateMachine等。下面来介绍这四个对象的内在联系。

一、WIFI服务的初始化

        WIFI服务的初始化分为两个部分，WifiService的初始化和WifiManager的初始化，下面分别介绍。

1.1、WifiService的初始化流程

        WifiService的初始化流程是在SystemService中被启动的：

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1. @SystemServer.java  
2. private static final String WIFI_SERVICE_CLASS = "com.android.server.wifi.WifiService";  
3. private void startOtherServices() {  
4.     mSystemServiceManager.startService(WIFI_SERVICE_CLASS);  
5. }  

        在这里通过SystemServiceManager将WIFI的主服务(WifiService)启动，然后来看该Service的启动过程：

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1. @WifiService.java  
2. public final class WifiService extends SystemService {  
3.     private static final String TAG = "WifiService";  
4.     final WifiServiceImpl mImpl;  
5.     public WifiService(Context context) {  
6.         super(context);  
7.         //创建WifiServiceImpl对象  
8.         mImpl = new WifiServiceImpl(context);  
9.     }  
10.     @Override  
11.     public void onStart() {  
12.         //将WifiServiceImpl注册到ServiceManager  
13.         publishBinderService(Context.WIFI_SERVICE, mImpl);  
14.     }  
15.   
16.   
17.     @Override  
18.     public void onBootPhase(int phase) {  
19.         if (phase == SystemService.PHASE_SYSTEM_SERVICES_READY) {  
20.             mImpl.checkAndStartWifi();  
21.         }  
22.     }  
23. }  

        以上是WifiService的全部内容，其实该Service只完成了两个任务：
        1、在初始化时，也就是构造方法中，创建WifiServiceImpl对象。
        2、在onStart时，将WifiServiceImpl对象注册到ServiceManager中。
        这里创建的WifiServiceImpl是整个WIFI服务的管理者，他负责将客户端对WIFI的请求分类，然后派发给不同的处理中心。
        下面先来看WifiServiceImpl的属性：

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1. public final class WifiServiceImpl extends IWifiManager.Stub {}  

        这说明该类是一个服务的实现类。
        然后来看该对象的初始化过程，也就是构造方法：

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1. @WifiServiceImpl.java  
2. public WifiServiceImpl(Context context) {  
3.     mContext = context;  
4.     mInterfaceName =  SystemProperties.get("wifi.interface", "wlan0");  
5.     mTrafficPoller = new WifiTrafficPoller(mContext, mInterfaceName);  
6.     //创建wifi状态机  
7.     mWifiStateMachine = new WifiStateMachine(mContext, mInterfaceName, mTrafficPoller);  
8.     mWifiStateMachine.enableRssiPolling(true);  
9.     //初始化各种管理者  
10.     mBatteryStats = BatteryStatsService.getService();  
11.     mAppOps = (AppOpsManager)context.getSystemService(Context.APP_OPS_SERVICE);  
12.     mNotificationController = new WifiNotificationController(mContext, mWifiStateMachine);  
13.     mSettingsStore = new WifiSettingsStore(mContext);  
14.     HandlerThread wifiThread = new HandlerThread("WifiService");  
15.     wifiThread.start();  
16.     mClientHandler = new ClientHandler(wifiThread.getLooper());  
17.     mWifiStateMachineHandler = new WifiStateMachineHandler(wifiThread.getLooper());  
18.     mWifiController = new WifiController(mContext, this, wifiThread.getLooper());  
19.     mBatchedScanSupported = mContext.getResources().getBoolean( R.bool.config_wifi_batched_scan_supported);  
20. }  

        在这里初始化各种与WIFI管理有关的辅助类，其中包含最重要的一个就是WIFI的状态机WifiStateMachine，他是整个WIFI机制的核心。下面来看该状态机的初始化流程：

