Gears Android WIFI/基站定位源代碼分析

Broncho A1還不支持基站和WIFI定位，Android的老版本里是有NetworkLocationProvider的，它實現了基站和WIFI定位，但從 android 1.5之後就被移除了。本來想在broncho A1裏自己實現NetworkLocationProvider的，但一直沒有時間去研究。我知道 gears(http://code.google.com/p/gears/)是有提供類似的功能，昨天研究了一下Gears的代碼，看能不能移植到 android中來。
[b]1.下載源代碼[/b]
[url]svn checkout http://gears.googlecode.com/svn/trunk/ gears-read-only[/url]

定位相關的源代碼在gears/geolocation目錄中。

[b]2.關注android平臺中的基站位置變化。[/b]

JAVA類AndroidRadioDataProvider是 PhoneStateListener的子類，用來監聽Android電話的狀態變化。當服務狀態、信號強度和基站變化時，就會用下面代碼獲取小區信息：

RadioData radioData = new RadioData();
      GsmCellLocation gsmCellLocation = (GsmCellLocation) cellLocation;

      // Extract the cell id, LAC, and signal strength.
      radioData.cellId = gsmCellLocation.getCid();
      radioData.locationAreaCode = gsmCellLocation.getLac();
      radioData.signalStrength = signalStrength;

      // Extract the home MCC and home MNC.
      String operator = telephonyManager.getSimOperator();
      radioData.setMobileCodes(operator, true);

      if (serviceState != null) {
        // Extract the carrier name.
        radioData.carrierName = serviceState.getOperatorAlphaLong();

        // Extract the MCC and MNC.
        operator = serviceState.getOperatorNumeric();
        radioData.setMobileCodes(operator, false);
      }

      // Finally get the radio type.
      int type = telephonyManager.getNetworkType();
      if (type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_UMTS) {
        radioData.radioType = RADIO_TYPE_WCDMA;
      } else if (type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_GPRS
                 || type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EDGE) {
        radioData.radioType = RADIO_TYPE_GSM;
      }

然後調用用C代碼實現的onUpdateAvailable函數。

[b]2.Native函數onUpdateAvailable是在 radio_data_provider_android.cc裏實現的。[/b]

聲明Native函數

JNINativeMethod AndroidRadioDataProvider::native_methods_[] = {
  {"onUpdateAvailable",
   "(L" GEARS_JAVA_PACKAGE "/AndroidRadioDataProvider$RadioData;J)V",
   reinterpret_cast<void*>(AndroidRadioDataProvider::OnUpdateAvailable)
  },
};

JNI調用好像只能調用靜態成員函數，把對象本身用一個參數傳進來，然後再調用對象的成員函數。

void AndroidRadioDataProvider::OnUpdateAvailable(JNIEnv* env,
                                                 jclass cls,
                                                 jobject radio_data,
                                                 jlong self) {
  assert(radio_data);
  assert(self);
  AndroidRadioDataProvider *self_ptr =
      reinterpret_cast<AndroidRadioDataProvider*>(self);
  RadioData new_radio_data;
  if (InitFromJavaRadioData(env, radio_data, &new_radio_data)) {
    self_ptr->NewRadioDataAvailable(&new_radio_data);
  }
}

先判斷基站信息有沒有變化，如果有變化則通知相關的監聽者。

void AndroidRadioDataProvider::NewRadioDataAvailable(
    RadioData* new_radio_data) {
  bool is_update_available = false;
  data_mutex_.Lock();
  if (new_radio_data && !radio_data_.Matches(*new_radio_data)) {
    radio_data_ = *new_radio_data;
    is_update_available = true;
  }
  // Avoid holding the mutex locked while notifying observers.
  data_mutex_.Unlock();

  if (is_update_available) {
    NotifyListeners();
  }
}

接下來的過程，基站定位和WIFI定位是一樣的，後面我們再來介紹。下面我們先看 WIFI定位。

[b]3.關注android平臺中的WIFI變化。[/b]

JAVA類AndroidWifiDataProvider擴展了 BroadcastReceiver類，它關注WIFI掃描結果:

IntentFilter filter = new IntentFilter();
    filter.addAction(mWifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION);
    mContext.registerReceiver(this, filter, null, handler);

當收到WIFI掃描結果後，調用Native函數 onUpdateAvailable，並把WIFI的掃描結果傳遞過去。

 public void onReceive(Context context, Intent intent) {
    if (intent.getAction().equals(
            mWifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION)) {
      if (Config.LOGV) {
        Log.v(TAG, "Wifi scan resulst available");
      }
      onUpdateAvailable(mWifiManager.getScanResults(), mNativeObject);
    }
  }

[b]4.Native函數onUpdateAvailable是在 wifi_data_provider_android.cc裏實現的。[/b]

