网络连接评分机制之NetworkFactory
2016-09-22 17:16
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http://blog.csdn.net/u010961631/article/details/48971431
在开机时，各个提供网络连接的对象需要向ConnectivityService注册自己，并把自己所提供的网络的分值告诉ConnectivityService。
为了ConnectivityService便于统一管理，每一个具备提供网络服务的对象都需要创建一个NetworkFactory的子类对象，并利用该对象注册自己，以及提供自己的分值。
我们先来看一下该对象的属性：
[java] view
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@NetworkFactory.java
/**
* A NetworkFactory is an entity that creates NetworkAgent objects.
* The bearers register with ConnectivityService using {@link #register} and
* their factory will start receiving scored NetworkRequests. NetworkRequests
* can be filtered 3 ways: by NetworkCapabilities, by score and more complexly by
* overridden function. All of these can be dynamic - changing NetworkCapabilities
* or score forces re-evaluation of all current requests.
* @hide
**/
public class NetworkFactory extends Handler {}
这里的注释介绍了该类的基本作用和注册方法，其开头的部分介绍到，该对象可以用来创建NetworkAgent，而结尾的hide标明该类是隐藏类，也就是说第三方应用无法使用，也就意味着第三方应用是无法承担网络连接的责任。
从其继承关系看到，他的本质是一个Handler类。
然后我们来简单介绍一下该类提供的几个重要方法：
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//将当前网络注册到ConnectivityService
public void register() { }
//处理网络请求，用于打开或者释放当前连接
private void handleAddRequest(NetworkRequest request, int score) {}
//更新当前网络的分值
public void setScoreFilter(int score) {}
以上三个是最重要的方法，在接下来的分析中将会多次看到他们的调用。还有几个比较特殊的方法：
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protected void startNetwork() { }
protected void stopNetwork() { }
protected void needNetworkFor(NetworkRequest networkRequest, int score) { }
protected void releaseNetworkFor(NetworkRequest networkRequest) { }
这些方法都是protected属性，他们的作用就是在评分后，决定当前网络被激活或者释放，因此一般都会在子类中被覆盖。
属性和方法介绍到这里，下面介绍该对象的使用。
我们从数据提供者DcTracker来看NetworkFactory的初始化以及使用方法。
简单介绍一下DcTracker，他是数据网络的提供者，承担着APN参数选择、数据业务建立与释放等作用。
在DcTracker初始化时将会初始化数据的NetworkFactory对象：
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@DcTracker.java
public DcTracker(PhoneBase p) {
ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)p.getContext().getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
mNetworkFilter = new NetworkCapabilities();
mNetworkFilter.addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_MMS);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_NOT_RESTRICTED);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_INTERNET);
//初始化NetworkFactory的子类TelephonyNetworkFactory
mNetworkFactory = new TelephonyNetworkFactory(this.getLooper(), p.getContext(), "TelephonyNetworkFactory", mNetworkFilter);
//设置当前网络的分数为50分
mNetworkFactory.setScoreFilter(50);
mNetworkFactoryMessenger = new Messenger(mNetworkFactory);
//把当前的NetworkFactory注册到ConnectivityService中
cm.registerNetworkFactory(mNetworkFactoryMessenger, "Telephony");
}
从DcTracker中我们发现，该网络环境的NetworkFactory其实是TelephonyNetworkFactory，他的定义：
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@DcTracker.java
private class TelephonyNetworkFactory extends NetworkFactory {
public TelephonyNetworkFactory(Looper l, Context c, String TAG, NetworkCapabilities nc) {
super(l, c, TAG, nc);
}
@Override
protected void needNetworkFor(NetworkRequest networkRequest, int score) {
//进行数据连接的激活
ApnContext apnContext = apnContextForNetworkRequest(networkRequest);
if (apnContext != null) apnContext.incRefCount();
}
@Override
protected void releaseNetworkFor(NetworkRequest networkRequest) {
//数据连接释放
ApnContext apnContext = apnContextForNetworkRequest(networkRequest);
if (apnContext != null) apnContext.decRefCount();
}
}
