<Android> Location Service 分析

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由于各种原因，老师希望我学习Android系统源码以应对可能参与的项目。我只好深入曹营，刺探军情了。

定位服务是手机上最常用的功能之一，据说也是相对比较简单的服务，所以从这里入手。其他系统服务的架构都是类似的。明白其中一个之后，再去理解其他的会容易得多。下面以 Android 源码为基础，大致分析了 Android 系统中定位服务的架构和实现。版本是6.0.1。

一. 应用层:
1.在App中调用位置服务

在Android App中使用定位服务，要先向系统请求一个 LocationManager 实例，
LocationManager mLocationManager = (LocationManager)this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);

然后用Criteria对其进行设置，获取一个provider，provider有3种基本定位类型 network/gps/passive
Criteria criteria = new Criteria();
criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);
...
String provider = mLocationManager.getBestProvider(criteria, true);

(1)LocationManager利用provider直接获取一个最新的位置信息
Location location = mLocationManager.getLastKnownLocation(provider);

(2)使用事件绑定的方式，获取更新的位置信息
LocationListener{
...
public void onLocationChanged(Location location)
}

二.框架层
2.LocationManager类的实现（ /frameworks/base/location/java/android/location/LocationManager.java）
其代码的主要作用是访问系统位置服务 LocationManagerService
关键成员
private final ILocationManager mService;

构造器
public LocationManager(Context context, ILocationManager service)；
ILocationManager与系统服务通信的接口

mService=Service；

如getProviders方法，实际是通过mService成员请求系统服务响应这个方法

public List<String> getProviders(boolean enabledOnly) {
...
return mService.getProviders(null, enabledOnly);
}

3.接口定义 （/frameworks/base/location/java/android/location/ILocationManager.aidl）
通过aidl定义通信接口，与系统位置服务进行进程间通信icp（涉及binder）

4.LocationManagerService的实现 （/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/LocationManagerService.java）
系统位置服务的实现，包括实现LocationManager调用的接口

如
public List<String> getProviders(Criteria criteria, boolean enabledOnly)
public Location getLastLocation(LocationRequest request, String packageName)
...

在LocationManagerService中主要是有两种定位方式，一种通过网络，一种通过GPS模块。通过GPS模块定位的是GpsLocationProvider。

5.GpsLocationProvider（ frameworks/base/services/core/java/com/android/server/location/GpsLocationProvider.java）

核心的涉及定位的方法是native的，通过JNI与HAL层C++语言函数交互

如这个注入一条位置信息的函数，接下来主要以他为线索。
private native void native_inject_location (double latitude, double longitude, float accuracy);

三、硬件抽象层（HAL）
6.GpsLocationProvider 本地方法在HAL层的实现（ /frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp）
#include "hardware/hardware.h"
#include "hardware/gps.h" //这里的hardware目录为/hardware/libhardware/include/hardware/
...

上面第5点中native_inject_location方法对应的实现

static void android_location_GpsLocationProvider_ inject_location (JNIEnv* /* env */,
jobject /* obj */, jdouble latitude, jdouble longitude, jfloat accuracy)
{
if (sGpsInterface)
sGpsInterface->inject_location(latitude, longitude, accuracy);
}
可以看出这里是通过sGpsInterface调用下一层函数去实现，他是一个GpsInterface结构体指针，
static const GpsInterface* sGpsInterface = NULL;

GpsInterface结构体定义在 gps.h 中

结构体包含函数指针，则sGpsInterface引用的实例包含函数的具体实现
err = hw_get_module(GPS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);
if (err == 0) {
hw_device_t* device;
err = module->methods->open(module, GPS_HARDWARE_MODULE_ID, &device);
if (err == 0) {
gps_device_t* gps_device = (gps_device_t *)device;

//在这里获得了device提供的具体的 sGpsInterface
sGpsInterface = gps_device->get_gps_interface(gps_device);
}
}

7.上面提到的gps.h（ /hardware/libhardware/include/hardware/gps.h）

GpsInterface的定义

typedef struct {
...
/** Injects the current time. */
int (*inject_time)(GpsUtcTime time, int64_t timeReference,
int uncertainty);

/** Injects current location from another location provider
* (typically cell ID).
* latitude and longitude are measured in degrees
* expected accuracy is measured in meters
*/
int (*inject_location)(double latitude, double longitude, float accuracy);

...
} GpsInterface;

四、高通的一个实现

硬件厂商主要的工作室引用gps.h, 实现一个gps.c，把GpsInterface等内容实现了。这里分析一下高通的一个实现。
8.gps.c （/hardware/qcom/gps/loc_api/libloc_api_50001/gps.c）
#include <hardware/gps.h>
...
extern const GpsInterface* get_gps_interface(); //外部函数

const GpsInterface* gps__get_gps_interface(struct gps_device_t* dev)
{
return get_gps_interface();
//在高通的实现中，第6点中的gps_device->get_gps_interface()调用的函数来自于此，此处
//返回的函数指针是一个外部函数，该外部函数实际在9.2中实现
}
...

//dev结构体
struct gps_device_t *dev = (struct gps_device_t *) malloc(sizeof(struct gps_device_t));
...

//给dev结构体get_gps_interface的函数指针指向前面高通实现的函数。
dev->get_gps_interface = gps__get_gps_interface;

9.loc.cpp (/hardware/qcom/gps/loc_api/libloc_api_50001/loc.cpp)
9.1
//这里定义的静态函数，供同一个文件里的sLocEngInterface使用
static int loc_init(GpsCallbacks* callbacks);
static int loc_start();
static int loc_inject_time(GpsUtcTime time, int64_t timeReference, int uncertainty);
static int loc_ inject_location (double latitude, double longitude, float accuracy);
...

//在gps.h中的GpsInterface，在这里被实现成了sLocEngInterface
static const GpsInterface sLocEngInterface =
{
sizeof(GpsInterface),
loc_init,
loc_start,
loc_inject_time,
loc_ inject_location ,
...
};

9.2
// for gps.c
extern "C" const GpsInterface* get_gps_interface(){
...
}

9.3

这个文件里的静态函数的具体实现
static int loc_ inject_location (double latitude, double longitude, float accuracy)
{
ENTRY_LOG();

int ret_val = 0;
ret_val = loc_eng_ inject_location (loc_afw_data, latitude, longitude, accuracy);

//这里又是依靠调用其它函数，还要继续深挖到 loc_eng，在第10点

EXIT_LOG(%d, ret_val);
return ret_val;
}

10.loc_eng.cpp (/hardware/qcom/gps/loc_api/libloc_api_50001/loc_eng.cpp)
int loc_eng_ inject_location (loc_eng_data_s_type &loc_eng_data, double latitude,
double longitude, float accuracy)
{
ENTRY_LOG_CALLFLOW();
INIT_CHECK(loc_eng_data.adapter, return -1);
LocEngAdapter* adapter = loc_eng_data.adapter;
if(adapter->mSupportsPositionInjection)
{
adapter->sendMsg(new LocEngInjectLocation(adapter, latitude, longitude,
accuracy));

//这里发出了消息
}

EXIT_LOG(%d, 0);
return 0;
}

再往下就得是Linux kernel里面GPS模块的写的驱动程序了，应该通过UART，传送基本的数据和控制命令，我就没去看了。。。

第一次看Android源码，简单分析，水平有限，如有错漏，还请包涵。