最近遇到不少框架问题，比如关于网口的，开机后拔掉有线网，状态栏和设置项中有线网显示图标不会更新，还有双网口的需求，下面就带着这个问题，以跟踪网络状态问题为引线，本篇将贯穿分析Ethernet从上至下的框架结构。因能力和时间有限，文中有分析不到位的地方，十分欢迎大侠们拍砖。
首先看下应用层网络监听相关的app
网络监听一：设置
packages/apps/Settings/src/com/android/settings/ethernet/EthernetEnabler.java
设置项网络按钮类定义
网络监听二：statusbar
frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/policy/NetworkController.java
NetworkController本身是个BroadcastReceiver，其中关于网络状态变化的监听消息为EthernetManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION，可以猜测这个消息是framework发出来的，往下看。
网络服务框架层
通过整理，网络框架管理器和服务相关代码和基本解释如下：
frameworks/base/ethernet/java/com/android/internal/ethernet/
EthernetStateMachine.java -> 网络状态机，用于管理网络状态变化及动作逻辑
EthernetManager.java -> 网络管理器，是app和EthernetService信息交互的桥梁
EthernetInfo.java -> 网络状态参数类，是Parcelable的一个实现
EthernetInfo.aidl -> aidl文件，Manager和service统一使用的数据结构
IEthernetManager.aidl -> aidl文件，用于Manager和service通信
在此可以发现网络状态机也在监听NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION广播，广播发送者不再这里，那应该就是在service那了，继续往下。
frameworks/base/services/java/com/android/server/EthernetService.java
private class InterfaceStateReceiver extends BroadcastReceiver {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
if (intent.getAction().equals(EthernetManager.INTERFACE_STATE_CHANGED_ACTION)) {
...
Intent newIntent = new Intent(EthernetManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
newIntent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY_BEFORE_BOOT);
newIntent.putExtra(EthernetManager.EXTRA_ETHERNET_INFO, ei);
在service中，可以看到发送NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION的发送动作，而这个发送行为还不是底层上报的状态直接启动的，而是上面说的网络状态机，它发送的INTERFACE_STATE_CHANGED_ACTION广播信息，怎么源头又跑上面去了？有些人可能并不理解为什么在framework里面要把一个简单的事件广播要这么来回的发送，等明白了网络状态机的作用，就知道这些过程的逻辑性了。
我们知道statemachine的特点是有一个rootstate，然后向下由多个state发展而成一个树状结构，state之间的转换会伴随着enter(),processMessage()等动作。EthernetStateMachine的状态初始化如下：
addState(mRootState);
addState(mIdleState, mRootState);
//addState(mObtainingLinkState, mRootState);
addState(mObtainingIpState, mRootState);
addState(mIPConnectedState, mRootState);
addState(mDisconnectingState, mRootState);
接着前面说到的INTERFACE_STATE_CHANGED_ACTION广播继续来看下状态机中的逻辑。
在ethernetstatemachine中，state状态的变化控制着网络状态的广播通知，部分代码如下：
private void sendInterfaceStateChangedBroadcast() {
if (DBG) Slog.d(TAG, "Sending INTERFACE_STATE_CHANGED_ACTION for "
+ mEthernetInfo.getName());
Intent intent = new Intent(EthernetManager.INTERFACE_STATE_CHANGED_ACTION);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY_BEFORE_BOOT);
intent.putExtra(EthernetManager.EXTRA_ETHERNET_INFO, new EthernetInfo(mEthernetInfo));
mContext.sendBroadcast(intent);
}
private void setNetworkDetailedState(DetailedState state) {
if (DBG) Slog.d(TAG, mEthernetInfo.getName() + " setDetailed state, old ="
+ mEthernetInfo.getDetailedState() + " and new state=" + state);
if (state != mEthernetInfo.getDetailedState()) {
mEthernetInfo.setDetailedState(state, null, null);
mEthernetInfo.setIsAvailable(true);
sendInterfaceStateChangedBroadcast();
}
}
void dhcpSuccess(DhcpResults dr) {
if (DBG) Slog.d(TAG, mEthernetInfo.getName() + " DHCP successful");
LinkProperties lp = dr.linkProperties;
...