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1. @WifiStateMachine.java  
2. public WifiStateMachine(Context context, String wlanInterface, WifiTrafficPoller trafficPoller){  
3.     super("WifiStateMachine");  
4.     mContext = context;  
5.     mInterfaceName = wlanInterface;  
6.     //创建NetworkInfo对象  
7.     mNetworkInfo = new NetworkInfo(ConnectivityManager.TYPE_WIFI, 0, NETWORKTYPE, "");  
8.     mBatteryStats = IBatteryStats.Stub.asInterface(ServiceManager.getService( BatteryStats.SERVICE_NAME));  
9.     //创建各种辅助类  
10.     IBinder b = ServiceManager.getService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE);  
11.     mNwService = INetworkManagementService.Stub.asInterface(b);  
12.     mP2pSupported = mContext.getPackageManager().hasSystemFeature( PackageManager.FEATURE_WIFI_DIRECT);  
13.     mWifiNative = new WifiNative(mInterfaceName);  
14.     mWifiConfigStore = new WifiConfigStore(context, mWifiNative);  
15.     mWifiAutoJoinController = new WifiAutoJoinController(context, this, mWifiConfigStore, mWifiConnectionStatistics, mWifiNative);  
16.     mWifiMonitor = new WifiMonitor(this, mWifiNative);  
17.     mWifiInfo = new WifiInfo();  
18.     ......  
19.     //初始化状态机  
20.     addState(mDefaultState);  
21.     addState(mInitialState, mDefaultState);  
22.     addState(mSupplicantStartingState, mDefaultState);  
23.     addState(mSupplicantStartedState, mDefaultState);  
24.     addState(mDriverStartingState, mSupplicantStartedState);  
25.     addState(mDriverStartedState, mSupplicantStartedState);  
26.     addState(mScanModeState, mDriverStartedState);  
27.     addState(mConnectModeState, mDriverStartedState);  
28.     addState(mL2ConnectedState, mConnectModeState);  
29.     addState(mObtainingIpState, mL2ConnectedState);  
30.     addState(mVerifyingLinkState, mL2ConnectedState);  
31.     addState(mConnectedState, mL2ConnectedState);  
32.     addState(mRoamingState, mL2ConnectedState);  
33.     addState(mDisconnectingState, mConnectModeState);  
34.     addState(mDisconnectedState, mConnectModeState);  
35.     addState(mWpsRunningState, mConnectModeState);  
36.     addState(mWaitForP2pDisableState, mSupplicantStartedState);  
37.     addState(mDriverStoppingState, mSupplicantStartedState);  
38.     addState(mDriverStoppedState, mSupplicantStartedState);  
39.     addState(mSupplicantStoppingState, mDefaultState);  
40.     addState(mSoftApStartingState, mDefaultState);  
41.     addState(mSoftApStartedState, mDefaultState);  
42.     addState(mTetheringState, mSoftApStartedState);  
43.     addState(mTetheredState, mSoftApStartedState);  
44.     addState(mUntetheringState, mSoftApStartedState);  
45.     //设置状态机初始模式  
46.     setInitialState(mInitialState);  
47.     //启动状态机  
48.     start();  
49.     ......  
50. }  

        我们看到，在WifiStateMachine的初始化过程中创建了大量的辅助类，其中就包括NetworkInfo，他的作用就是标记当前网络的各项属性，比如当前网络的类型、是否可用、是否处于漫游等，然后还创建了许多WIFI的状态机，标识当前WIFI所处的状态，最后将状态机初始状态设置为mInitialState，并将状态机start。
        以上就是WifiService的全部初始化过程，其主要过程分为以下四个部分：
        1、在SystemServer中启动WifiService；
        2、在WifiService启动过程中创建并初始化WifiServiceImpl；
        3、在WifiServiceImpl初始化过程中创建并初始化WifiStateMachine对象；

        4、在WifiStateMachine初始化过程中创建各种状态机并启动他们；

1.2、WifiManager的初始化流程

        WIFI框架还有另外一个初始化流程实在ContextImpl中进行的。
        当系统初始化时，会在Context对象的实现类ContextImpl中注册一些常用的服务，这样就可以在应用内部通过Context对象的getSystemService()方法来获取相应的服务。而WIFI在ContextImpl中注册了WifiManager用于向一般应用提供WIFI的服务：

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1. @ContextImpl.java  
2. registerService(WIFI_SERVICE, new ServiceFetcher() {  
3.     public Object createService(ContextImpl ctx) {  
4.         IBinder b = ServiceManager.getService(WIFI_SERVICE);  
5.         IWifiManager service = IWifiManager.Stub.asInterface(b);  
6.         return new WifiManager(ctx.getOuterContext(), service);  
7.     }});  

        从这里可以知道两个信息：
        1、应用可以通过Context对象的getSystemService(Context.WIFI_SERVICE)的方法获取到一个WifiManager的对象用于控制WIFI；
        2、WifiManager的创建需要使用ServiceManager的WIFI_SERVICE服务，而这个WIFI_SERVICE就是在WifiService中注册的WifiServiceImpl对象；
        下面来看WifiManager的创建过程：

