Android系統Gps分析（一）

原創 llyrike 2020-02-21 21:53

本文轉自http://blog.csdn.net/xnwyd/article/details/7198728，謝謝作者！

1 GPS架構



2 GPS分析

2.1 頭文件

頭文件定義在：hardware/libhardware/include/hardware/gps.h，定義了GPS底層相關的結構體和接口

  • GpsLocation

GPS位置信息結構體，包含經緯度，高度，速度，方位角等。


[cpp] view plaincopy
  1. /** Flags to indicate which values are valid in a GpsLocation. */  
  2. typedef uint16_t GpsLocationFlags;  
  3. // IMPORTANT: Note that the following values must match  
  4. // constants in GpsLocationProvider.java.  
  5. /** GpsLocation has valid latitude and longitude. */  
  6. #define GPS_LOCATION_HAS_LAT_LONG   0x0001  
  7. /** GpsLocation has valid altitude. */  
  8. #define GPS_LOCATION_HAS_ALTITUDE   0x0002  
  9. /** GpsLocation has valid speed. */  
  10. #define GPS_LOCATION_HAS_SPEED      0x0004  
  11. /** GpsLocation has valid bearing. */  
  12. #define GPS_LOCATION_HAS_BEARING    0x0008  
  13. /** GpsLocation has valid accuracy. */  
  14. #define GPS_LOCATION_HAS_ACCURACY   0x0010  
  15.   
  16. /** Represents a location. */  
  17. typedef struct {  
  18.     /** set to sizeof(GpsLocation) */  
  19.     size_t          size;  
  20.     /** Contains GpsLocationFlags bits. */  
  21.     uint16_t        flags;  
  22.     /** Represents latitude in degrees. */  
  23.     double          latitude;  
  24.     /** Represents longitude in degrees. */  
  25.     double          longitude;  
  26.     /** Represents altitude in meters above the WGS 84 reference 
  27.      * ellipsoid. */  
  28.     double          altitude;  
  29.     /** Represents speed in meters per second. */  
  30.     float           speed;  
  31.     /** Represents heading in degrees. */  
  32.     float           bearing;  
  33.     /** Represents expected accuracy in meters. */  
  34.     float           accuracy;  
  35.     /** Timestamp for the location fix. */  
  36.     GpsUtcTime      timestamp;  
  37. } GpsLocation;  

  • GpsStatus

GPS狀態包括5種狀態，分別爲未知，正在定位，停止定位，啓動未定義，未啓動。


[cpp] view plaincopy
  1. /** GPS status event values. */  
  2. typedef uint16_t GpsStatusValue;  
  3. // IMPORTANT: Note that the following values must match  
  4. // constants in GpsLocationProvider.java.  
  5. /** GPS status unknown. */  
  6. #define GPS_STATUS_NONE             0  
  7. /** GPS has begun navigating. */  
  8. #define GPS_STATUS_SESSION_BEGIN    1  
  9. /** GPS has stopped navigating. */  
  10. #define GPS_STATUS_SESSION_END      2  
  11. /** GPS has powered on but is not navigating. */  
  12. #define GPS_STATUS_ENGINE_ON        3  
  13. /** GPS is powered off. */AgpsCallbacks  
  14.   
  15. AgpsInterface  
  16. #define GPS_STATUS_ENGINE_OFF       4  
  17.   
  18. /** Represents the status. */  
  19. typedef struct {  
  20.     /** set to sizeof(GpsStatus) */  
  21.     size_t          size;  
  22.     GpsStatusValue status;  
  23. } GpsStatus;  


  • GpsSvInfo

GPS衛星信息，包含衛星編號，信號強度，衛星仰望角，方位角等。

[cpp] view plaincopy
  1. /** Represents SV information. */  
  2. typedef struct {  
  3.     /** set to sizeof(GpsSvInfo) */  
  4.     size_t          size;  
  5.     /** Pseudo-random number for the SV. */  
  6.     int     prn;  
  7.     /** Signal to noise ratio. */  
  8.     float   snr;  
  9.     /** Elevation of SV in degrees. */  
  10.     float   elevation;  
  11.     /** Azimuth of SV in degrees. */  
  12.     float   azimuth;  
  13. } GpsSvInfo;  

  • GpsSvStatus

GPS衛星狀態，包含可見衛星數和信息，星曆時間，年曆時間等。


[cpp] view plaincopy
  1. /** Represents SV status. */  
  2. typedef struct {  
  3.     /** set to sizeof(GpsSvStatus) */  
  4.     size_t          size;  
  5.   
  6.     /** Number of SVs currently visible. */  
  7.     int         num_svs;  
  8.   
  9.     /** Contains an array of SV information. */  
  10.     GpsSvInfo   sv_list[GPS_MAX_SVS];  
  11.   
  12.     /** Represents a bit mask indicating which SVs 
  13.      * have ephemeris data. 
  14.      */  
  15.     uint32_t    ephemeris_mask;  
  16.   
  17.     /** Represents a bit mask indicating which SVs 
  18.      * have almanac data. 
  19.      */  
  20.     uint32_t    almanac_mask;  
  21.   
  22.     /** 
  23.      * Represents a bit mask indicating which SVs 
  24.      * were used for computing the most recent position fix. 
  25.      */  
  26.     uint32_t    used_in_fix_mask;  
  27. } GpsSvStatus;  