以上就是数据连接的NetworkFactory初始化过程，正如我们之前所说，要使用NetworkFactory只需要三个步骤：
1、初始化NetworkFactory子类，并实现其中的protected方法，他们的作用就是在网络评分时决定激活或者释放当前的网络连接。
2、设置当前网络的分值
3、将当前NetworkFactory注册到ConnectivityService
上面介绍了数据连接的NetworkFactory，那么WIFI的NetworkFactory初始化过程是怎样的呢？
同样的，在WIFI检测到系统初始化完毕的时候，将会创建自己的NetworkFactory并向ConnectivityService注册：
[java] view
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@WifiStateMachine.java
class DefaultState extends State {
@Override
public boolean processMessage(Message message) {
switch (message.what) {
case CMD_BOOT_COMPLETED:
String countryCode = mPersistedCountryCode;
checkAndSetConnectivityInstance();
//创建WIFI的NetworkFactory子类
mNetworkFactory = new WifiNetworkFactory(getHandler().getLooper(), mContext, NETWORKTYPE, mNetworkCapabilitiesFilter);
//设置WIFI网络分数为60
mNetworkFactory.setScoreFilter(60);
//注册
mCm.registerNetworkFactory(new Messenger(mNetworkFactory), NETWORKTYPE);
break;
default:
break;
}
return HANDLED;
}
}
来看WIFI的NetworkFactory：
[java] view
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private class WifiNetworkFactory extends NetworkFactory {
public WifiNetworkFactory(Looper l, Context c, String TAG, NetworkCapabilities f) {
super(l, c, TAG, f);
}
protected void startNetwork() {
}
protected void stopNetwork() {
}
}
其过程与数据连接中创建NetworkFactory的过程是一样的，并且WIFI的NetworkFactory的实现更加简单，虽然覆盖了父类中的两个protected方法，但是实际上该方法在WIFI中也是空的。这说明，WIFI无法通过NetworkFactory释放自己的链接（而可以通过NetworkAgent来释放）。
上面两个连接在初始化NetworkFactory过程中，最后都要将其注册到ConnectivityService中，下面我们就详细介绍一下该注册过程。
虽然注册的过程是向ConnectivityManager申请的，但是从前一节《Framework中的连接管理机制》中我们知道，ConnectivityManager将会把相应请求交给ConnectivityService来处理，对于注册的申请，也是传递到ConnectivityService中的registerNetworkFactory()来处理的：
[java] view
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@ConnectivityService.java
public void registerNetworkFactory(Messenger messenger, String name) {
enforceConnectivityInternalPermission();
//NetworkFactory在ConnectivityService内部是以NetworkFactoryInfo形式存在的
NetworkFactoryInfo nfi = new NetworkFactoryInfo(name, messenger, new AsyncChannel());
mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(EVENT_REGISTER_NETWORK_FACTORY, nfi));
}
从这里我们看到，在ConnectivityService中，利用当前的NetworkFactory创建NetworkFactoryInfo对象，该对象保存了当前网络连接的name、Messenger对象，并且为其创建了AsyncChannel。
接下来继续看注册过程：
[java] view
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private class InternalHandler extends Handler {
public void handleMessage(Message msg) {
NetworkInfo info;
switch (msg.what) {
case EVENT_REGISTER_NETWORK_FACTORY: {
handleRegisterNetworkFactory((NetworkFactoryInfo)msg.obj);
break;
}
}
}
}
继续：
[java] view
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private void handleRegisterNetworkFactory(NetworkFactoryInfo nfi) {
mNetworkFactoryInfos.put(nfi.messenger, nfi);
nfi.asyncChannel.connect(mContext, mTrackerHandler, nfi.messenger);
}
到这里我们发现，ConnectivityService将当前的NetworkFactoryInfo保存到mNetworkFactoryInfos中，然后向当前的NetworkFactory发起AsyncChannel单向通道申请(AsyncChannel相关介绍见这里)。
申请成功时，将会向当前的mTrackerHandler发送CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED消息：
[java] view
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@ConnectivityService.java
private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
public void handleMessage(Message msg) {
NetworkInfo info;
switch (msg.what) {
case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED: {
handleAsyncChannelHalfConnect(msg);
break;
}
}
}
}
处理单向连接：
[java] view
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private void handleAsyncChannelHalfConnect(Message msg) {