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1. @WifiManager.java  
2. public WifiManager(Context context, IWifiManager service) {  
3.     mContext = context;  
4.     //这里的mService就是创建WifiManager时传递进来的WifiServiceImpl对象  
5.     mService = service;  
6.     init();  
7. }  
8. private void init() {  
9.     synchronized (sThreadRefLock) {  
10.         if (++sThreadRefCount == 1) {  
11.             //获取WifiServiceImpl中的Messenger对象  
12.             Messenger messenger = getWifiServiceMessenger();  
13.             if (messenger == null) {  
14.                 sAsyncChannel = null;  
15.                 return;  
16.             }  
17.             //创建AsyncChannel通道  
18.             sHandlerThread = new HandlerThread("WifiManager");  
19.             sAsyncChannel = new AsyncChannel();  
20.             sConnected = new CountDownLatch(1);  
21.             sHandlerThread.start();  
22.             Handler handler = new ServiceHandler(sHandlerThread.getLooper());  
23.             //与WifiServiceImpl申请建立单向AsyncChannel  
24.             sAsyncChannel.connect(mContext, handler, messenger);  
25.             try {  
26.                 sConnected.await();  
27.             } catch (InterruptedException e) {  
28.                 Log.e(TAG, "interrupted wait at init");  
29.             }  
30.         }  
31.     }  
32. }  

        从上面WifiManager的初始化过程中我们看到，其初始化的过程中完成了以下两个任务：
        1、用WifiServiceImpl初始化mService对象；
        2、向WifiServiceImpl申请单向的AsyncChannel(想要连接AsyncChannel请点击这里)；
        至此，WIFI框架就完成了所有需要初始化的动作，我们用一张流程图来标识该过程：

二、WIFI服务的运作机制

        由于应用操作WIFI是通过WifiManager进行的，那么我们可以从WifiManager开始来查找消息在WIFI内部的传递机制。
        以下是WifiManager提供的几个比较重要的对外接口：

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1. //获取所有网络连接  
2. public List<WifiConfiguration> getConfiguredNetworks() {}  
3. //添加网络连接  
4. public int addNetwork(WifiConfiguration config) {}  
5. //更新网络连接  
6. public int updateNetwork(WifiConfiguration config) {}  
7. //是否支持5Ghz  
8. public boolean is5GHzBandSupported() {}  
9. //是否支持WIFI热点  
10. public boolean isPortableHotspotSupported() {}  
11. //打开关闭WIFI  
12. public boolean setWifiEnabled(boolean enabled) {}  
13. //连接某个WIFI  
14. public void connect(int networkId, ActionListener listener) {}  
15. //断开当前连接  
16. public boolean disconnect() {}  
17. //添加黑名单  
18. public boolean addToBlacklist(String bssid) {}  
19. //清除黑名单  
20. public boolean clearBlacklist() {}  

        我们挑选两个比较典型的方法进行跟踪，分别是：控制WIFI开关的setWifiEnabled()和连接某个WIFI的connect()方法。

        为什么要挑选这两个方法呢？是因为这两个方法分别使用两种方式与WifiService进行通讯。

2.1、setWifiEnabled方式

        在该方式中，WifiManager通过直接调用的方式与WifiServiceImpl进行通讯。

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1. @WifiManager.java  
2. public boolean setWifiEnabled(boolean enabled) {  
3.     try {  
4.         //直接调用mService的setWifiEnabled方法  
5.         return mService.setWifiEnabled(enabled);  
6.     } catch (RemoteException e) {  
7.         return false;  
8.     }  
9. }  

2.2、connect方式

        与setWifiEnabled不同，在该方式中，WifiManager利用与WifiServiceImpl之间的AsyncChannel来交换信息：

[java] view plain copy

1. @WifiManager.java  
2. public void connect(int networkId, ActionListener listener) {  
3.     if (networkId < 0) throw new IllegalArgumentException("Network id cannot be negative");  
4.     validateChannel();  
5.     //通过AsyncChannel与WifiServiceImpl传递信息  
6.     sAsyncChannel.sendMessage(CONNECT_NETWORK, networkId, putListener(listener));  
7. }  

2.3、WifiManager小结

        在上面两节中分别介绍了两种WifiManager与WifiServiceImpl通讯的方式，其实不仅是以上两个方法，WifiManager中所有的对外公开的public方法，最终都是通过这两种方式与WifiServiceImpl进行沟通。

        我们可以这样理解WifiManager：他是WIFI模块向外部应用透漏出来的接口，其他所有应用都可以通过WifiManager操作WIFI各项功能，但是WifiManager本身并不具备处理请求的能力，而是把所有请求转发给WifiServiceImpl对象，而发送请求的方式就是直接调用或者通过AsyncChannel。