  • GpsCallbacks

回調函數定義

[cpp] view plaincopy
  1. /** Callback with location information. 向上層傳遞GPS位置信息 
  2.  *  Can only be called from a thread created by create_thread_cb. 
  3.  */  
  4. typedef void (* gps_location_callback)(GpsLocation* location);  
  5.   
  6. /** Callback with status information. 向上層傳遞GPS狀態信息 
  7.  *  Can only be called from a thread created by create_thread_cb. 
  8.  */  
  9. typedef void (* gps_status_callback)(GpsStatus* status);  
  10.   
  11. /** Callback with SV status information. 向上層傳遞GPS衛星信息 
  12.  *  Can only be called from a thread created by create_thread_cb. 
  13.  */  
  14. typedef void (* gps_sv_status_callback)(GpsSvStatus* sv_info);  
  15.   
  16. /** Callback for reporting NMEA sentences. 向上層傳遞MEMA數據 
  17.  *  Can only be called from a thread created by create_thread_cb. 
  18.  */  
  19. typedef void (* gps_nmea_callback)(GpsUtcTime timestamp, const char* nmea, int length);  
  20.   
  21. /** Callback to inform framework of the GPS engine's capabilities.告知GPS模塊可以實現的功能 
  22.  *  Capability parameter is a bit field of GPS_CAPABILITY_* flags. 
  23.  */  
  24. typedef void (* gps_set_capabilities)(uint32_t capabilities);  
  25.   
  26. /** Callback utility for acquiring the GPS wakelock.上鎖，防止處理GPS事件時中止。 
  27.  *  This can be used to prevent the CPU from suspending while handling GPS events. 
  28.  */  
  29. typedef void (* gps_acquire_wakelock)();  
  30.   
  31. /** Callback utility for releasing the GPS wakelock. */釋放鎖  
  32. typedef void (* gps_release_wakelock)();  
  33.   
  34. /** Callback for creating a thread that can call into the Java framework code.等待上層請求 
  35.  *  This must be used to create any threads that report events up to the framework. 
  36.  */  
  37. typedef pthread_t (* gps_create_thread)(const char* name, void (*start)(void *), void* arg);  
  38.   
  39. /** GPS callback structure. */  
  40. typedef struct {  
  41.     /** set to sizeof(GpsCallbacks) */  
  42.     size_t      size;  
  43.     gps_location_callback location_cb;  
  44.     gps_status_callback status_cb;  
  45.     gps_sv_status_callback sv_status_cb;  
  46.     gps_nmea_callback nmea_cb;  
  47.     gps_set_capabilities set_capabilities_cb;  
  48.     gps_acquire_wakelock acquire_wakelock_cb;  
  49.     gps_release_wakelock release_wakelock_cb;  
  50.     gps_create_thread create_thread_cb;  
  51. } GpsCallbacks;  

  • GpsInterface

GPS接口是最重要的結構體，上層是通過此接口與硬件適配層交互的。


[cpp] view plaincopy
  1. /** Represents the standard GPS interface. */  
  2. typedef struct {  
  3.     /** set to sizeof(GpsInterface) */  
  4.     size_t          size;  
  5.     /** 
  6.      * Opens the interface and provides the callback routines 
  7.      * to the implemenation of this interface. 
  8.      */  
  9.     int   (*init)( GpsCallbacks* callbacks );  
  10.   
  11.     /** Starts navigating. 啓動定位*/  
  12.     int   (*start)( void );  
  13.   
  14.     /** Stops navigating. 取消定位*/  
  15.     int   (*stop)( void );  
  16.   
  17.     /** Closes the interface. 關閉GPS接口*/  
  18.     void  (*cleanup)( void );  
  19.   
  20.     /** Injects the current time.填入時間 */  
  21.     int   (*inject_time)(GpsUtcTime time, int64_t timeReference,  
  22.                          int uncertainty);  
  23.   
  24.     /** Injects current location from another location provider填入位置 
  25.      *  (typically cell ID). 
  26.      *  latitude and longitude are measured in degrees 
  27.      *  expected accuracy is measured in meters 
  28.      */  
  29.     int  (*inject_location)(double latitude, double longitude, float accuracy);  
  30.   
  31.     /** 
  32.      * Specifies that the next call to start will not use the刪除全部或部分輔助數據，在性能測試時使用 
  33.      * information defined in the flags. GPS_DELETE_ALL is passed for 
  34.      * a cold start. 
  35.      */  
  36.     void  (*delete_aiding_data)(GpsAidingData flags);  
  37.   
  38.     /**設置定位模式和GPS工作模式等 
  39.      * min_interval represents the time between fixes in milliseconds. 
  40.      * preferred_accuracy represents the requested fix accuracy in meters. 
  41.      * preferred_time represents the requested time to first fix in milliseconds. 
  42.      */  
  43.     int   (*set_position_mode)(GpsPositionMode mode, GpsPositionRecurrence recurrence,  
  44.             uint32_t min_interval, uint32_t preferred_accuracy, uint32_t preferred_time);  
  45.   
  46.     /** Get a pointer to extension information. 自定義的接口*/  
  47.     const void* (*get_extension)(const char* name);  
  48. } GpsInterface;  


  • gps_device_t

GPS設備結構體，繼承自hw_device_tcommon，硬件適配接口，向上層提供了重要的get_gps_interface接口。


[cpp] view plaincopy
  1. struct gps_device_t {  
  2.     struct hw_device_t common;  
  3.   
  4.     /** 
  5.      * Set the provided lights to the provided values. 
  6.      * 
  7.      * Returns: 0 on succes, error code on failure. 
  8.      */  
  9.     const GpsInterface* (*get_gps_interface)(struct gps_device_t* dev);  
  10. };  


2.2硬件適配層

GPS硬件適配層的源碼位於：hardware/qcom/gps目錄下。

我們看gps/loc_api/llibloc_api/gps.c，首先定義了gps設備模塊實例：

[cpp] view plaincopy
  1. const struct hw_module_t HAL_MODULE_INFO_SYM = {  
  2.     .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,  
  3.     .version_major = 1,  
  4.     .version_minor = 0,  
  5.     .id = GPS_HARDWARE_MODULE_ID,  
  6.     .name = "loc_api GPS Module",  
  7.     .author = "Qualcomm USA, Inc.",  
  8.     .methods = &gps_module_methods,  
  9. };  

這裏的methods指向gps.c文件中的gps_module_methods


[cpp] view plaincopy
  1. static struct hw_module_methods_t gps_module_methods = {  
  2.     .open = open_gps  
  3. };  

gps_module_methods定義了設備的open函數爲open_gps，我們看open_gps函數：


[cpp] view plaincopy
  1. static int open_gps(const struct hw_module_t* module, char const* name,  
  2.         struct hw_device_t** device)  
  3. {  
  4.     struct gps_device_t *dev = malloc(sizeof(struct gps_device_t));  
  5.     memset(dev, 0, sizeof(*dev));  
  6.   
  7.     dev->common.tag = HARDWARE_DEVICE_TAG;  
  8.     dev->common.version = 0;  
  9.     dev->common.module = (struct hw_module_t*)module;  
  10.     dev->get_gps_interface = gps__get_gps_interface;  
  11.   
  12.     *device = (struct hw_device_t*)dev;  
  13.     return 0;  
  14. }  