setNetworkDetailedState(DetailedState.CONNECTED);
}
上面就是网络状态机的逻辑功能，而状态机的消息来源是service，
public void updateInterface(EthernetInfo newInfo) {
if (newInfo == null) {
Slog.e(TAG, "Null EthernetInfo");
return;
}
if (mAvailableInterface == null) {
Slog.e(TAG, "Unable to find statemachine for interface " + newInfo.getName());
return;
}
sendMessage(mAvailableInterface,
EthernetStateMachine.CMD_UPDATE_INTERFACE,
newInfo);
if(DBG) Slog.d(TAG, newInfo.getName() + " updateInterface done");
}
看到了来来回回的广播，至此算是结束了，这里还要注意一点，广播收发程序中，我们要注意一个序列化参数的传递，就是EthernetInfo对象，这个对象存储着当前网络状态参数。
我们可以这么理解：网络状态机是EthernetService的辅助逻辑处理单元，service通过给状态机发送消息并等待状态机处理结果，然后将结果发送给应用程序。这个就是网络部分framework层的大致逻辑，了解这个之后，我们继续分析service是从哪里取得网络状态消息的。
来看下EthernetService的构造函数：
public EthernetService(Context context) {
mContext = context;
mNetd = INetworkManagementService.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE)
);
try {
mNetd.registerObserver(new NetworkManagementEventObserver());
} catch (RemoteException e) {
Slog.e(TAG, "Remote NetworkManagementService error: " + e);
}
看下NetworkManagementEventObserver的实现:
private class NetworkManagementEventObserver extends INetworkManagementEventObserver.Stub {
public void interfaceAdded(String iface) {
if(DBG) Slog.d(TAG, "interfaceAdded: " + iface);
addInterface(iface);
}
public void interfaceRemoved(String iface) {
if(DBG) Slog.d(TAG, "interfaceRemoved: " + iface);
removeInterface(iface);
}
public void limitReached(String limitName, String iface) {}
public void interfaceClassDataActivityChanged(String label, boolean active) {}
public void interfaceLinkStateChanged(String iface, boolean up) {
if(DBG) Slog.d(TAG, "interfaceLinkStateChanged for " + iface + ", up = " + up);
if (mAvailableInterface != null && up) {
//sendMessage(mAvailableInterface,
//EthernetStateMachine.CMD_LINK_UP);
}
}
public void interfaceStatusChanged(String iface, boolean up) {
if(DBG) Slog.d(TAG, "interfaceStatusChanged for " + iface + ", up = " + up);
//addInterface(iface);
}
public void addressUpdated(String address, String iface, int flags, int scope) {}
public void addressRemoved(String address, String iface, int flags, int scope) {}
}
这里我们看到seivice从NetworkManagementService进行函数回调。
NetworkManagementService也是注册到系统中的服务项，顾名思义负责网络管理服务，具体功能在本篇不做深入分析，其中之一通过socket和netd进行交互，这个在后面继续跟踪。
SystemServer.java try {
Slog.i(TAG, "NetworkManagement Service");
networkManagement = NetworkManagementService.create(context);
ServiceManager.addService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE, networkManagement);
} catch (Throwable e) {
reportWtf("starting NetworkManagement Service", e);
}
在后续的分析中，我们开始了解到framework到native的交互，这里我们先看一张网络的图示
我们按照图示的最上层来看看NetworkManagementService.java
private static final String NETD_SOCKET_NAME = "netd";
private NetworkManagementService(Context context, String socket) {
mContext = context;
if ("simulator".equals(SystemProperties.get("ro.product.device"))) {
return;
}
mConnector = new NativeDaemonConnector(
new NetdCallbackReceiver(), socket, 10, NETD_TAG, 160);
mThread = new Thread(mConnector, NETD_TAG);
// Add ourself to the Watchdog monitors.
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
}
这里socket值就是"netd"字符串，service启动了名为NativeDaemonConnector的Runnable线程，同时从构造函数中传递了NetdCallbackReceiver
对象，用于回调处理各种网络事件。
private class NetdCallbackReceiver implements INativeDaemonConnectorCallbacks {
@Override
public void onDaemonConnected() {
@Override
public boolean onEvent(int code, String raw, String[] cooked) {
switch (code) {
case NetdResponseCode.InterfaceChange:
} else if (cooked[2].equals("linkstate") && cooked.length == 5) {
// 网络状态变化事件在这里回调处理
notifyInterfaceLinkStateChanged(cooked[3], cooked[4].equals("up"));
return true;
}
/**
* Notify our observers of an interface link state change
* (typically, an Ethernet cable has been plugged-in or unplugged).
*/
private void notifyInterfaceLinkStateChanged(String iface, boolean up) {
final int length = mObservers.beginBroadcast();
for (int i = 0; i < length; i++) {
try {
mObservers.getBroadcastItem(i).interfaceLinkStateChanged(iface, up);
} catch (RemoteException e) {
} catch (RuntimeException e) {
}
}
mObservers.finishBroadcast();
}
上面说了NativeDaemonConnector是一个Runnable的实现，那么这个线程在后台做些什么工作呢？在线程run函数中可以看到线程在while死循环中一直listenToSocket，可以猜想这里是在监听获取native中网络相关事件的地方了。
@Override
public void run() {
mCallbackHandler = new Handler(FgThread.get().getLooper(), this);
while (true) {
try {
listenToSocket();
} catch (Exception e) {
loge("Error in NativeDaemonConnector: " + e);
SystemClock.sleep(5000);
}
}
}
private void listenToSocket() throws IOException {
LocalSocket socket = null;
try {
// 创建一个socket
socket = new LocalSocket();
LocalSocketAddress address = determineSocketAddress();
socket.connect(address);
// 从socket中获取流数据并处理
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
synchronized (mDaemonLock) {
mOutputStream = socket.getOutputStream();
}
...
