Framework中的连接管理机制（原）

本文主要是介绍Framework中的连接管理机制（原），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

上一节《 Wifi服务框架介绍》介绍了WIFI的大致框架，本文主要介绍连接管理中的几个重要角色，包括： NetworkInfo、NetworkAgent、ConnectivityService、ConnectivityManager等。
为了便于讨论，本文选取一个具体问题展开分析，那就是： 当当前的网络连接变为不可用时，系统如何自动切换其他可用的网络连接的。

我们知道，当手机在使用移动数据上网时，如果进入WIFI环境，手机将会自动连上WIFI使用数据，而当WIFI失去覆盖或者关闭WIFI时，手机又会自动连上移动数据，那么这个机制是如何实现的呢？本文从WIFI框架触发，跟踪当WIFI被disconnect时，如何切换为数据网络。

一、WifiStateMachine更新状态

WifiStateMachine利用setNetworkDetailedState()方法更新WIFI状态， 如果WIFI网络被断开后，就会将DISCONNECTED的状态传递给setNetworkDetailedState()，此时WifiStateMachine就会把状态先同步到NetworkInfo，然后再更新到NetworkAgent对象：

        private boolean setNetworkDetailedState(NetworkInfo.DetailedState state) {boolean hidden = false;if (state != mNetworkInfo.getDetailedState()) {//更新NetworkInfo的状态mNetworkInfo.setDetailedState(state, null, mWifiInfo.getSSID());if (mNetworkAgent != null) {//将最新状态发送到NetworkAgentmNetworkAgent.sendNetworkInfo(mNetworkInfo);}sendNetworkStateChangeBroadcast(null);return true;}return false;}

到这里就不得不介绍一下NetworkInfo和NetworkAgent了。

二、NetworkInfo介绍

NetworkInfo用于标识一个网络连接的状态、类型等属性的，从其提供的public方法我们就能看出其提供了一个网络连接最基本的信息：

        @NetworkInfo.java//获取网络类型，TYPE_MOBILE/TYPE_WIFI/TYPE_MOBILE_MMS等public int getType() {}//获取网络类型名称public String getTypeName() {}//网络是否是CONNECTED或者CONNECTING状态public boolean isConnectedOrConnecting() {}//网络是否是CONNECTED状态public boolean isConnected() {}//设置网络是否可用public void setIsAvailable(boolean isAvailable) {}//判断网络是否可用public boolean isAvailable() {}//是否漫游状态public boolean isRoaming() {}//设置漫游状态public void setRoaming(boolean isRoaming) {}//获取网络的state、mReason等信息public DetailedState getDetailedState() {}

应用程序可以 通过ConnectivityManager的getNetworkInfo()方法获取到该对象，并通过该对象查询当前的网络状态，比如可以这样获取当前是否有网络连接：

        private boolean isNetworkConnected() {final ConnectivityManager connectivity = (ConnectivityManager) getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);if (connectivity == null) {return false;}final NetworkInfo info = connectivity.getActiveNetworkInfo();return info != null && info.isConnected();}

上面是应用读取NetworkInfo的方法，那么当网络变化时，就应该由WIFI或者DATA去更新当前的NetworkInfo，而WifiStateMachine在setNetworkDetailedState中做的就是把当前的网络状态更新到NetworkInfo，即：

        mNetworkInfo.setDetailedState(state, null, mWifiInfo.getSSID());

更新完NetworkInfo之后，需要将其更新到ConnectivityManager才可被其他应用读取到，那么如何将其更新到ConnectivityManager呢？这就需要NetworkAgent来完成了。

三、NetworkAgent介绍

NetworkAgent的作用可以从其官方描述中略知一二：

        "A Utility class for handling for communicating between bearer-specific code and ConnectivityService."