此處可以看作是GPS設備的初始化函數，在使用設備前必須執行此函數。函數裏面指定了hw_device_t的module成員，以及gps_device_t的get_gps_interface成員。上層可通過gps_device_t的get_gps_interface調用gps__get_gps_interface函數。gps__get_gps_interface的定義如下：

[cpp] view plaincopy
  1. const GpsInterface* gps__get_gps_interface(struct gps_device_t* dev)  
  2. {  
  3.     return get_gps_interface();  
  4. }  

用代碼跟蹤可看到，此函數返回了gps/loc_eng.cpp文件的sLocEngInterface變量，sLocEngInterface定義如下：

[cpp] view plaincopy
  1. // Defines the GpsInterface in gps.h  
  2. static const GpsInterface sLocEngInterface =  
  3. {  
  4.     sizeof(GpsInterface),  
  5.     loc_eng_init,  
  6.     loc_eng_start,  
  7.     loc_eng_stop,  
  8.     loc_eng_cleanup,  
  9.     loc_eng_inject_time,  
  10.     loc_eng_inject_location,  
  11.     loc_eng_delete_aiding_data,  
  12.     loc_eng_set_position_mode,  
  13.     loc_eng_get_extension,  
  14. };  

sLocEngInterface指定了GpsInterface結構體的各個回調函數，如啓動定位/取消定位等，這些回調函數的實現均在loc_eng.cpp中實現。



2.2 JNI適配層

GPSJNI適配層的源碼位於：frameworks/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp

首先看註冊JNI方法的函數定義：

[plain] view plaincopy
  1. int register_android_server_location_GpsLocationProvider(JNIEnv* env)  
  2. {  
  3.     return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/location/GpsLocationProvider", sMethods, NELEM(sMethods));  
  4. }  

此函數被同目錄下onload.cpp文件調用，調用地方在：

[cpp] view plaincopy
  1. extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
  2. {  
  3.     JNIEnv* env = NULL;  
  4.     jint result = -1;  
  5.   
  6.     if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {  
  7.         LOGE("GetEnv failed!");  
  8.         return result;  
  9.     }  
  10.     LOG_ASSERT(env, "Could not retrieve the env!");  
  11.   
  12.     //...省略其他註冊代碼  
  13.     register_android_server_location_GpsLocationProvider(env);  
  14.   
  15.     return JNI_VERSION_1_4;  
  16. }  

從這裏可以看到，JNI初始化的時候，即會進行JNI方法的註冊，從而使上層應用能通過JNI調用c/c++本地方法。

回到register_android_server_location_GpsLocationProvider函數，變量sMethods定義如下：

[cpp] view plaincopy
  1. static JNINativeMethod sMethods[] = {  
  2.      /* name, signature, funcPtr */  
  3.     {"class_init_native", "()V", (void *)android_location_GpsLocationProvider_class_init_native},  
  4.     {"native_is_supported", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_is_supported},  
  5.     {"native_init", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_init},  
  6.     {"native_cleanup", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_cleanup},  
  7.     {"native_set_position_mode", "(IIIII)Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_set_position_mode},  
  8.     {"native_start", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_start},  
  9.     {"native_stop", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_stop},  
  10.     {"native_delete_aiding_data", "(I)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_delete_aiding_data},  
  11.     {"native_read_sv_status", "([I[F[F[F[I)I", (void*)android_location_GpsLocationProvider_read_sv_status},  
  12.     {"native_read_nmea", "([BI)I", (void*)android_location_GpsLocationProvider_read_nmea},  
  13.     {"native_inject_time", "(JJI)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_time},  
  14.     {"native_inject_location", "(DDF)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_location},  
  15.     {"native_supports_xtra", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_supports_xtra},  
  16.     {"native_inject_xtra_data", "([BI)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_xtra_data},  
  17.     {"native_agps_data_conn_open", "(Ljava/lang/String;)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_open},  
  18.     {"native_agps_data_conn_closed", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_closed},  
  19.     {"native_agps_data_conn_failed", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_failed},  
  20.     {"native_agps_set_id","(ILjava/lang/String;)V",(void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_set_id},  
  21.     {"native_agps_set_ref_location_cellid","(IIIII)V",(void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_set_reference_location_cellid},  
  22.     {"native_set_agps_server", "(ILjava/lang/String;I)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_set_agps_server},  
  23.     {"native_send_ni_response", "(II)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_send_ni_response},  
  24.     {"native_agps_ni_message", "([BI)V", (void *)android_location_GpsLocationProvider_agps_send_ni_message},  
  25.     {"native_get_internal_state", "()Ljava/lang/String;", (void*)android_location_GpsLocationProvider_get_internal_state},  
  26.     {"native_update_network_state", "(ZIZLjava/lang/String;)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_update_network_state },  
  27. };  

這裏定義了GPS所有向上層提供的JNI本地方法，這些本地方法是如何與硬件適配層交互的呢？我們看其中一個本地方法android_location_GpsLocationProvider_start：

[cpp] view plaincopy
  1. static jboolean android_location_GpsLocationProvider_start(JNIEnv* env, jobject obj)  
  2. {  
  3.     const GpsInterface* interface = GetGpsInterface(env, obj);  
  4.     if (interface)  
  5.         return (interface->start() == 0);  
  6.     else  
  7.         return false;  
  8. }  

