android4.1 Wifi 淺析

簡單分析下wifi相關類，首先了解幾個主要概念

AsyncChannel

簡單理解：

AsyncChannel，就是藉助Messenger 機制,讓兩個不一樣的handler之間進行通訊。

AsyncChannel類有兩個Messenger對象：mSrcMessenger，mDstMessenger。

mSrcMessenger，通常用於封裝源端handler對象

mDstMessenger，通常用於封裝目的端handler對象

然後，調用AsyncChannel的sendMessage方法時，執行兩個操做：

1. msg.replyTo = mSrcMessenger; //重設消息的replyTo值

2. mDstMessenger.send(msg); //該方法就會將消息發送給目的端的handler去處理

因爲重設了消息的replyTo值，以後在目的端發出的消息，將返回給源端handler處理。

 

參考：Android源碼閱讀筆記：AsyncChannel與層次狀態機StateMachine

 

wifi 相關文件

framework
WifiManager
    管理全部wifi操做，提供API調用，主要用於上層應用調用
WifiService
    處理Wifi操做請求。通常都是在WifiManager中被調用
WifiStateMachine
    處理wifi各個階段狀態所要處理的消息
WifiMonitor
    監聽全部來自wpa_supplicant的事件，並傳遞給WifiStateMachine處理
WifiNative
    native方法，發送消息給wpa_supplicant

jni層
android_net_wifi_Wifi.cpp

wpa_supplicant適配器層
wifi.c

wpa_supplicant層
wpa_supplicant.c

 

 

接下來分析wifi啓動、掃描、鏈接ap的流程。

1、 Wifi相關類建立

1.SystemServer::ServerThread::run---->new WifiService(...)；

2.WifiService(...)---->new WifiStateMachine(...)；

3.WifiStateMachine(...)

---->new WifiNative(...)

---->new WifiMonitor(...)

---->AsyncChannel::connectSync(...)

 

ps: AsyncChannel::connectSync將WifiStateMachine和wifiApConfigStore經過AsyncChannel關聯起來。

 
4. SystemServer::ServerThread::run ServiceManager.addService(...);

 

 over~~

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2、 wifi功能啓動

先貼出總體流程時序圖

1. 檢查系統屬性中的wifi狀態信息

SystemServer::ServerThread::run
--->WifiService::checkAndStartWifi (該方法只在開機時調用，用來檢查wifi是否須要開啓)

分析WifiService::checkAndStartWifi方法：

    public void checkAndStartWifi() {
        mAirplaneModeOn.set(isAirplaneModeOn());
        mPersistWifiState.set(getPersistedWifiState());
        /* Start if Wi-Fi should be enabled or the saved state indicates Wi-Fi was on */
        boolean wifiEnabled = shouldWifiBeEnabled() || testAndClearWifiSavedState();
        Slog.i(TAG, "WifiService starting up with Wi-Fi " +
                (wifiEnabled ? "enabled" : "disabled"));

        // If we are already disabled (could be due to airplane mode), avoid changing persist
        // state here
        if (wifiEnabled) setWifiEnabled(wifiEnabled);

        mWifiWatchdogStateMachine = WifiWatchdogStateMachine.
               makeWifiWatchdogStateMachine(mContext); //之後分析

    }

(1)isAirplaneModeOn()/getPersistedWifiState()：都是獲取系統屬性進行判斷。

(2)shouldWifiBeEnabled()：判斷mAirplaneModeOn/mPersistWifiState中的值，其實就是上述兩個方法得到的值。

(3)testAndClearWifiSavedState()：獲取系統屬性中保存的wifi狀態的值，返回，以後清空狀態，置爲0。

另注意：如下分析都是基於條件：開機啓動時，wifi狀態爲on。

 

所以，接着會調用setWifiEnabled(true)方法，下面分析。

到此，檢查wifi系統屬性狀態的操做結束，over~~

 

2.setWifiEnabled(true)執行流程

2.1

該方法中主要執行如下語句：

        if (FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT && WifiManager.fmcV2Support()) {
            mWifiStateMachine.fmcV2SetWifiEnabled(enable);
        } else {
            mWifiStateMachine.setWifiEnabled(enable);
        }

分析:

FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT/WifiManager.fmcV2Support()

(1)FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT 

這個屬性值在build/buildplus/target/FeatureQuery.java裏能夠找到。

 

(2)WifiManager::fmcV2Support方法以下：

    public static boolean fmcV2Support() {
        return (SystemProperties.getInt("ro.config.cwenable", 0) == 1)
                 && (SystemProperties.getInt("ro.config.fmcv2support", 0) == 1);
    }

 