这句话描述了NetworkAgent的作用： 他是某个网络连接与ConnectivityService之间的通讯的工具。
接下来我们通过代码来认识一下他究竟如何在网络连接与ConnectivityService之间进行通讯。
先来看一下这个类的定义：

        public abstract class NetworkAgent extends Handler {}

我们发现，这是一个Handler的子类，并且他是一个抽象类（abstract）， 需要在子类中被实例化。
然后来看其构造方法：

        public NetworkAgent(Looper looper, Context context, String logTag, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score) {this(looper, context, logTag, ni, nc, lp, score, null);}public NetworkAgent(Looper looper, Context context, String logTag, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score, NetworkMisc misc) {super(looper);mContext = context;if (ni == null || nc == null || lp == null) {throw new IllegalArgumentException();}//获取ConnectivityManager对象，并向其注册自己ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)mContext.getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);cm.registerNetworkAgent(new Messenger(this), new NetworkInfo(ni), new LinkProperties(lp), new NetworkCapabilities(nc), score, misc);}

我们看到其构造方法里面主要做了一件事情，获取ConnectivityManager对象，并通过registerNetworkAgent方式注册当前的NetworkAgent。

接下来我们插入两节来分别介绍另外两个对象：ConnectivityManager和ConnectivityService，然后再回头来看这里的registerNetworkAgent()方法。

四、ConnectivityService介绍

ConnectivityService是负责连接管理的大总管，他以Service的形式在系统初始化时就被创建：

        @SystemServer.javapublic static final String CONNECTIVITY_SERVICE = "connectivity";private void startOtherServices() {try {//创建ConnectivityServiceconnectivity = new ConnectivityService(context, networkManagement, networkStats, networkPolicy);//注册的name为"connectivity"ServiceManager.addService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE, connectivity);networkStats.bindConnectivityManager(connectivity);networkPolicy.bindConnectivityManager(connectivity);} catch (Throwable e) {reportWtf("starting Connectivity Service", e);}}

从上面知道，该Service在SystemServer中的name为"Connectivity"。知道了这一点就够了，至于ConnectivityService本身我们暂且不去关注。

五、ConnectivityManager介绍

与其他众多Manager一样，ConnectivityManager也是在ContextImpl中被创建的：

        @ContextImpl.javaregisterService(CONNECTIVITY_SERVICE, new ServiceFetcher() {public Object createService(ContextImpl ctx) {IBinder b = ServiceManager.getService(CONNECTIVITY_SERVICE);return new ConnectivityManager(IConnectivityManager.Stub.asInterface(b));}});

从这里我们看到，创建ConnectivityManager时传递了一个name为CONNECTIVITY_SERVICE的服务对象，这个对象就是刚才我们向SystemServer注册的ConnectivityService。然后来看ConnectivityManager的构造方法：

        @ConnectivityManager.javapublic ConnectivityManager(IConnectivityManager service) {mService = checkNotNull(service, "missing IConnectivityManager");}

这里我们看到，构造方法里面只是将参数ConnectivityService传递给mService对象就完了。

好了，ConnectivityManager我们了解这么多就够了。下面继续我们NetworkAgent的初始化流程。

六、继续NetworkAgent初始化流程

现在我们继续NetworkAgent的初始化流程，这个流程中包含AsyncChannel的使用，不了解的同学可以在这里了解其使用方法和机制。

6.1、NetworkAgent向ConnectivityService注册过程

前面我们说道，NetworkAgent初始化的时候只做了一个事情，就是向ConnectivityManager注册自己，现在我们继续看该注册过程：

        public NetworkAgent(Looper looper, Context context, String logTag, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score, NetworkMisc misc) {super(looper);mContext = context;if (ni == null || nc == null || lp == null) {throw new IllegalArgumentException();}//获取ConnectivityManager对象，并向其注册自己ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)mContext.getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);cm.registerNetworkAgent(new Messenger(this), new NetworkInfo(ni), new LinkProperties(lp), new NetworkCapabilities(nc), score, misc);}

在调用注册方法时传递了六个参数，其中有三个比较重要的参数，都是从构造方法的参数中获取并重新new出来的，其分别是：
1、new Messenger(this)
2、new NetworkAgent(ni)
3、new NetworkCapabilities(nc)
需要注意的是，这里new出来的三个对象的来源，都应该是NetworkAgent子类被初始化时传递给构造方法的。
然后我们继续来看ConnectivityManager的registerNetworkAgent()方法。

        @ConnectivityManager.javapublic void registerNetworkAgent(Messenger messenger, NetworkInfo ni, LinkProperties lp, NetworkCapabilities nc, int score, NetworkMisc misc) {try {mService.registerNetworkAgent(messenger, ni, lp, nc, score, misc);} catch (RemoteException e) { }}