它調用了GetGpsInterface獲得GpsInterface接口，然後直接調用該接口的start回調函數。GetGpsInterface方法定義如下：

[cpp] view plaincopy
  1. static const GpsInterface* GetGpsInterface(JNIEnv* env, jobject obj) {  
  2.     // this must be set before calling into the HAL library  
  3.     if (!mCallbacksObj)  
  4.         mCallbacksObj = env->NewGlobalRef(obj);  
  5.   
  6.     if (!sGpsInterface) {  
  7.         sGpsInterface = get_gps_interface();  
  8.         if (!sGpsInterface || sGpsInterface->init(&sGpsCallbacks) != 0) {  
  9.             sGpsInterface = NULL;  
  10.             return NULL;  
  11.         }  
  12.     }  
  13.     return sGpsInterface;  
  14. }  

這個函數返回了sGpsInterface，而sGpsInterface又是從get_gps_interface()獲得的，我們繼續查看get_gps_interface()函數的實現：

[cpp] view plaincopy
  1. static const GpsInterface* get_gps_interface() {  
  2.     int err;  
  3.     hw_module_t* module;  
  4.     const GpsInterface* interface = NULL;  
  5.   
  6.     err = hw_get_module(GPS_HARDWARE_MODULE_ID, (hw_module_t const**)&module);  
  7.     if (err == 0) {  
  8.         hw_device_t* device;  
  9.         err = module->methods->open(module, GPS_HARDWARE_MODULE_ID, &device);  
  10.         if (err == 0) {  
  11.             gps_device_t* gps_device = (gps_device_t *)device;  
  12.             interface = gps_device->get_gps_interface(gps_device);  
  13.         }  
  14.     }  
  15.   
  16.     return interface;  
  17. }  

這裏面調用hw_get_module加載硬件適配模塊.so文件，接着通過hw_device_t接口調用open()函數，實際執行gps/loc_api/llibloc_api/gps.c定義的open_gps函數，而後調用gps_device_t接口的get_gps_interface函數，此函數也是在gps.c中定義的，最後返回硬件適配層中loc_eng.cpp文件的sLocEngInterface，從而打通了上層到底層的通道。



2.3 Java Framework

GPSFramework源碼位於：frameworks/base/location

2.3.1接口和類簡介

首先對GPSFramework重要的接口和類作一個簡單的介紹

  • 接口



GpsStatus.Listener

用於當Gps狀態發生變化時接收通知

GpsStatus.NmeaListener

用於接收Gps的NMEA數據

LocationListener

用於接收當位置信息發生變化時，LocationManager發出的通知

  • 類



Address

地址信息類

Criteria

用於根據設備情況動態選擇provider

Geocoder

用於處理地理編碼信息

GpsSatellite

用於獲取當前衛星狀態

GpsStatus

用於獲取當前Gps狀態

Location

地理位置信息類

LocationManager

用於獲取和操作gps系統服務

LocationProvider

抽象類，用於提供位置提供者（Locationprovider）



2.3.2 使用Gps編程接口

下面，我們用一個代碼示例說明如何在應用層寫一個簡單的gps程序。

  • 首先在AndroidManifest.xml中添加位置服務權限:

[plain] view plaincopy
  1. <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />     
  2. <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />     
  3. <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FIND_LOCATION" />    
  4. <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"></uses-permission>    

  • 接着獲取位置信息：

[java] view plaincopy
  1.         //獲取位置服務  
  2.  LocationManager locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);    
  3.        Criteria criteria = new Criteria();    
  4.        // 獲得最好的定位效果    
  5.        criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);  //設置爲最大精度  
  6.        criteria.setAltitudeRequired(false);  //不獲取海拔信息  
  7.        criteria.setBearingRequired(false);  //不獲取方位信息  
  8.        criteria.setCostAllowed(false);  //是否允許付費  
  9.        criteria.setPowerRequirement(Criteria.POWER_LOW);  // 使用省電模式  
  10.        // 獲得當前的位置提供者    
  11.        String provider = locationManager.getBestProvider(criteria, true);    
  12.        // 獲得當前的位置    
  13.        Location location = locationManager.getLastKnownLocation(provider);    
  14. Geocoder gc = new Geocoder(this);     
  15.        List<Address> addresses = null;    
  16.        try {  
  17.     //根據經緯度獲得地址信息    
  18.            addresses = gc.getFromLocation(location.getLatitude(), location.getLongitude(), 1);    
  19.        } catch (IOException e) {    
  20.            e.printStackTrace();    
  21.        } if (addresses.size() > 0) {  
  22. //獲取address類的成員信息  
  23. Sring msg = “”;     
  24.        msg += "AddressLine：" + addresses.get(0).getAddressLine(0)+ "\n";     
  25.        msg += "CountryName：" + addresses.get(0).getCountryName()+ "\n";     
  26.        msg += "Locality：" + addresses.get(0).getLocality() + "\n";     
  27.        msg += "FeatureName：" + addresses.get(0).getFeatureName();     
  28.        }     

  • 設置偵聽，當位置信息發生變化時，自動更新相關信息

[java] view plaincopy
  1.       //匿名類，繼承自LocationListener接口  
  2. private final LocationListener locationListener = new LocationListener() {  
  3.            public void onLocationChanged(Location location) {  
  4.            updateWithNewLocation(location);//更新位置信息  
  5.            }  
  6.            public void onProviderDisabled(String provider){  
  7.            updateWithNewLocation(null);//更新位置信息  
  8.            }  
  9.            public void onProviderEnabled(String provider){ }  
  10.            public void onStatusChanged(String provider, int status,Bundle extras){ }  
  11.    };  
  12. //更新位置信息  
  13. private void updateWithNewLocation(Location location) {  
  14.          
  15.   
  16.            if (location != null) {  
  17.     //獲取經緯度  
  18.            double lat = location.getLatitude();  
  19.            double lng = location.getLongitude();  
  20.    }  
  21. //添加偵聽  
  22.  locationManager.requestLocationUpdates(provider, 2000, 10,locationListener);  


2.3.3接口和類分析

下面對相關的類或接口進行分析，LocationManager的代碼文件位於：frameworks/base/location/java/location/LocationManager.java 

我們看其構造函數：

[java] view plaincopy
  1. public LocationManager(ILocationManager service) {  
  2.         mService = service;  
  3.     }  

