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  • Android系统Gps分析（一）【转】

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    目录(?)[+]

     

    1 GPS架构

     

    2 GPS分析

    2.1 头文件

    头文件定义在：hardware/libhardware/include/hardware/gps.h，定义了GPS底层相关的结构体和接口

    • GpsLocation

    GPS位置信息结构体，包含经纬度，高度，速度，方位角等。

     

    [cpp] view plain copy
     
    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状态包括5种状态，分别为未知，正在定位，停止定位，启动未定义，未启动。

    [cpp] view plain copy
     
    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卫星信息，包含卫星编号，信号强度，卫星仰望角，方位角等。

    [cpp] view plain copy
     
    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卫星状态，包含可见卫星数和信息，星历时间，年历时间等。


    [cpp] view plain copy
     
    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

    回调函数定义

    [cpp] view plain copy
     
    1. /** Callback with location information. 向上层传递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. 向上层传递GPS状态信息 
    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. 向上层传递GPS卫星信息 
    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. 向上层传递MEMA数据 
    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模块可以实现的功能 
    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.上锁，防止处理GPS事件时中止。 
    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. */释放锁  
    32. typedef void (* gps_release_wakelock)();  
    33.   
    34. /** Callback for creating a thread that can call into the Java framework code.等待上层请求 
    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接口是最重要的结构体，上层是通过此接口与硬件适配层交互的。


    [cpp] view plain copy
     
    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. 启动定位*/  
    12.     int   (*start)( void );  
    13.   
    14.     /** Stops navigating. 取消定位*/  
    15.     int   (*stop)( void );  
    16.   
    17.     /** Closes the interface. 关闭GPS接口*/  
    18.     void  (*cleanup)( void );  
    19.   
    20.     /** Injects the current time.填入时间 */  
    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删除全部或部分辅助数据，在性能测试时使用 
    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.     /**设置定位模式和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. 自定义的接口*/  
    47.     const void* (*get_extension)(const char* name);  
    48. } GpsInterface;  

    • gps_device_t

    GPS设备结构体，继承自hw_device_tcommon，硬件适配接口，向上层提供了重要的get_gps_interface接口。


    [cpp] view plain copy
     
    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硬件适配层

    GPS硬件适配层的源码位于：hardware/qcom/gps目录下。

    我们看gps/loc_api/llibloc_api/gps.c，首先定义了gps设备模块实例：

    [cpp] view plain copy
     
    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. };  

    这里的methods指向gps.c文件中的gps_module_methods


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

    gps_module_methods定义了设备的open函数为open_gps，我们看open_gps函数：


    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    此处可以看作是GPS设备的初始化函数，在使用设备前必须执行此函数。函数里面指定了hw_device_t的module成员，以及gps_device_t的get_gps_interface成员。上层可通过gps_device_t的get_gps_interface调用gps__get_gps_interface函数。gps__get_gps_interface的定义如下：

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

    用代码跟踪可看到，此函数返回了gps/loc_eng.cpp文件的sLocEngInterface变量，sLocEngInterface定义如下：

    [cpp] view plain copy
     
    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结构体的各个回调函数，如启动定位/取消定位等，这些回调函数的实现均在loc_eng.cpp中实现。


    2.2 JNI适配层

    GPSJNI适配层的源码位于：frameworks/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp

    首先看注册JNI方法的函数定义：

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

    此函数被同目录下onload.cpp文件调用，调用地方在：

    [cpp] view plain copy
     
    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.     //...省略其他注册代码  
    13.     register_android_server_location_GpsLocationProvider(env);  
    14.   
    15.     return JNI_VERSION_1_4;  
    16. }  

    从这里可以看到，JNI初始化的时候，即会进行JNI方法的注册，从而使上层应用能通过JNI调用c/c++本地方法。

    回到register_android_server_location_GpsLocationProvider函数，变量sMethods定义如下：

    [cpp] view plain copy
     
    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. };  

    这里定义了GPS所有向上层提供的JNI本地方法，这些本地方法是如何与硬件适配层交互的呢？我们看其中一个本地方法android_location_GpsLocationProvider_start：

    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    它调用了GetGpsInterface获得GpsInterface接口，然后直接调用该接口的start回调函数。GetGpsInterface方法定义如下：