mCallbackHandler.sendMessage(mCallbackHandler.obtainMessage(
event.getCode(), event.getRawEvent()));
// 收到流数据时，直接发给主线程，通过NetdCallbackReceiver 对象进行回调处理
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
String event = (String) msg.obj;
try {
if (!mCallbacks.onEvent(msg.what, event, NativeDaemonEvent.unescapeArgs(event))) {
log(String.format("Unhandled event '%s'", event));
}
} catch (Exception e) {
loge("Error handling '" + event + "': " + e);
}
return true;
}
private LocalSocketAddress determineSocketAddress() {
// If we're testing, set up a socket in a namespace that's accessible to test code.
// In order to ensure that unprivileged apps aren't able to impersonate native daemons on
// production devices, even if said native daemons ill-advisedly pick a socket name that
// starts with __test__, only allow this on debug builds.
if (mSocket.startsWith("__test__") && Build.IS_DEBUGGABLE) {
return new LocalSocketAddress(mSocket);
} else {
return new LocalSocketAddress(mSocket, LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED);
}
}
我们接下来看一下LocalSocket相关的类，了解一下这个socket是如何connect和get的。
LocalSocket*相关的类定义在
frameworks/base/core/java/android/net/
|->LocalSocket.java
|->LocalSocketAddress.java
|->LocalSocketImpl.java
这里重点看下LocalSocketImpl类，其中就可以看到大量的native函数了，也就是通过jni完成java到C++的交互，有些人可能会有疑问，既然这里使用jni调用了C++库函数，但是这里没有看到System.loadlibary字眼啊。通过jni的基础我们知道这里java类使用的jni名字应该是android_net_LocalSocket*样子的，那么在android工程代码中也确实存在这个名字的cpp文件，路径是frameworks/base/core/jni/。可以确认我们这里的java层就是调用这里的lib库了，而编译后我们知道这个库名为libandroid_runtime.so。那么这个库在哪里load的呢？下面简要提一下。
我们知道android启动时，第一个进程init在解析init.rc时创建了app_process，app_process在创建zygote进程前首先建立dalvikvm虚拟机环境，初始化android runtime，这里就在C环境下预先加载了libandroid_runtime.so库。如下：
frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
REG_JNI(register_android_net_LocalSocketImpl),
了解了库加载的问题后，我们接着看LocalSocketImpl.java中使用的几个重要的函数：
connect() getInputStream() getOutputStream()
函数具体内容不具体贴出来，其中可以看到调用了本地方法如read_native(),writeba_native()等。我们就走到native的大门了。打开本地函数文件，看下native中本地函数列表。
frameworks/base/core/jni/android_net_LocalSocketImpl.cpp
static JNINativeMethod gMethods[] = {
/* name, signature, funcPtr */
{"getOption_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;I)I", (void*)socket_getOption},
{"setOption_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;III)V", (void*)socket_setOption},
{"connectLocal", "(Ljava/io/FileDescriptor;Ljava/lang/String;I)V",
(void*)socket_connect_local},
{"bindLocal", "(Ljava/io/FileDescriptor;Ljava/lang/String;I)V", (void*)socket_bind_local},
{"listen_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;I)V", (void*)socket_listen},
{"accept", "(Ljava/io/FileDescriptor;Landroid/net/LocalSocketImpl;)Ljava/io/FileDescriptor;", (void*)socket_accept},
{"shutdown", "(Ljava/io/FileDescriptor;Z)V", (void*)socket_shutdown},
{"available_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;)I", (void*) socket_available},
{"pending_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;)I", (void*) socket_pending},
{"read_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;)I", (void*) socket_read},
{"readba_native", "([BIILjava/io/FileDescriptor;)I", (void*) socket_readba},
{"writeba_native", "([BIILjava/io/FileDescriptor;)V", (void*) socket_writeba},
{"write_native", "(ILjava/io/FileDescriptor;)V", (void*) socket_write},
{"getPeerCredentials_native",
"(Ljava/io/FileDescriptor;)Landroid/net/Credentials;",
(void*) socket_get_peer_credentials}
//,{"getSockName_native", "(Ljava/io/FileDescriptor;)Ljava/lang/String;",
// (void *) socket_getSockName}
};
int register_android_net_LocalSocketImpl(JNIEnv *env){}
好了，今晚先写到这里，下一篇再续！
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