JNINativeMethod AndroidWifiDataProvider::native_methods_[] = {
  {"onUpdateAvailable",
   "(Ljava/util/List;J)V",
   reinterpret_cast<void*>(AndroidWifiDataProvider::OnUpdateAvailable)
  },
};

void AndroidWifiDataProvider::OnUpdateAvailable(JNIEnv*  /* env */,
                                                jclass  /* cls */,
                                                jobject wifi_data,
                                                jlong self) {
  assert(self);
  AndroidWifiDataProvider *self_ptr =
      reinterpret_cast<AndroidWifiDataProvider*>(self);
  WifiData new_wifi_data;
  if (wifi_data) {
    InitFromJava(wifi_data, &new_wifi_data);
  }
  // We notify regardless of whether new_wifi_data is empty
  // or not. The arbitrator will decide what to do with an empty
  // WifiData object.
  self_ptr->NewWifiDataAvailable(&new_wifi_data);
}

void AndroidWifiDataProvider::NewWifiDataAvailable(WifiData* new_wifi_data) {
  assert(supported_);
  assert(new_wifi_data);
  bool is_update_available = false;
  data_mutex_.Lock();
  is_update_available = wifi_data_.DiffersSignificantly(*new_wifi_data);
  wifi_data_ = *new_wifi_data;
  // Avoid holding the mutex locked while notifying observers.
  data_mutex_.Unlock();

  if (is_update_available) {
    is_first_scan_complete_ = true;
    NotifyListeners();
  }

#if USING_CCTESTS
  // This is needed for running the WiFi test on the emulator.
  // See wifi_data_provider_android.h for details.
  if (!first_callback_made_ && wifi_data_.access_point_data.empty()) {
    first_callback_made_ = true;
    NotifyListeners();
  }
#endif
}

從以上代碼可以看出，WIFI定位和基站定位的邏輯差不多，只是前者獲取的WIFI的掃描結果，而後者獲取的基站信息。後面代碼的基本上就統一起來了，接下來我們繼續看。

[b]5.把變化(WIFI/基站）通知給相應的監聽者。[/b]

AndroidWifiDataProvider和AndroidRadioDataProvider都是繼承了DeviceDataProviderImplBase，DeviceDataProviderImplBase的主要功能就是管理所有Listeners。

  static DeviceDataProvider *Register(ListenerInterface *listener) {
    MutexLock mutex(&instance_mutex_);
    if (!instance_) {
      instance_ = new DeviceDataProvider();
    }
    assert(instance_);
    instance_->Ref();
    instance_->AddListener(listener);
    return instance_;
  }

  static bool Unregister(ListenerInterface *listener) {
    MutexLock mutex(&instance_mutex_);
    if (!instance_->RemoveListener(listener)) {
      return false;
    }
    if (instance_->Unref()) {
      delete instance_;
      instance_ = NULL;
    }
    return true;
  }

[b]6.誰在監聽變化(WIFI/基站）[/b]

NetworkLocationProvider在監聽變化(WIFI/基站）:

radio_data_provider_ = RadioDataProvider::Register(this);
  wifi_data_provider_ = WifiDataProvider::Register(this);

當有變化時，會調用函數DeviceDataUpdateAvailable：

// DeviceDataProviderInterface::ListenerInterface implementation.
void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailable(
    RadioDataProvider *provider) {
  MutexLock lock(&data_mutex_);
  assert(provider == radio_data_provider_);
  is_radio_data_complete_ = radio_data_provider_->GetData(&radio_data_);

  DeviceDataUpdateAvailableImpl();
}

void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailable(
    WifiDataProvider *provider) {
  assert(provider == wifi_data_provider_);
  MutexLock lock(&data_mutex_);
  is_wifi_data_complete_ = wifi_data_provider_->GetData(&wifi_data_);

  DeviceDataUpdateAvailableImpl();
}

無論是WIFI還是基站變化，最後都會調用 DeviceDataUpdateAvailableImpl：

void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailableImpl() {
  timestamp_ = GetCurrentTimeMillis();

  // Signal to the worker thread that new data is available.
  is_new_data_available_ = true;
  thread_notification_event_.Signal();
}

這裏面只是發了一個signal，通知另外一個線程去處理。

[b]7.誰在等待thread_notification_event_[/b]

線程函數NetworkLocationProvider::Run在一個循環中等待 thread_notification_event，當有變化(WIFI/基站）時，就準備請求服務器查詢位置。

先等待：

if (remaining_time > 0) {
      thread_notification_event_.WaitWithTimeout(
          static_cast<int>(remaining_time));
    } else {
      thread_notification_event_.Wait();
    }