其中mService爲ILocationManager接口類型，構造函數的參數爲service，外部調用時傳入LocationManagerService實例。LocationManager是android系統的gps位置信息系統服務，在稍後將會對其進行分析。由帶參構造函數實例化LocationManager類的方式用得不多，一般用的方式是由getSystemService獲得LocationManagerService服務，再強制轉換爲LocationManager。例如在2.3.2中的代碼示例中是這樣獲取gps服務的：

[java] view plaincopy
  1. LocationManager locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);    

這裏的Context.LOCATION_SERVICE爲”location”，標識gps服務。

LocationManagerService服務是整個GpsFramework的核心，首先看它是如何加載的，代碼文件位於：frameworks/base/services/java/com/android/server/systemserver.java

[java] view plaincopy
  1. …//省略其他代碼  
  2. LocationManagerService location = null;  
  3. …//省略其他代碼  
  4. try {  
  5.                 Slog.i(TAG, "Location Manager");  
  6.                 location = new LocationManagerService(context);  
  7.                 ServiceManager.addService(Context.LOCATION_SERVICE, location);  
  8.             } catch (Throwable e) {  
  9.                 Slog.e(TAG, "Failure starting Location Manager", e);  
  10.             }  

此處向ServiceManger系統服務管理器註冊了新的服務，其名稱爲”location”，類型爲LocationManagerService。註冊此服務後，Java應用程序可通過ServiceManager獲得LocationManagerService的代理接口ILocationManager.Stub，從而調用LocationManagerService提供的接口函數。ILocationManager位於：

frameworks/base/location/java/location/ILocationManager.aidl，其代碼如下：

[java] view plaincopy
  1. /** 
  2.  * System private API for talking with the location service. 
  3.  * 
  4.  * {@hide} 
  5.  */  
  6. interface ILocationManager  
  7. {  
  8.     List<String> getAllProviders();  
  9.     List<String> getProviders(in Criteria criteria, boolean enabledOnly);  
  10.     String getBestProvider(in Criteria criteria, boolean enabledOnly);  
  11.     boolean providerMeetsCriteria(String provider, in Criteria criteria);  
  12.   
  13.     void requestLocationUpdates(String provider, in Criteria criteria, long minTime, float minDistance,  
  14.         boolean singleShot, in ILocationListener listener);  
  15.     void requestLocationUpdatesPI(String provider, in Criteria criteria, long minTime, float minDistance,  
  16.         boolean singleShot, in PendingIntent intent);  
  17.     void removeUpdates(in ILocationListener listener);  
  18.     void removeUpdatesPI(in PendingIntent intent);  
  19.   
  20.     boolean addGpsStatusListener(IGpsStatusListener listener);  
  21.     void removeGpsStatusListener(IGpsStatusListener listener);  
  22.   
  23.     // for reporting callback completion  
  24.     void locationCallbackFinished(ILocationListener listener);  
  25.   
  26.     boolean sendExtraCommand(String provider, String command, inout Bundle extras);  
  27.   
  28.     void addProximityAlert(double latitude, double longitude, float distance,  
  29.         long expiration, in PendingIntent intent);  
  30.     void removeProximityAlert(in PendingIntent intent);  
  31.   
  32.     Bundle getProviderInfo(String provider);  
  33.     boolean isProviderEnabled(String provider);  
  34.   
  35.     Location getLastKnownLocation(String provider);  
  36.   
  37.     // Used by location providers to tell the location manager when it has a new location.  
  38.     // Passive is true if the location is coming from the passive provider, in which case  
  39.     // it need not be shared with other providers.  
  40.     void reportLocation(in Location location, boolean passive);  
  41.   
  42.     boolean geocoderIsPresent();  
  43.     String getFromLocation(double latitude, double longitude, int maxResults,  
  44.         in GeocoderParams params, out List<Address> addrs);  
  45.     String getFromLocationName(String locationName,  
  46.         double lowerLeftLatitude, double lowerLeftLongitude,  
  47.         double upperRightLatitude, double upperRightLongitude, int maxResults,  
  48.         in GeocoderParams params, out List<Address> addrs);  
  49.   
  50.     void addTestProvider(String name, boolean requiresNetwork, boolean requiresSatellite,  
  51.         boolean requiresCell, boolean hasMonetaryCost, boolean supportsAltitude,  
  52.         boolean supportsSpeed, boolean supportsBearing, int powerRequirement, int accuracy);  
  53.     void removeTestProvider(String provider);  
  54.     void setTestProviderLocation(String provider, in Location loc);  
  55.     void clearTestProviderLocation(String provider);  
  56.     void setTestProviderEnabled(String provider, boolean enabled);  
  57.     void clearTestProviderEnabled(String provider);  
  58.     void setTestProviderStatus(String provider, int status, in Bundle extras, long updateTime);  
  59.     void clearTestProviderStatus(String provider);  
  60.   
  61.     // for NI support  
  62.     boolean sendNiResponse(int notifId, int userResponse);  
  63. }  

android系統通過ILocationManager.aidl文件自動生成IlocationManager.Stub代理接口，在Java客戶端獲取LocationManagerService的方式如下：

[java] view plaincopy
  1. ILocationManager mLocationManager;  
  2. IBinder b = ServiceManager.getService(Context.LOCATION_SERVICE);  
  3. mLocationManager = IlocationManager.Stub.asInterface(b);  

客戶端通過mLocationManager即可操作LocationMangerService繼承自ILocationManager.Stub的的公共接口。之前提到了通過getSystemSerivice方式也可以獲得LocationManagerService，但getSystemService()返回的是Object，必須轉換爲其他接口，我們可以看到之前的是強制轉換爲LocationManager類型，而此處由ServiceManager.getService返回IBinder接口，再通過ILocationManager.Stub轉換爲ILocationManager類型，是更加規範的做法。

LocationMangerService的代碼文件位於：

frameworks/base/services/java/com/android/server/LocationMangerService.java

我們首先看其中的systemReady()函數

[java] view plaincopy
  1. void systemReady() {  
  2.         // we defer starting up the service until the system is ready   
  3.         Thread thread = new Thread(null, this, "LocationManagerService");  
  4.         thread.start();  
  5.     }  