就是獲取兩個系統屬性，判斷是否支持FMC功能，有兩種方式能夠查看

(a)在out/target/product/msm8625/system/build.prop中能夠找到

(b)命令提示符下，adb shell，而後使用命令：getprop XX ，就能夠得到屬性值。XX表示系統屬性名。

總結：這兩個條件的做用就是判斷是否支持FMC功能(固定網絡與移動網絡融合)。

 

2.2

執行mWifiStateMachine.fmcV2SetWifiEnabled方法：

    public void fmcV2SetWifiEnabled(boolean enable) {
        if (!enable) {
            ......
        } else {
            setWifiEnabled(enable);
        }
    }

 

接着調用WifiStateMachine::setWifiEnabled(enable)方法: 發送兩個消息。

    public void setWifiEnabled(boolean enable) {
        mLastEnableUid.set(Binder.getCallingUid());
        if (enable) {
            /* Argument is the state that is entered prior to load */
            sendMessage(obtainMessage(CMD_LOAD_DRIVER, WIFI_STATE_ENABLING, 0));
            sendMessage(CMD_START_SUPPLICANT);
        } else {
           ......
        }
    }

接收CMD_LOAD_DRIVER消息的是DriverUnloadedState狀態。

 

2.4 DriverUnloadedState狀態處理

public boolean processMessage(Message message) {
      if (DBG) log(getName() + message.toString() + "\n");
      switch (message.what) {
           case CMD_LOAD_DRIVER:
               transitionTo(mDriverLoadingState);
               break;
               ......
}

在這裏CMD_LOAD_DRIVER消息被處理，切換到DriverLoadingState狀態。

 

2.5 DriverLoadingState 處理狀態

public void enter() {
　　......
　　final Message message = new Message();
　　message.copyFrom(getCurrentMessage());
　　new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    mWakeLock.acquire();
                    //enabling state
                    switch(message.arg1) {
                        case WIFI_STATE_ENABLING:
                            setWifiState(WIFI_STATE_ENABLING);
                            break;
                        case WIFI_AP_STATE_ENABLING:
                            setWifiApState(WIFI_AP_STATE_ENABLING);
                            break;
                    }

                    if(mWifiNative.loadDriver()) {
                        if (DBG) log("Driver load successful");
                        sendMessage(CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS);
                  }
        .....
}

(1)在enter方法中經過message.copyFrom(getCurrentMessage())，從新得到了(CMD_LOAD_DRIVER, WIFI_STATE_ENABLING, 0)消息，而後開啓一個線程來處理。

(2)線程中首先判斷消息參數arg1，進入」case WIFI_STATE_ENABLING」，調用setWifiState方法。該方法主要是用來設置電池使用統計中的wifi信息。而後會發出一個WIFI_STATE_CHANGED_ACTION廣播。

(3)調用 WifiNative.loadDriver()方法加載wifi相關驅動，成功後發送CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS消息。該消息會在當前DriverLoadingState狀態的processMessage方法中被處理。

(4)處理CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS消息

case CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS:
      transitionTo(mDriverLoadedState);
      break;
.....

狀態切換到DriverLoadedState。

 

2.6 DriverLoadedState狀態處理

處理WifiStateMachine::setWifiEnabled方法發出的CMD_START_SUPPLICANT消息(在此以前，該消息一直未被處理)。

case CMD_START_SUPPLICANT:
　　　......
     if(mWifiNative.startSupplicant(mP2pSupported)) {
            if (DBG) log("Supplicant start successful");
            mWifiMonitor.startMonitoring();
            transitionTo(mSupplicantStartingState);
     } 
     ......
}

(1)啓動wpa_supplicant:

調用startSupplicant方法啓動。

(2)啓動WifiMonitor監聽

startMonitoring

--->new MonitorThread().start()

--->MonitorThread::run

--->WifiMonitor::connectToSupplicant()

--->WifiNative::connectToSupplicant() [最多嘗試5次]

       ---> mStateMachine.sendMessage(SUP_CONNECTION_EVENT)

最後成功鏈接上wpa_supplicant後，發出SUP_CONNECTION_EVENT消息。

 

(3)切換到SupplicantStartingState狀態

處理SUP_CONNECTION_EVENT消息：

case WifiMonitor.SUP_CONNECTION_EVENT:
      if (DBG) log("Supplicant connection established");
      setWifiState(WIFI_STATE_ENABLED);
　　  ......
      sendSupplicantConnectionChangedBroadcast(true);
      transitionTo(mDriverStartedState);
      break;
......