準備請求：

    if (make_request) {
      MakeRequest();
      remaining_time = 1;
    }

再來看MakeRequest的實現：

先從cache中查找位置：

 const Position *cached_position =
      position_cache_->FindPosition(radio_data_, wifi_data_);
  data_mutex_.Unlock();
  if (cached_position) {
    assert(cached_position->IsGoodFix());
    // Record the position and update its timestamp.
    position_mutex_.Lock();
    position_ = *cached_position;
    position_.timestamp = timestamp_;
    position_mutex_.Unlock();

    // Let listeners know that we now have a position available.
    UpdateListeners();
    return true;
  }

如果找不到，再做實際的請求

  return request_->MakeRequest(access_token,
                               radio_data_,
                               wifi_data_,
                               request_address_,
                               address_language_,
                               kBadLatLng,  // We don't have a position to pass
                               kBadLatLng,  // to the server.
                               timestamp_);

[b]7.客戶端協議包裝[/b]

前面的request_是NetworkLocationRequest實例，先看 MakeRequest的實現：

先對參數進行打包：

  if (!FormRequestBody(host_name_, access_token, radio_data, wifi_data,
                       request_address, address_language, latitude, longitude,
                       is_reverse_geocode_, &post_body_)) {
    return false;
  }

通知負責收發的線程

  thread_event_.Signal();

[b]8.負責收發的線程[/b]

void NetworkLocationRequest::Run() {
  while (true) {
    thread_event_.Wait();
    if (is_shutting_down_) {
      break;
    }
    MakeRequestImpl();
  }
}

void NetworkLocationRequest::MakeRequestImpl() {
  WebCacheDB::PayloadInfo payload;

把打包好的數據通過HTTP請求，發送給服務器

 scoped_refptr<BlobInterface> payload_data;
  bool result = HttpPost(url_.c_str(),
                         false,            // Not capturing, so follow redirects
                         NULL,             // reason_header_value
                         HttpConstants::kMimeApplicationJson,  // Content-Type
                         NULL,             // mod_since_date
                         NULL,             // required_cookie
                         true,             // disable_browser_cookies
                         post_body_.get(),
                         &payload,
                         &payload_data,
                         NULL,             // was_redirected
                         NULL,             // full_redirect_url
                         NULL);            // error_message

  MutexLock lock(&is_processing_response_mutex_);
  // is_aborted_ may be true even if HttpPost succeeded.
  if (is_aborted_) {
    LOG(("NetworkLocationRequest::Run() : HttpPost request was cancelled.\n"));
    return;
  }
  if (listener_) {
    Position position;
    std::string response_body;
    if (result) {
      // If HttpPost succeeded, payload_data is guaranteed to be non-NULL.
      assert(payload_data.get());
      if (!payload_data->Length() ||
          !BlobToString(payload_data.get(), &response_body)) {
        LOG(("NetworkLocationRequest::Run() : Failed to get response body.\n"));
      }
    }

解析出位置信息

std::string16 access_token;
    GetLocationFromResponse(result, payload.status_code, response_body,
                            timestamp_, url_, is_reverse_geocode_,
                            &position, &access_token);

通知位置信息的監聽者。

 bool server_error =
        !result || (payload.status_code >= 500 && payload.status_code < 600);
    listener_->LocationResponseAvailable(position, server_error, access_token);
  }
}

有人會問，請求是發哪個服務器的？當然是google了，缺省的URL是：

static const char16 *kDefaultLocationProviderUrl =
    STRING16(L"https://www.google.com/loc/json");

回過頭來，我們再總結一下：

[b]1.WIFI和基站定位過程如下：[/b]
[img]http://www.limodev.cn/gallery/albums/blog-pictures/gears_geo.JPG[/img]

[b]2.NetworkLocationProvider和 NetworkLocationRequest各有一個線程來異步處理請求。[/b]

[b]3.這裏的NetworkLocationProvider與android中的 NetworkLocationProvider並不是同一個東西，這裏是給gears用的，要在android的google map中使用，還得包裝成android中的NetworkLocationProvider的接口。[/b]

[b]4.WIFI和基站定位與平臺無關，只要你能拿到WIFI掃描結果或基站信息，而且能訪問google的定位服務器，不管你是Android平臺，Windows Mobile平臺還是傳統的feature phone，你都可以實現WIFI和基站定位。[/b]


[i]附: WIFI和基站定位原理[/i]

[i]無論是WIFI的接入點，還是移動網絡的基站設備，它們的位置基本上都是固定的。設備端(如手機）可以找到它們的ID，現在的問題就是如何通過這些ID找到對應的位置。網上的流行的說法是開車把所有每個位置都跑一遍，把這些設備的位置與 GPS測試的位置關聯起來。
[/i]

[i]參考資料：[/i]
[i]Gears:[/i][url] http://gears.googlecode.com/[/url]
[i]Google 地圖 API:[/i][url] http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/maps/documentation/reference.html[/url]
[i]wifi定位技術:[/i][url] http://blog.csdn.net/NewMap/archive/2009/03/17/3999337.aspx
[/url]