经过前面的介绍我们现在知道，这里的mService就是ConnectivityService，继续来看接下来的流程：

        @ConnectivityService.javapublic void registerNetworkAgent(Messenger messenger, NetworkInfo networkInfo, LinkProperties linkProperties, NetworkCapabilities networkCapabilities, int currentScore, NetworkMisc networkMisc) {//权限检查enforceConnectivityInternalPermission();//创建NetworkAgentInfo对象NetworkAgentInfo nai = new NetworkAgentInfo(messenger, new AsyncChannel(),new NetworkInfo(networkInfo), new LinkProperties(linkProperties),new NetworkCapabilities(networkCapabilities), currentScore, mContext, mTrackerHandler,new NetworkMisc(networkMisc));synchronized (this) {nai.networkMonitor.systemReady = mSystemReady;}//向自己Handler发送EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT消息mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT, nai));}

在ConnectivityService的registerNetworkAgent中做了两件事情：
1、创建NetworkAgentInfo对象；
2、向Handler发送EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT消息；
其中创建NetworkAgentInfo时，传递了九个参数，我们只关注其中三个，分别是：
1、messenger ----这个参数是registerNetworkAgent的参数，从NetworkAgent传递过来
2、new AsyncChannel() ----这是现在创建的新对象
3、new NetworkCapabilities(NetworkCapabilities) ----这也是用NetworkAgent传递过来的参数创建的对象
然后我们来看ConnectivityService对EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT的处理：

        private class InternalHandler extends Handler {public void handleMessage(Message msg) {NetworkInfo info;switch (msg.what) {case EVENT_REGISTER_NETWORK_AGENT: {handleRegisterNetworkAgent((NetworkAgentInfo)msg.obj);break;}}}}

继续看handleRegisterNetworkAgent()：

        private void handleRegisterNetworkAgent(NetworkAgentInfo na) {mNetworkAgentInfos.put(na.messenger, na);assignNextNetId(na);//向NetworkAgentInfo的asyncChannel对象发起连接请求na.asyncChannel.connect(mContext, mTrackerHandler, na.messenger);NetworkInfo networkInfo = na.networkInfo;na.networkInfo = null;updateNetworkInfo(na, networkInfo);}

这里我们看到，ConnectivityService向NetworkAgentInfo的asyncChannel对象发起connect请求，并且 该AsyncChannel的srcHandler是mTrackerHandler，而dstMessenger对象是NetworkAgentInfo的messenger，那么这里的NetworkAgentInfo是哪里来的呢？
其实不难看出，这里的NetworkAgentInfo就是在registerNetworkAgent()中创建的， 而dstMessenger自然就是NetworkAgent调用registerNetworkAgent()时传递进来的。

接下来，ConnectivityService将会利用获取到的NetworkAgent对象创建AsyncChannel双向通道。

6.2、ConnectivityService向NetworkAgent申请双向AsyncChannel过程

我们记得，NetworkAgent当初是这样调用registerNetworkAgent()的：

        @NetworkAgent.javapublic NetworkAgent(Looper looper, Context context, String logTag, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score, NetworkMisc misc) {ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)mContext.getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);cm.registerNetworkAgent(new Messenger(this), new NetworkInfo(ni), new LinkProperties(lp), new NetworkCapabilities(nc), score, misc);}

因此 ConnectivityService中的dstMessenger其实就是NetworkAgent，准确来说应该是NetworkAgent的子类。
从AsyncChannel的机制我们知道，当利用其发起connect请求时，其将会触发单向连接过程，此时srcHandler(也就是mTrackerHandler)将会收到CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED的消息：

        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {public void handleMessage(Message msg) {NetworkInfo info;switch (msg.what) {case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED: {handleAsyncChannelHalfConnect(msg);break;}}}}

继续来看handleAsyncChannelHalfConnect：

        private void handleAsyncChannelHalfConnect(Message msg) {AsyncChannel ac = (AsyncChannel) msg.obj;if (mNetworkFactoryInfos.containsKey(msg.replyTo)) {} else if (mNetworkAgentInfos.containsKey(msg.replyTo)) {if (msg.arg1 == AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL) {//向AsyncChannel发送消息mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo).asyncChannel.sendMessage(AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION);} else {}}}