設置電池統計爲enabled，發出WIFI_STATE_CHANGED_ACTION廣播。這個廣播會被wifi應用和狀態欄接收處理；sendSupplicantConnectionChangedBroadcast方法發出廣播，只在測試代碼中被處理；最後切換到DriverStartedState狀態。

 

到此爲止，開機啓動wifi的工做就完成了，over~~

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3、打開wifi，自動掃描AP

1. WifiSettings類構造函數：

(1)定義了一個廣播；

(2)建立了一個Scanner對象(Scanner類是一個Handler子類，用來啓動掃描功能)

2. WifiSettings::onActivityCreated

---->new WifiEnabler(...)

---->WifiEnabler::resume()

---->resume方法中，爲Switch開關設置了checkedChange的監聽方法。

 

3. 初始化相關類對象的工做已完成，如今打開wifi。

首先點擊Switch開關，將觸發onCheckedChanged方法。在這裏，會先對飛行模式、wifi的狀態進行判斷。

---->WifiManger::setWifiEnabled

---->WifiService::setWifiEnabled

---->WifiStateMachine::setWifiEnabled

---->接下來的操做同」 開機wifi功能啓動」。直到開機wifi功能啓動完畢。

此時，WifiStateMachine::SupplicantStartingState::processMessage:

---->case WifiMonitor.SUP_CONNECTION_EVENT:

setWifiState(WIFI_STATE_ENABLED); //wifi狀態爲enabled

......

該方法會發送一個WIFI_STATE_CHANGED_ACTION的粘性廣播。這個廣播會被WifiSettings類接收到。

 

4. WifiSettings處理WIFI_STATE_CHANGED_ACTION廣播

BroadcastReceiver::onReceive

---->handleEvent

---->updateWifiState  //在該方法中，接着會調用Scanner::resume方法。

---->Scanner::resume

---->Scanner::sendEmptyMessage(0) 

---->Scanner::handleMessage

調用WifiManager::startScanActive方法進行掃描

---->WifiManager::startScanActive

---->WifiService::startScan

---->WifiStateMachine::startScan //發出CMD_START_SCAN消息

該消息會被DriverstartedState狀態處理。

---->WifiNative::scan

接着就調用到native層去了...這裏就不分析下去了，等後面總體分析...

分析完畢,over~~

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4、打開wifi，鏈接AP

分紅兩個部分分析：

1.wifi ap 提示框的建立

2.輸入密碼，鏈接ap

 

1. wifi ap 提示框的建立

初始條件：這裏分析安全性爲加密的ap。

1.1 點擊某個ap，調用流程：

---->WifiSettings::onPreferenceTreeClick

---->WifiSettings::showDialog(選擇的AP, false)

接着調用父類的showDialog方法

---->SettingsPreferenceFragment::showDialog(WIFI_DIALOG_ID) 

在SettingsPreferenceFragment類中，會建立一個SettingsDialogFragment對象，代碼以下：

    protected void showDialog(int dialogId) {
        if (mDialogFragment != null) {
            Log.e(TAG, "Old dialog fragment not null!");
        }
        //建立一個SettingsDialogFragment對象
        mDialogFragment = new SettingsDialogFragment(this, dialogId); //(1)
        mDialogFragment.show(getActivity().getFragmentManager(), Integer.toString(dialogId)); //(2)
    }

(1) SettingsDialogFragment類繼承自DialogFragment類，會在onCreate後調用onCreateDialog方法。

---->SettingsDialogFragment(DialogCreatable fragment, int dialogId)

---->SettingsDialogFragment::onCreateDialog()

由於初始狀況下，savedInstanceState爲null，因此該方法直接回調構造函數中傳入的fragment參數的onCreateDialog方法，即WifiSettings::onCreateDialog。

---->WifiSettings::onCreateDialog

 

回到WifiSettings類：

在WifiSettings::onCreateDialog方法中，會建立一個WifiDialog類對象。

跳轉到WifiDialog類：

執行WifiDialog類的onCreate方法，會發現它建立了一個WifiConfigController類對象。

再看WifiConfigController類：

該類的構造函數主要是初始化了ap提示框的界面，固然還包括」添加網絡」的界面。

這樣，界面就建立了，須要顯示出來，這就是下一步的做用了。

 

(2)調用了DialogFragment::show方法，將提示框顯示出來。

至此，提示框分析完畢。

 

2. 輸入密碼，鏈接ap

(1)點擊ap提示框的「鏈接」按鈕，會調用WifiSettings::onClick方法：

    public void onClick(DialogInterface dialogInterface, int button) {
        if (button == WifiDialog.BUTTON_FORGET && mSelectedAccessPoint != null) {
            forget();
        } else if (button == WifiDialog.BUTTON_SUBMIT) {
            if (FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT) {
            shouldShowErrorMsg = true;
            }
            submit(mDialog.getController());
        }
    }