2.4、WifiServiceImpl中对请求的处理

        无论采用何种沟通方式，WifiManager最终都会把应用的请求转交给WifiServiceImpl来处理。那么接下来的流程是怎样的呢？WifiServiceImpl将会如何处理WifiManager转发过来的请求呢？
        我们继续跟踪上面两个方法的调用流程来查看WifiServiceImpl的处理过程。
        先来看setWifiEnabled()方法，该方法是直接由WifiManager调用到WifiServiceImpl中的，其实现如下：

[java] view plain copy

1. @WifiServiceImpl.java  
2. public synchronized boolean setWifiEnabled(boolean enable) {  
3.     //权限检查  
4.     enforceChangePermission();  
5.   
6.   
7.     //权限检查  
8.     long ident = Binder.clearCallingIdentity();  
9.     try {  
10.         if (! mSettingsStore.handleWifiToggled(enable)) {  
11.             return true;  
12.         }  
13.     } finally {  
14.         Binder.restoreCallingIdentity(ident);  
15.     }  
16.     //向WifiController发送请求  
17.     mWifiController.sendMessage(CMD_WIFI_TOGGLED);  
18.     return true;  
19. }  

        在这里我们看到，WifiServiceImpl将请求转交给WifiController来处理。
        下面来看WifiManager中connect()方法的处理，当初WifiManager收到该请求后，通过AsyncChannel的方式向WifiServiceImpl发送CONNECT_NETWORK的请求，那么WifiServiceImpl的接下来就需要在自己的Messenger中处理，而这个Messenger是从getWifiServiceMessenger()中传递给WifiManager的，我们来看是哪个Messenger来处理该请求：

[java] view plain copy

1. @WifiServiceImpl.java  
2. public Messenger getWifiServiceMessenger() {  
3.     //权限检查  
4.     enforceAccessPermission();  
5.     enforceChangePermission();  
6.     //这里的Messenger的Handler是mClientHandler  
7.     return new Messenger(mClientHandler);  
8. }  

        从这里看到，WifiManager拿到的Messenger中的Handler其实就是mClientHandler，他是在WifiServiceImpl初始化时被创建的：

[java] view plain copy

1. @WifiServiceImpl.java  
2. public WifiServiceImpl(Context context) {  
3.     ......  
4.     HandlerThread wifiThread = new HandlerThread("WifiService");  
5.     wifiThread.start();  
6.     mClientHandler = new ClientHandler(wifiThread.getLooper());  
7. }  

        也就是说WifiManager通过AsyncChannel发送的消息都会在ClientHandler中接收到：

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1. private class ClientHandler extends Handler {  
2.     ClientHandler(android.os.Looper looper) {  
3.         super(looper);  
4.     }  
5.     @Override  
6.     public void handleMessage(Message msg) {  
7.         switch (msg.what) {  
8.             case WifiManager.CONNECT_NETWORK:  
9.             case WifiManager.SAVE_NETWORK: {  
10.                WifiConfiguration config = (WifiConfiguration) msg.obj;  
11.                int networkId = msg.arg1;  
12.                if (msg.what == WifiManager.SAVE_NETWORK) {  
13.                }  
14.                if (msg.what == WifiManager.CONNECT_NETWORK) {  
15.                    if (config != null) {  
16.                        //配置config  
17.                        if (config.networkId == WifiConfiguration.INVALID_NETWORK_ID) {  
18.                            config.creatorUid = Binder.getCallingUid();  
19.                        } else {  
20.                            config.lastUpdateUid = Binder.getCallingUid();  
21.                        }  
22.                    }  
23.                }  
24.                if (config != null && config.isValid()) {  
25.                    //将请求发送给WifiStateMachine  
26.                    mWifiStateMachine.sendMessage(Message.obtain(msg));  
27.                } else if (config == null && networkId != WifiConfiguration.INVALID_NETWORK_ID) {  
28.                    mWifiStateMachine.sendMessage(Message.obtain(msg));  
29.                } else {  
30.                    if (msg.what == WifiManager.CONNECT_NETWORK) {  
31.                        replyFailed(msg, WifiManager.CONNECT_NETWORK_FAILED, WifiManager.INVALID_ARGS);  
32.                    } else {  
33.                        replyFailed(msg, WifiManager.SAVE_NETWORK_FAILED, WifiManager.INVALID_ARGS);  
34.                    }  
35.                }  
36.                break;  
37.            }  
38.         }  
39.     }  
40. }  

        从上面这个处理来看，WifiServiceImpl将请求转交给WifiStateMachine来处理。
        其实WifiServiceImpl对请求的处理与WifiManager类似，他本身并不具备处理事物的能力，只是将请求分类后交由不同的处理者去处理。
        以上就是整个WIFI框架的初始化以及内部消息处理机制，下面用一张图来标识WIFI内部的消息流：