    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    这个函数返回了sGpsInterface，而sGpsInterface又是从get_gps_interface()获得的，我们继续查看get_gps_interface()函数的实现：

    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    这里面调用hw_get_module加载硬件适配模块.so文件，接着通过hw_device_t接口调用open()函数，实际执行gps/loc_api/llibloc_api/gps.c定义的open_gps函数，而后调用gps_device_t接口的get_gps_interface函数，此函数也是在gps.c中定义的，最后返回硬件适配层中loc_eng.cpp文件的sLocEngInterface，从而打通了上层到底层的通道。


    2.3 Java Framework

    GPSFramework源码位于：frameworks/base/location

    2.3.1接口和类简介

    首先对GPSFramework重要的接口和类作一个简单的介绍

    • 接口



    GpsStatus.Listener

    用于当Gps状态发生变化时接收通知

    GpsStatus.NmeaListener

    用于接收Gps的NMEA数据

    LocationListener

    用于接收当位置信息发生变化时，LocationManager发出的通知

    • 类



    Address

    地址信息类

    Criteria

    用于根据设备情况动态选择provider

    Geocoder

    用于处理地理编码信息

    GpsSatellite

    用于获取当前卫星状态

    GpsStatus

    用于获取当前Gps状态

    Location

    地理位置信息类

    LocationManager

    用于获取和操作gps系统服务

    LocationProvider

    抽象类，用于提供位置提供者（Locationprovider）



    2.3.2 使用Gps编程接口

    下面，我们用一个代码示例说明如何在应用层写一个简单的gps程序。

    • 首先在AndroidManifest.xml中添加位置服务权限:

    [plain] view plain copy
     
    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>    

    • 接着获取位置信息：

    [java] view plain copy
     
    1.         //获取位置服务  
    2.  LocationManager locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);    
    3.        Criteria criteria = new Criteria();    
    4.        // 获得最好的定位效果    
    5.        criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);  //设置为最大精度  
    6.        criteria.setAltitudeRequired(false);  //不获取海拔信息  
    7.        criteria.setBearingRequired(false);  //不获取方位信息  
    8.        criteria.setCostAllowed(false);  //是否允许付费  
    9.        criteria.setPowerRequirement(Criteria.POWER_LOW);  // 使用省电模式  
    10.        // 获得当前的位置提供者    
    11.        String provider = locationManager.getBestProvider(criteria, true);    
    12.        // 获得当前的位置    
    13.        Location location = locationManager.getLastKnownLocation(provider);    
    14. Geocoder gc = new Geocoder(this);     
    15.        List<Address> addresses = null;    
    16.        try {  
    17.     //根据经纬度获得地址信息    
    18.            addresses = gc.getFromLocation(location.getLatitude(), location.getLongitude(), 1);    
    19.        } catch (IOException e) {    
    20.            e.printStackTrace();    
    21.        } if (addresses.size() > 0) {  
    22. //获取address类的成员信息  
    23. Sring msg = “”;     
    24.        msg += "AddressLine：" + addresses.get(0).getAddressLine(0)+ " ";     
    25.        msg += "CountryName：" + addresses.get(0).getCountryName()+ " ";     
    26.        msg += "Locality：" + addresses.get(0).getLocality() + " ";     
    27.        msg += "FeatureName：" + addresses.get(0).getFeatureName();     
    28.        }     

    • 设置侦听，当位置信息发生变化时，自动更新相关信息

    [java] view plain copy
     
    1.       //匿名类，继承自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.     //获取经纬度  
    18.            double lat = location.getLatitude();  
    19.            double lng = location.getLongitude();  
    20.    }  
    21. //添加侦听  
    22.  locationManager.requestLocationUpdates(provider, 2000, 10,locationListener);  


    2.3.3接口和类分析

    下面对相关的类或接口进行分析，LocationManager的代码文件位于： frameworks/base/location/Java/location/LocationManager.java 

    我们看其构造函数：

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

    其中mService为ILocationManager接口类型，构造函数的参数为service，外部调用时传入LocationManagerService实例。LocationManager是Android系统的gps位置信息系统服务，在稍后将会对其进行分析。由带参构造函数实例化LocationManager类的方式用得不多，一般用的方式是由getSystemService获得LocationManagerService服务，再强制转换为LocationManager。例如在2.3.2中的代码示例中是这样获取gps服务的：