(2) 接着便調用submit方法，參數爲WifiConfigController類對象。

(3) submit方法中會調用WifiManager::connect方法進行鏈接。

over~~

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分析framework-->native-->wpa_supplicant幾個方法的調用流程

mWifiNative.isDriverLoaded()

---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_isDriverLoaded

---> wifi.c:: is_wifi_driver_loaded()
--->查看系統屬性wlan.driver.status(ok爲已加載驅動，unloaded爲未加載)

 

mWifiNative.loadDriver()

---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_loadDriver

---> wifi.c:: wifi_load_driver()
　　　---> ensure_wlan_driver_config_file_exists 
　　　　　　//首先判斷wifi的驅動配置文件是否加載
     --->property_set  //設置屬性
     --->insmod //install modules 載入驅動模塊等

 

mWifiNative.startSupplicant(mP2pSupported)
參數爲mP2pSupported，便是否支持p2p

---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_startSupplicant

---> wifi.c::wifi_start_supplicant(p2pSupported)
　　　---> ensure_config_file_exists
　　　　　　//首先判斷wifi的配置文件是否加載
"/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf";
"/data/misc/wifi/p2p_supplicant.conf";
     --->property_set("ctl.start", supplicant_name);  
　// 這裏supplicant_name爲p2p_supplicant，因此就會啓動init.rc中名爲p2p_supplicant的服務了

 

ps:

property_set("ctl.start",xxx)

property_set("ctl.stop",xxx) 

來使得android property service 去開啓或結束 xxx service.

 

由於init.qcom.rc中service p2p_supplicant中已經包含了wpa_supplicant啓動所需的語句及參數，因此後面會開始執行wpa_supplicant/main.c::main方法來初始化wpa_supplicant了。

wpa_supplicant初始化  見wpa_supplicant初始化

 

WifiMonitor::connectToSupplicant

---> mWifiNative.connectToSupplicant()
---> mWifiNative.connectToSupplicant(mInterface)
    //mInterface是建立WifiNative對象的時候傳遞進來的參數

---> android_net_wifi_Wifi::android_net_wifi_connectToSupplicant

---> wifi.c:: wifi_connect_to_supplicant(ifname.c_str())

---> 首先判斷文件IFACE_DIR = "/data/system/wpa_supplicant";是否存在，
　    存在：ifname="/data/system/wpa_supplicant/wlan0";
　　　不存在：ifname=wlan0

---> wifi_connect_on_socket_path
    /* 首先，判斷系統屬性：
　　　* wlan.driver.status 是否爲ok
　　　* init.svc.p2p_supplicant 是否爲running
　　　* 而後，建立兩個socket(經過wpa_ctrl_open方法)
　　　* ctrl_conn：用於向wpa_supplicant發送命令並接收response
　　　* monitor_conn：它一直阻塞等待從wpa_supplicant過來的event
　　　* 最後調用wpa_ctrl_attach將monitor_conn信息註冊到wpa_supplicant
　　　*/

 

wpa_ctrl_attach做用：因爲socket是數據報方式的，這一步是必須的，對於存在於wpa_supplicant的服務器端，它是全部客戶端共享的，因爲它須要主動向monitor_conn客戶端發送事件，因此它必須先記錄下該客戶端的詳細信息，wpa_supplicant就能夠將event發向該socket。

這樣，就經過socket，創建起native-->wpa_supplicant的鏈接了。

 

mWifiNative.waitForEvent()
該函數是有返回值的，返回值即爲wpa_supplicant傳遞過來的消息。

java層會經過jni方式調用android_net_wifi_waitForEvent（在線程MonitorThread中調用）方法，該方法會調用wifi_wait_for_event。在wifi_wait_for_event方法裏，會阻塞接收從wpa_supplicant模塊傳來的事件，一旦wpa_supplicant模塊發出事件，wifi_wait_for_event接收到後，會將包含事件的buf經過函數參數的方式回傳到java層，java收到事件後，再繼續調用wifi_wait_for_event函數進行阻塞等待接收，從而完成一個循環。

---> mWifiNative::waitForEvent(mInterface)

---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_waitForEvent

---> wifi.c::wifi_wait_for_event(ifname.c_str(), buf, sizeof buf)
　　---> wifi_wait_on_socket
　　---> wifi_ctrl_recv
　　---> wpa_ctrl_recv
　　---> recv
ps:從wpa_supplicant傳遞過來的值由recv函數接收，一直向上傳遞到buf參數中，最終返回return env->NewStringUTF(buf)給WifiMonitor。