此處啓動自身服務線程，因LocationMangerService繼承自Runnable接口，當啓動此線程後，會執行繼承自Runnable接口的run()函數，我們看run()函數的定義：

[java] view plaincopy
  1. public void run()  
  2.     {  
  3.         Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);  
  4.         Looper.prepare();  
  5.         mLocationHandler = new LocationWorkerHandler();  
  6.         initialize();  
  7.         Looper.loop();  
  8.     }  

此處調用了initialize()進行初始化，initialize()函數定義如下：

[java] view plaincopy
  1. private void initialize() {  
  2.        //...省略其他代碼  
  3.         loadProviders();  
  4.       
  5.     //...省略其他代碼  
  6.           
  7.     }  

此處調用了loadProviders()函數，loadProviders()函數調用了_loadProvidersLocked()，其代碼如下：

[java] view plaincopy
  1. private void _loadProvidersLocked() {  
  2.         // Attempt to load "real" providers first  
  3.         if (GpsLocationProvider.isSupported()) {  
  4.             // Create a gps location provider  
  5.             GpsLocationProvider gpsProvider = new GpsLocationProvider(mContext, this);  
  6.             mGpsStatusProvider = gpsProvider.getGpsStatusProvider();  
  7.             mNetInitiatedListener = gpsProvider.getNetInitiatedListener();  
  8.             addProvider(gpsProvider);  
  9.             mGpsLocationProvider = gpsProvider;  
  10.         }  
  11.   
  12.         // create a passive location provider, which is always enabled  
  13.         PassiveProvider passiveProvider = new PassiveProvider(this);  
  14.         addProvider(passiveProvider);  
  15.         mEnabledProviders.add(passiveProvider.getName());  
  16.   
  17.         // initialize external network location and geocoder services  
  18.         if (mNetworkLocationProviderPackageName != null) {  
  19.             mNetworkLocationProvider =  
  20.                 new LocationProviderProxy(mContext, LocationManager.NETWORK_PROVIDER,  
  21.                         mNetworkLocationProviderPackageName, mLocationHandler);  
  22.             addProvider(mNetworkLocationProvider);  
  23.         }  
  24.   
  25.         if (mGeocodeProviderPackageName != null) {  
  26.             mGeocodeProvider = new GeocoderProxy(mContext, mGeocodeProviderPackageName);  
  27.         }  
  28.   
  29.         updateProvidersLocked();  
  30.     }  

在這裏對GpsLocationProvider和NetworkLocationProvider類作了初始化，並添加到provider集合中。GpsLocationProvider和NetworkLocationProvider繼承自LocationProviderInterface接口，分別代表兩種位置提供者(LocationProvider)：

（1）LocationManager.GPS_PROVIDER：GPS模式，精度比較高，但是慢而且消耗電力，而且可能因爲天氣原因或者障礙物而無法獲取衛星信息，另外設備可能沒有GPS模塊（2）LocationManager.NETWORK_PROVIDER：通過網絡獲取定位信息，精度低，耗電少，獲取信息速度較快，不依賴GPS模塊。


Android提供criteria類，可根據當前設備情況動態選擇位置提供者。我們在之前2.3.2的代碼示例中，有這樣一句代碼：

[java] view plaincopy
  1. // 獲得當前的位置提供者    
  2. String provider = locationManager.getBestProvider(criteria, true);    

getBestProvider其實是根據Criteria的條件遍歷mProviders集合，返回符合條件的provider名稱。我們再看GpsLocationProvider的實現，其代碼文件位於：

frameworks/base/services/java/com/android/server/location/GpsLocationProvider.java

在GpsLocationProvider的構造函數中：

[plain] view plaincopy
  1. public GpsLocationProvider(Context context, ILocationManager locationManager) {  
  2.          
  3.     //...省略部分代碼  
  4.         IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();  
  5.         intentFilter.addAction(Intents.DATA_SMS_RECEIVED_ACTION);  
  6.         intentFilter.addDataScheme("sms");  
  7.         intentFilter.addDataAuthority("localhost","7275");  
  8.         context.registerReceiver(mBroadcastReciever, intentFilter);  
  9.   
  10.         intentFilter = new IntentFilter();  
  11.         intentFilter.addAction(Intents.WAP_PUSH_RECEIVED_ACTION);  
  12.         try {  
  13.             intentFilter.addDataType("application/vnd.omaloc-supl-init");  
  14.         } catch (IntentFilter.MalformedMimeTypeException e) {  
  15.             Log.w(TAG, "Malformed SUPL init mime type");  
  16.         }  
  17.         context.registerReceiver(mBroadcastReciever, intentFilter);  
  18.   
  19.           
  20.         //...省略部分代碼  
  21.         // wait until we are fully initialized before returning  
  22.         mThread = new GpsLocationProviderThread();  
  23.         mThread.start();  
  24.         while (true) {  
  25.             try {  
  26.                 mInitializedLatch.await();  
  27.                 break;  
  28.             } catch (InterruptedException e) {  
  29.                 Thread.currentThread().interrupt();  
  30.             }  
  31.         }  
  32.     }  

這裏註冊了廣播接受者mBroadcastReciever，用於接收廣播消息，消息過濾在intentFilter中定義。下面看它接收廣播消息時的動作：

[java] view plaincopy
  1. private final BroadcastReceiver mBroadcastReciever = new BroadcastReceiver() {  
  2.         @Override public void onReceive(Context context, Intent intent) {  
  3.             String action = intent.getAction();  
  4.   
  5.             if (action.equals(ALARM_WAKEUP)) {  
  6.                 if (DEBUG) Log.d(TAG, "ALARM_WAKEUP");  
  7.                 startNavigating(false);  
  8.             } else if (action.equals(ALARM_TIMEOUT)) {  
  9.                 if (DEBUG) Log.d(TAG, "ALARM_TIMEOUT");  
  10.                 hibernate();  
  11.             } else if (action.equals(Intents.DATA_SMS_RECEIVED_ACTION)) {  
  12.                 checkSmsSuplInit(intent);  
  13.             } else if (action.equals(Intents.WAP_PUSH_RECEIVED_ACTION)) {  
  14.                 checkWapSuplInit(intent);  
  15.              }  
  16.         }  
  17.     };  