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

    这里的Context.LOCATION_SERVICE为”location”，标识gps服务。

    LocationManagerService服务是整个GpsFramework的核心，首先看它是如何加载的，代码文件位于：frameworks/base/services/java/com/android/server/systemserver.java

    [java] view plain copy
     
    1. …//省略其他代码  
    2. LocationManagerService location = null;  
    3. …//省略其他代码  
    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.             }  

    此处向ServiceManger系统服务管理器注册了新的服务，其名称为”location”，类型为LocationManagerService。注册此服务后，Java应用程序可通过ServiceManager获得LocationManagerService的代理接口ILocationManager.Stub，从而调用LocationManagerService提供的接口函数。ILocationManager位于：

    frameworks/base/location/java/location/ILocationManager.aidl，其代码如下：

    [java] view plain copy
     
    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系统通过ILocationManager.aidl文件自动生成IlocationManager.Stub代理接口，在Java客户端获取LocationManagerService的方式如下：

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

    客户端通过mLocationManager即可操作LocationMangerService继承自ILocationManager.Stub的的公共接口。之前提到了通过getSystemSerivice方式也可以获得LocationManagerService，但getSystemService()返回的是Object，必须转换为其他接口，我们可以看到之前的是强制转换为LocationManager类型，而此处由ServiceManager.getService返回IBinder接口，再通过ILocationManager.Stub转换为ILocationManager类型，是更加规范的做法。

    LocationMangerService的代码文件位于：

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

    我们首先看其中的systemReady()函数

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    此处启动自身服务线程，因LocationMangerService继承自Runnable接口，当启动此线程后，会执行继承自Runnable接口的run()函数，我们看run()函数的定义：

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    此处调用了initialize()进行初始化，initialize()函数定义如下：

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

    此处调用了loadProviders()函数，loadProviders()函数调用了_loadProvidersLocked()，其代码如下：

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    在这里对GpsLocationProvider和NetworkLocationProvider类作了初始化，并添加到provider集合中。GpsLocationProvider和NetworkLocationProvider继承自LocationProviderInterface接口，分别代表两种位置提供者(LocationProvider)：

    （1）LocationManager.GPS_PROVIDER：GPS模式，精度比较高，但是慢而且消耗电力，而且可能因为天气原因或者障碍物而无法获取卫星信息，另外设备可能没有GPS模块（2）LocationManager.NETWORK_PROVIDER：通过网络获取定位信息，精度低，耗电少，获取信息速度较快，不依赖GPS模块。

    Android提供criteria类，可根据当前设备情况动态选择位置提供者。我们在之前2.3.2的代码示例中，有这样一句代码：

    [java] view plain copy
     
    1. // 获得当前的位置提供者    
    2. String provider = locationManager.getBestProvider(criteria, true);    

    getBestProvider其实是根据Criteria的条件遍历mProviders集合，返回符合条件的provider名称。我们再看GpsLocationProvider的实现，其代码文件位于：

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

    在GpsLocationProvider的构造函数中：

    [plain] view plain copy
     
    1. public GpsLocationProvider(Context context, ILocationManager locationManager) {  
    2.          
    3.     //...省略部分代码  
    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.         //...省略部分代码  
    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.     }  

    这里注册了广播接受者mBroadcastReciever，用于接收广播消息，消息过滤在intentFilter中定义。下面看它接收广播消息时的动作：

    [java] view plain copy
     
    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.     };  

    当接收ALARM_EAKEUP时，执行startNavigating函数，当接收到ALARM_TIMEOUT广播时，执行hibernate函数。这两个函数很关键，下面看他们的实现：

    [java] view plain copy
     
    1. private void startNavigating(boolean singleShot) {  
    2.           
    3.         //...省略部分代码  
    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.         //...省略部分代码  
    17.     }  

    看到没有，这里调用了native_set_position_mode和native_start方法，而这些方法正是我们之前在JNI适配层提到的注册的本地方法。同样的，hibernate函数调用了JNI提供的native_stop方法。我们再看GpsLocationProvider的内部私有函数：


    可以看到所有这些本地方法，都是在JNI层注册的，GpsLocationProvider类是从JNI层到Framework层的通道。

    下面回到LocationManagerService，分析如何获取最新的位置信息(Location)，获取最新的location的函数是getLastKnownLocation，其实现如下：