这里我们看到，此刻ConnectivityService通过AsyncChannel向dstMessenger发送了CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION的消息，从AsyncChannel的机制我们想到，这个消息应该是在向NetworkAgent申请 双向通道。
那么NetworkAgent究竟会如何处理该请求呢？
由于前面我们介绍过，NetworkAgent是抽象类，他需要在子类中被实例化，那么 对于WIFI环境来说，他的子类就是在WifiStateMachine中的WifiNetworkAgent对象。
现在我们再回到WifiStateMachine中，我们可以看到，在L2ConnectedState状态机被初始化时将会创建WifiNetworkAgent对象：

        class L2ConnectedState extends State {@Overridepublic void enter() {mNetworkAgent = new WifiNetworkAgent(getHandler().getLooper(), mContext, "WifiNetworkAgent", mNetworkInfo, mNetworkCapabilitiesFilter, mLinkProperties, 60);}}

然后来看该WifiNetworkAgent的定义：

        @WifiStateMachine.javaprivate class WifiNetworkAgent extends NetworkAgent {public WifiNetworkAgent(Looper l, Context c, String TAG, NetworkInfo ni, NetworkCapabilities nc, LinkProperties lp, int score) {super(l, c, TAG, ni, nc, lp, score);}protected void unwanted() {if (this != mNetworkAgent) return;unwantedNetwork(network_status_unwanted_disconnect);}protected void networkStatus(int status) {if (status == NetworkAgent.INVALID_NETWORK) {unwantedNetwork(network_status_unwanted_disable_autojoin);}}}

从这里我们看到，WifiNetworkAgent并没有覆盖父类NetworkAgent中的handleMessage方法，那么也就是说，当ConnectivityService向WifiNetworkAgent发送AsyncChannel请求时，该请求应该在NetworkAgent中被处理，也就是这里：

        @NetworkAgent.javapublic void handleMessage(Message msg) {switch (msg.what) {case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULL_CONNECTION: {if (mAsyncChannel != null) {} else {//创建WifiNetworkAgent中的AsyncChannel对象AsyncChannel ac = new AsyncChannel();//完成双向通道连接动作ac.connected(null, this, msg.replyTo);ac.replyToMessage(msg, AsyncChannel.CMD_CHANNEL_FULLY_CONNECTED, AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL);synchronized (mPreConnectedQueue) {mAsyncChannel = ac;for (Message m : mPreConnectedQueue) {ac.sendMessage(m);}mPreConnectedQueue.clear();}}break;}}}

从这个handleMessage()中我们看到，对于ConnectivityService发起的CMD_CHANNEL_FULLY_CONNECTED申请，WifiNetworkAgent创建了自己的AsyncChannel对象并连接上然后发送了STATUS_SUCCESSFUL的消息。
经过以上过程， 在ConnectivityService与WifiNetworkAgent之间就建立了双向的AsyncChannel通道。
以下是整个WifiNetworkAgent的初始化流程：

七、WIFI的断开过程

现在我们再回到WifiStateMachine对当前WIFI状态的更新过程中。当WIFI断开时，WifiStateMachine将会通过setNetworkDetailedState()更新当前WIFI的NetworkInfo对象，并将其传递给WifiNetworkAgent：

        private boolean setNetworkDetailedState(NetworkInfo.DetailedState state) {boolean hidden = false;if (state != mNetworkInfo.getDetailedState()) {//更新NetworkInfo的状态mNetworkInfo.setDetailedState(state, null, mWifiInfo.getSSID());if (mNetworkAgent != null) {//将最新状态发送到NetworkAgentmNetworkAgent.sendNetworkInfo(mNetworkInfo);}sendNetworkStateChangeBroadcast(null);return true;}return false;}

然后我们来看NetworkAgent如何将最新的networkInfo传递到ConnectivityService中去：

        @NetworkAgent.javapublic void sendNetworkInfo(NetworkInfo networkInfo) {queueOrSendMessage(EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED, new NetworkInfo(networkInfo));}

继续：

        private void queueOrSendMessage(int what, Object obj) {synchronized (mPreConnectedQueue) {if (mAsyncChannel != null) {//通过AsyncChannel发送请求mAsyncChannel.sendMessage(what, obj);} else {Message msg = Message.obtain();msg.what = what;msg.obj = obj;mPreConnectedQueue.add(msg);}}}