當接收ALARM_EAKEUP時，執行startNavigating函數，當接收到ALARM_TIMEOUT廣播時，執行hibernate函數。這兩個函數很關鍵，下面看他們的實現：

[java] view plaincopy
  1. private void startNavigating(boolean singleShot) {  
  2.           
  3.         //...省略部分代碼  
  4.               
  5.             if (!native_set_position_mode(mPositionMode, GPS_POSITION_RECURRENCE_PERIODIC,  
  6.                     interval, 0, 0)) {  
  7.                 mStarted = false;  
  8.                 Log.e(TAG, "set_position_mode failed in startNavigating()");  
  9.                 return;  
  10.             }  
  11.             if (!native_start()) {  
  12.                 mStarted = false;  
  13.                 Log.e(TAG, "native_start failed in startNavigating()");  
  14.                 return;  
  15.             }  
  16.         //...省略部分代碼  
  17.     }  

看到沒有，這裏調用了native_set_position_mode和native_start方法，而這些方法正是我們之前在JNI適配層提到的註冊的本地方法。同樣的，hibernate函數調用了JNI提供的native_stop方法。我們再看GpsLocationProvider的內部私有函數：




可以看到所有這些本地方法，都是在JNI層註冊的，GpsLocationProvider類是從JNI層到Framework層的通道。

下面回到LocationManagerService，分析如何獲取最新的位置信息(Location)，獲取最新的location的函數是getLastKnownLocation，其實現如下：

[java] view plaincopy
  1. private Location _getLastKnownLocationLocked(String provider) {  
  2.         checkPermissionsSafe(provider);  
  3.   
  4.         LocationProviderInterface p = mProvidersByName.get(provider);  
  5.         if (p == null) {  
  6.             return null;  
  7.         }  
  8.   
  9.         if (!isAllowedBySettingsLocked(provider)) {  
  10.             return null;  
  11.         }  
  12.   
  13.         return mLastKnownLocation.get(provider);  
  14.     }  

這裏mLastKnownLocation類型爲HashMap<String,Location>，所以mLastKnownLocation.get(provider)表示通過provider的名稱在哈希字典中獲取相應的location，那麼這些location是什麼時候被存入到哈希字典中的呢？

我們回到LocationManagerService的run函數：

[java] view plaincopy
  1. public void run()  
  2.     {  
  3.         Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);  
  4.         Looper.prepare();  
  5.         mLocationHandler = new LocationWorkerHandler();  
  6.         initialize();  
  7.         Looper.loop();  
  8.     }  

這裏對類型爲LocationWorkerHandler的變量進行初始化，LocationWorkerHandler是在LocationManagerService的一個內部類，它繼承自Handler類，Handler是Android系統用於應用程序內部通信的組件，內部通信指同個進程的主線程與其他線程間的通信，Handler通過Message或Runnable對象進行通信。我們繼續看LocationWorkerHandler的實現：

[java] view plaincopy
  1. private class LocationWorkerHandler extends Handler {  
  2.   
  3.         @Override  
  4.         public void handleMessage(Message msg) {  
  5.             try {  
  6.                 if (msg.what == MESSAGE_LOCATION_CHANGED) {  
  7.                     // log("LocationWorkerHandler: MESSAGE_LOCATION_CHANGED!");  
  8.   
  9.                     synchronized (mLock) {  
  10.                         Location location = (Location) msg.obj;  
  11.                         String provider = location.getProvider();  
  12.                         boolean passive = (msg.arg1 == 1);  
  13.   
  14.                         if (!passive) {  
  15.                             // notify other providers of the new location  
  16.                             for (int i = mProviders.size() - 1; i >= 0; i--) {  
  17.                                 LocationProviderInterface p = mProviders.get(i);  
  18.                                 if (!provider.equals(p.getName())) {  
  19.                                     p.updateLocation(location);  
  20.                                 }  
  21.                             }  
  22.                         }  
  23.   
  24.                         if (isAllowedBySettingsLocked(provider)) {  
  25.                             handleLocationChangedLocked(location, passive);  
  26.                         }  
  27.                     }  
  28.                 } else if (msg.what == MESSAGE_PACKAGE_UPDATED) {  
  29.                     //...省略部分代碼  
  30.                     }  
  31.                 }  
  32.             } catch (Exception e) {  
  33.                 // Log, don't crash!  
  34.                 Slog.e(TAG, "Exception in LocationWorkerHandler.handleMessage:", e);  
  35.             }  
  36.         }  
  37.     }  

這裏重寫Handle類的handleMessage方法，處理用Handle接收的Message對象消息。當接受到位置信息變化的消息MESSAGE_LOCATION_CHANGED時，調用p.updateLocationhandleLocationChangedLocked方法，其實現如下：

[java] view plaincopy
  1. private void handleLocationChangedLocked(Location location, boolean passive) {  
  2.        //...省略部分代碼  
  3.   
  4.         // Update last known location for provider  
  5.         Location lastLocation = mLastKnownLocation.get(provider);  
  6.         if (lastLocation == null) {  
  7.             mLastKnownLocation.put(provider, new Location(location));  
  8.         } else {  
  9.             lastLocation.set(location);  
  10.         }  
  11.     //...省略部分代碼  
  12. }  

可以看到是在handleLocationChangedLocked函數中實現對lastknownlocation的更新的，那麼在LocationWorkerHandler類中處理的MESSAGE_LOCATION_CHANGED消息是誰發送出來的呢？答案是在LocationManagerService類的reportLocation函數中：

[java] view plaincopy
  1. public void reportLocation(Location location, boolean passive) {  
  2.         if (mContext.checkCallingOrSelfPermission(INSTALL_LOCATION_PROVIDER)  
  3.                 != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {  
  4.             throw new SecurityException("Requires INSTALL_LOCATION_PROVIDER permission");  
  5.         }  
  6.   
  7.         mLocationHandler.removeMessages(MESSAGE_LOCATION_CHANGED, location);  
  8.         Message m = Message.obtain(mLocationHandler, MESSAGE_LOCATION_CHANGED, location);  
  9.         m.arg1 = (passive ? 1 : 0);  
  10.         mLocationHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(m);  
  11.     }  