AsyncChannel ac = (AsyncChannel) msg.obj;
if (mNetworkFactoryInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
if (msg.arg1 == AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL) {
for (NetworkRequestInfo nri : mNetworkRequests.values()) {
if (nri.isRequest == false) continue;
NetworkAgentInfo nai = mNetworkForRequestId.get(nri.request.requestId);
ac.sendMessage(android.net.NetworkFactory.CMD_REQUEST_NETWORK, (nai != null ? nai.getCurrentScore() : 0), 0, nri.request);
}
} else {
}
} else if (mNetworkAgentInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
}
}
在这里，ConnectivityService通过AsyncChannel通道向当前的NetworkFactory发起CMD_REQUEST_NETWORK的请求，需要注意的是，该请求所附带的第二个参数选择，由于当前处于初始化阶段，因此当前的mNetworkForRequestId中为空，也就是说此时传递的第二个参数必然为0。
我们接下来看NetworkFactory收到该请求时的处理：
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@NetworkFactory.java
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case CMD_REQUEST_NETWORK: {
handleAddRequest((NetworkRequest)msg.obj, msg.arg1);
break;
}
}
}
继续：
[java] view
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private void handleAddRequest(NetworkRequest request, int score) {
NetworkRequestInfo n = mNetworkRequests.get(request.requestId);
if (n == null) {
n = new NetworkRequestInfo(request, score);
mNetworkRequests.put(n.request.requestId, n);
} else {
n.score = score;
}
evalRequest(n);
}
在这里由于是第一次接收到CMD_REQUEST_NETWORK的请求，因此将会在NetworkFactory中创建NetworkRequestInfo的对象，然后进入网络评价过程：
[java] view
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private void evalRequest(NetworkRequestInfo n) {
if (n.requested == false && n.score < mScore && n.request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities( mCapabilityFilter) && acceptRequest(n.request, n.score)) {
needNetworkFor(n.request, n.score);
n.requested = true;
} else if (n.requested == true && (n.score > mScore || n.request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities( mCapabilityFilter) == false || acceptRequest(n.request, n.score) == false)) {
releaseNetworkFor(n.request);
n.requested = false;
}
}
该逻辑就是整个网络评价系统最关键的地方，如果NetworkRequestInfo没有被requested过，并且其分值(n.score)小于当前NetworkFactory自己的分值(mScore)，那么就说明，当前NetworkFactory所处的网络优先级高于其他网络的优先级，就会触发当前NetworkFactory所在网络的needNetworkFor()流程，也就是连接建立流程，并将标记NetworkRequestInfo.requested=true。
当NetworkRequestInfo被requested过(也就是当前网络被needNetworkFor过)，此时如果再次收到请求，并且携带的新score大于当前NetworkFactory所处网络的mScore，那么就说明当前NetworkFactory所在网络优先级已经不是最高，需要将其releaseNetworkFor掉，并标记NetworkRequestInfo.requested=false。
对于初始化流程来说，由于NetworkRequestInfo是刚才在handleAddRequest新创建的，所以其requested状态必然为false，而且我们前面提到，ConnectivityService发送CMD_REQUEST_NETWORK时携带的分值参数为0，并且对于数据网络来说，其mScore=50，因此此时的判定状态将会是：n.requested=false
AND n.score < mScore。
也就是说，对于数据网络环境初始化过程来说，将会满足第一个if判断，进入needNetworkFor流程，也就是触发数据网络的建立。
至此，NetworkFactory注册流程结束。
在开机时，各个提供网络连接的对象需要向ConnectivityService注册自己，并把自己所提供的网络的分值告诉ConnectivityService。
为了ConnectivityService便于统一管理，每一个具备提供网络服务的对象都需要创建一个NetworkFactory的子类对象，并利用该对象注册自己，以及提供自己的分值。
一、NetworkFactory介绍
我们先来看一下该对象的属性：[java] view
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@NetworkFactory.java
/**
* A NetworkFactory is an entity that creates NetworkAgent objects.
* The bearers register with ConnectivityService using {@link #register} and
* their factory will start receiving scored NetworkRequests. NetworkRequests
* can be filtered 3 ways: by NetworkCapabilities, by score and more complexly by
* overridden function. All of these can be dynamic - changing NetworkCapabilities
* or score forces re-evaluation of all current requests.