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    这里mLastKnownLocation类型为HashMap<String,Location>，所以mLastKnownLocation.get(provider)表示通过provider的名称在哈希字典中获取相应的location，那么这些location是什么时候被存入到哈希字典中的呢？

    我们回到LocationManagerService的run函数：

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    这里对类型为LocationWorkerHandler的变量进行初始化，LocationWorkerHandler是在LocationManagerService的一个内部类，它继承自Handler类，Handler是Android系统用于应用程序内部通信的组件，内部通信指同个进程的主线程与其他线程间的通信，Handler通过Message或Runnable对象进行通信。我们继续看LocationWorkerHandler的实现：

    [java] view plain copy
     
    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.                     //...省略部分代码  
    30.                     }  
    31.                 }  
    32.             } catch (Exception e) {  
    33.                 // Log, don't crash!  
    34.                 Slog.e(TAG, "Exception in LocationWorkerHandler.handleMessage:", e);  
    35.             }  
    36.         }  
    37.     }  

    这里重写Handle类的handleMessage方法，处理用Handle接收的Message对象消息。当接受到位置信息变化的消息MESSAGE_LOCATION_CHANGED时，调用p.updateLocationhandleLocationChangedLocked方法，其实现如下：

    [java] view plain copy
     
    1. private void handleLocationChangedLocked(Location location, boolean passive) {  
    2.        //...省略部分代码  
    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.     //...省略部分代码  
    12. }  

    可以看到是在handleLocationChangedLocked函数中实现对lastknownlocation的更新的，那么在LocationWorkerHandler类中处理的MESSAGE_LOCATION_CHANGED消息是谁发送出来的呢？答案是在LocationManagerService类的reportLocation函数中：

    [java] view plain copy
     
    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.     }  

    此处构造了新的Message对象，然后发送到消息队列的首位置。在GpsLocationProvider类的reportLocation函数中，有这样一段代码：

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

    所以实际是由GpsLocationProvider主动调用LocationManagerService的reportLocation方法，从而更新最新的位置信息。

    实际上，GpsLocationoProvider的reportLocation对应了硬件适配层中的GpsCallbacks结构体中的回调函数gps_location_callback

    [cpp] view plain copy
     
    1. /** Callback with location information. 向上层传递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);  

    那么GpsLocationProvider中的reportLocation函数是如何与GpsCallbacks的gps_location_callback挂钩的呢？我们回到JNI适配层的代码文件：

    frameworks/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp

    其中定义的GetGpsInterface函数：

    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    这里面的sGpsInterface->init(&sGpsCallbacks)调用了GpsInterface的init回调函数，即初始化GpsCallbacks结构体变量sGpsCallbacks，sGpsCallbacks定义如下：

    [cpp] view plain copy
     
    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. };  

    我们再次看GpsCallbacks的定义（其代码文件在硬件适配层的头文件gps.h中）：

    [cpp] view plain copy
     
    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;  

    比较sGpsCallbacks与GpsCallbacks，可以看到location_callback与gps_location_callback对应。再看location_callback函数的定义：

    [cpp] view plain copy
     
    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. }  

    这里面利用JNI调用了Java语言的方法method_reportLocation，method_reportLocation是一个jmethodID变量，表示一个由Java语言定义的方法。下面我们看method_reportLocation的赋值代码：

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

    这里表示method_reportLocation指向Java类clazz里的方法reportLocation，那么这个Java类clazz是不是表示GpsLocationProvider呢？我们找到注册JNI方法的方法表：

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

    这里说明_GpsLocationProvider_class_init_native对应的native方法名称是class_init_native，下面我们只要确定在Java中的某个类A调用了class_init_native方法，即可以说明A类的reportLocation函数是GpsCallbacks的回调函数。

    我们回到GpsLocationProvider的代码文件：

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

    其中有一段代码：

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

    说明是在GpsLocationProvider中调用了class_init_native方法，从而说明GpsLocationProvider的reportLocation函数是GpsCallbacks的回调函数，即当Gps设备的位置信息发生变化时，它调用GpsLocationProvider的回调函数reportLocation，继而调用LocationManagerService的reportLocation函数，从而更新应用层的位置信息。
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