此處構造了新的Message對象，然後發送到消息隊列的首位置。在GpsLocationProvider類的reportLocation函數中，有這樣一段代碼：

[java] view plaincopy
  1. try     {  
  2.                 mLocationManager.reportLocation(mLocation, false);  
  3.             } catch (RemoteException e) {  
  4.                 Log.e(TAG, "RemoteException calling reportLocation");  
  5.            }  

所以實際是由GpsLocationProvider主動調用LocationManagerService的reportLocation方法，從而更新最新的位置信息。

實際上，GpsLocationoProvider的reportLocation對應了硬件適配層中的GpsCallbacks結構體中的回調函數gps_location_callback

[cpp] view plaincopy
  1. /** Callback with location information. 向上層傳遞GPS位置信息 
  2.  *  Can only be called from a thread created by create_thread_cb. 
  3.  */  
  4. typedef void (* gps_location_callback)(GpsLocation* location);  


那麼GpsLocationProvider中的reportLocation函數是如何與GpsCallbacks的gps_location_callback掛鉤的呢？我們回到JNI適配層的代碼文件：

frameworks/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp

其中定義的GetGpsInterface函數：

[cpp] view plaincopy
  1. static const GpsInterface* GetGpsInterface(JNIEnv* env, jobject obj) {  
  2.     // this must be set before calling into the HAL library  
  3.     if (!mCallbacksObj)  
  4.         mCallbacksObj = env->NewGlobalRef(obj);  
  5.   
  6.     if (!sGpsInterface) {  
  7.         sGpsInterface = get_gps_interface();  
  8.         if (!sGpsInterface || sGpsInterface->init(&sGpsCallbacks) != 0) {  
  9.             sGpsInterface = NULL;  
  10.             return NULL;  
  11.         }  
  12.     }  
  13.     return sGpsInterface;  
  14. }  

這裏面的sGpsInterface->init(&sGpsCallbacks)調用了GpsInterface的init回調函數，即初始化GpsCallbacks結構體變量sGpsCallbacks，sGpsCallbacks定義如下：

[cpp] view plaincopy
  1. GpsCallbacks sGpsCallbacks = {  
  2.     sizeof(GpsCallbacks),  
  3.     location_callback,  
  4.     status_callback,  
  5.     sv_status_callback,  
  6.     nmea_callback,  
  7.     set_capabilities_callback,  
  8.     acquire_wakelock_callback,  
  9.     release_wakelock_callback,  
  10.     create_thread_callback,  
  11. };  

我們再次看GpsCallbacks的定義（其代碼文件在硬件適配層的頭文件gps.h中）：

[cpp] view plaincopy
  1. typedef struct {  
  2.     size_t      size;  
  3.     gps_location_callback location_cb;  
  4.     gps_status_callback status_cb;  
  5.     gps_sv_status_callback sv_status_cb;  
  6.     gps_nmea_callback nmea_cb;  
  7.     gps_set_capabilities set_capabilities_cb;  
  8.     gps_acquire_wakelock acquire_wakelock_cb;  
  9.     gps_release_wakelock release_wakelock_cb;  
  10.     gps_create_thread create_thread_cb;  
  11. } GpsCallbacks;  

比較sGpsCallbacks與GpsCallbacks，可以看到location_callback與gps_location_callback對應。再看location_callback函數的定義：

[cpp] view plaincopy
  1. static void location_callback(GpsLocation* location)  
  2. {  
  3.     JNIEnv* env = AndroidRuntime::getJNIEnv();  
  4.     env->CallVoidMethod(mCallbacksObj, method_reportLocation, location->flags,  
  5.             (jdouble)location->latitude, (jdouble)location->longitude,  
  6.             (jdouble)location->altitude,  
  7.             (jfloat)location->speed, (jfloat)location->bearing,  
  8.             (jfloat)location->accuracy, (jlong)location->timestamp);  
  9.     checkAndClearExceptionFromCallback(env, __FUNCTION__);  
  10. }  

這裏面利用JNI調用了Java語言的方法method_reportLocation，method_reportLocation是一個jmethodID變量，表示一個由Java語言定義的方法。下面我們看method_reportLocation的賦值代碼：

[cpp] view plaincopy
  1. static void android_location_GpsLocationProvider_class_init_native(JNIEnv* env, jclass clazz) {  
  2.     method_reportLocation = env->GetMethodID(clazz, "reportLocation", "(IDDDFFFJ)V");  
  3.     //...省略部分代碼  
  4. }  

這裏表示method_reportLocation指向Java類clazz裏的方法reportLocation，那麼這個Java類clazz是不是表示GpsLocationProvider呢？我們找到註冊JNI方法的方法表：

[cpp] view plaincopy
  1. tatic JNINativeMethod sMethods[] = {  
  2.      /* name, signature, funcPtr */  
  3.     {"class_init_native", "()V", (void *)android_location_GpsLocationProvider_class_init_native},  
  4.     //...省略部分代碼  
  5. }  

這裏說明_GpsLocationProvider_class_init_native對應的native方法名稱是class_init_native，下面我們只要確定在Java中的某個類A調用了class_init_native方法，即可以說明A類的reportLocation函數是GpsCallbacks的回調函數。

我們回到GpsLocationProvider的代碼文件：

frameworks/base/services/java/com/android/server/location/GpsLocationProvider.java

其中有一段代碼：

[java] view plaincopy
  1. static { class_init_native(); }  

說明是在GpsLocationProvider中調用了class_init_native方法，從而說明GpsLocationProvider的reportLocation函數是GpsCallbacks的回調函數，即當Gps設備的位置信息發生變化時，它調用GpsLocationProvider的回調函數reportLocation，繼而調用LocationManagerService的reportLocation函數，從而更新應用層的位置信息。


3 參考文章

基於android的GPS移植——主要結構體及接口介紹

androidGPS定位，定位城市稱，經緯度

llyrike
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