到这里我们发现，NetworkAgent将最新的NetworkInfo作为一个Object放入一个EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED的消息中，然后通过AsyncChannel发送出去。那么这个消息发送到哪里了呢？
此时我们应该能够想到，当初是ConnectivityService与WifiNetworkAgent创建了双向的AsyncChannel通道，那么 此时的消息当然就会发送给ConnectivityService了，并且该消息将会在其NetworkStateTrackerHandler中被处理：

        @ConnectivityService.javaprivate class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {public void handleMessage(Message msg) {NetworkInfo info;switch (msg.what) {case NetworkAgent.EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED: {//拿到消息中最新的NetworkInfo信息NetworkAgentInfo nai = mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo);if (nai == null) {loge("EVENT_NETWORK_INFO_CHANGED from unknown NetworkAgent");break;}info = (NetworkInfo) msg.obj;//通过updateNetworkInfo来进行更新updateNetworkInfo(nai, info);break;}}}}

然后我们继续来看updateNetworkInfo()的操作：

        private void updateNetworkInfo(NetworkAgentInfo networkAgent, NetworkInfo newInfo) {NetworkInfo.State state = newInfo.getState();NetworkInfo oldInfo = null;synchronized (networkAgent) {oldInfo = networkAgent.networkInfo;//将最新的networkInfo更新到ConnectivityServicenetworkAgent.networkInfo = newInfo;}if (state == NetworkInfo.State.CONNECTED && !networkAgent.created) {} else if (state == NetworkInfo.State.DISCONNECTED || state == NetworkInfo.State.SUSPENDED) {//断开WIFI的NetworkAgent中的AsyncChannelnetworkAgent.asyncChannel.disconnect();}}

在updateNetworkInfo()中，ConnectivityService将最新的NetworkInfo保存在networkAgent中，等待其他应用来获取。然后就向NetworkAgent的AsyncChannel发起disconnect()的请求，该请求将会在ConnectivityService中收到CMD_CHANNEL_DISCONNECTED的回应：

        private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {public void handleMessage(Message msg) {NetworkInfo info;switch (msg.what) {case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_DISCONNECTED: {handleAsyncChannelDisconnected(msg);break;}}}}

继续来看handleAsyncChannelDisconnected()：

        private void handleAsyncChannelDisconnected(Message msg) {NetworkAgentInfo nai = mNetworkAgentInfos.get(msg.replyTo);if (nai != null) {final ArrayList<NetworkAgentInfo> toActivate = new ArrayList<NetworkAgentInfo>();for (int i = 0; i < nai.networkRequests.size(); i++) {//当前网络断开，寻找可替代的网络连接NetworkRequest request = nai.networkRequests.valueAt(i);NetworkAgentInfo currentNetwork = mNetworkForRequestId.get(request.requestId);if (currentNetwork != null && currentNetwork.network.netId == nai.network.netId) {mNetworkForRequestId.remove(request.requestId);sendUpdatedScoreToFactories(request, 0);NetworkAgentInfo alternative = null;}}}}

在这里，将会取出当前断开的网络所能处理的NetworkRequest，然后在当前所有向ConnectivityService注册的列表中查找可替代的连接，并通过sendUpdatedScoreToFactories()向其发起连接请求：

        private void sendUpdatedScoreToFactories(NetworkAgentInfo nai) {for (int i = 0; i < nai.networkRequests.size(); i++) {NetworkRequest nr = nai.networkRequests.valueAt(i);if (!isRequest(nr)) continue;sendUpdatedScoreToFactories(nr, nai.getCurrentScore());}}

继续：

        private void sendUpdatedScoreToFactories(NetworkRequest networkRequest, int score) {for (NetworkFactoryInfo nfi : mNetworkFactoryInfos.values()) {nfi.asyncChannel.sendMessage(android.net.NetworkFactory.CMD_REQUEST_NETWORK, score, 0, networkRequest);}}

到这里将会向新的连接的NetworkFactoryInfo对象发起CMD_REQUEST_NETWORK的请求，之后相应的连接对象就可以建立连接了。
至此，从一个连接类型遍转换到另一个连接类型中。
以下是该过程的流程图：