* @hide
**/
public class NetworkFactory extends Handler {}
这里的注释介绍了该类的基本作用和注册方法，其开头的部分介绍到，该对象可以用来创建NetworkAgent，而结尾的hide标明该类是隐藏类，也就是说第三方应用无法使用，也就意味着第三方应用是无法承担网络连接的责任。
从其继承关系看到，他的本质是一个Handler类。
然后我们来简单介绍一下该类提供的几个重要方法：
[java] view
plain copy
//将当前网络注册到ConnectivityService
public void register() { }
//处理网络请求，用于打开或者释放当前连接
private void handleAddRequest(NetworkRequest request, int score) {}
//更新当前网络的分值
public void setScoreFilter(int score) {}
以上三个是最重要的方法，在接下来的分析中将会多次看到他们的调用。还有几个比较特殊的方法：
[java] view
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protected void startNetwork() { }
protected void stopNetwork() { }
protected void needNetworkFor(NetworkRequest networkRequest, int score) { }
protected void releaseNetworkFor(NetworkRequest networkRequest) { }
这些方法都是protected属性，他们的作用就是在评分后，决定当前网络被激活或者释放，因此一般都会在子类中被覆盖。
属性和方法介绍到这里，下面介绍该对象的使用。
二、NetworkFactory在数据连接中的初始化过程
我们从数据提供者DcTracker来看NetworkFactory的初始化以及使用方法。简单介绍一下DcTracker，他是数据网络的提供者，承担着APN参数选择、数据业务建立与释放等作用。
在DcTracker初始化时将会初始化数据的NetworkFactory对象：
[java] view
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@DcTracker.java
public DcTracker(PhoneBase p) {
ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager)p.getContext().getSystemService( Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
mNetworkFilter = new NetworkCapabilities();
mNetworkFilter.addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_MMS);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_NOT_RESTRICTED);
mNetworkFilter.addCapability(NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_INTERNET);
//初始化NetworkFactory的子类TelephonyNetworkFactory
mNetworkFactory = new TelephonyNetworkFactory(this.getLooper(), p.getContext(), "TelephonyNetworkFactory", mNetworkFilter);
//设置当前网络的分数为50分
mNetworkFactory.setScoreFilter(50);
mNetworkFactoryMessenger = new Messenger(mNetworkFactory);
//把当前的NetworkFactory注册到ConnectivityService中
cm.registerNetworkFactory(mNetworkFactoryMessenger, "Telephony");
}
从DcTracker中我们发现，该网络环境的NetworkFactory其实是TelephonyNetworkFactory，他的定义：
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@DcTracker.java
private class TelephonyNetworkFactory extends NetworkFactory {
public TelephonyNetworkFactory(Looper l, Context c, String TAG, NetworkCapabilities nc) {
super(l, c, TAG, nc);
}
@Override
protected void needNetworkFor(NetworkRequest networkRequest, int score) {
//进行数据连接的激活
ApnContext apnContext = apnContextForNetworkRequest(networkRequest);
if (apnContext != null) apnContext.incRefCount();
}
@Override
protected void releaseNetworkFor(NetworkRequest networkRequest) {
//数据连接释放
ApnContext apnContext = apnContextForNetworkRequest(networkRequest);
if (apnContext != null) apnContext.decRefCount();
}
}
以上就是数据连接的NetworkFactory初始化过程，正如我们之前所说，要使用NetworkFactory只需要三个步骤：
1、初始化NetworkFactory子类，并实现其中的protected方法，他们的作用就是在网络评分时决定激活或者释放当前的网络连接。
2、设置当前网络的分值
3、将当前NetworkFactory注册到ConnectivityService
三、NetworkFactory在WIFI连接中的初始化过程
上面介绍了数据连接的NetworkFactory，那么WIFI的NetworkFactory初始化过程是怎样的呢？同样的，在WIFI检测到系统初始化完毕的时候，将会创建自己的NetworkFactory并向ConnectivityService注册：
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@WifiStateMachine.java
class DefaultState extends State {
@Override
public boolean processMessage(Message message) {
switch (message.what) {
case CMD_BOOT_COMPLETED:
String countryCode = mPersistedCountryCode;
checkAndSetConnectivityInstance();
//创建WIFI的NetworkFactory子类
mNetworkFactory = new WifiNetworkFactory(getHandler().getLooper(), mContext, NETWORKTYPE, mNetworkCapabilitiesFilter);
//设置WIFI网络分数为60
mNetworkFactory.setScoreFilter(60);
//注册
mCm.registerNetworkFactory(new Messenger(mNetworkFactory), NETWORKTYPE);
break;
default:
break;
}
return HANDLED;
}
}
来看WIFI的NetworkFactory：
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private class WifiNetworkFactory extends NetworkFactory {
public WifiNetworkFactory(Looper l, Context c, String TAG, NetworkCapabilities f) {
super(l, c, TAG, f);
}
protected void startNetwork() {
}
protected void stopNetwork() {
}
}
其过程与数据连接中创建NetworkFactory的过程是一样的，并且WIFI的NetworkFactory的实现更加简单，虽然覆盖了父类中的两个protected方法，但是实际上该方法在WIFI中也是空的。这说明，WIFI无法通过NetworkFactory释放自己的链接（而可以通过NetworkAgent来释放）。
四、NetworkFactory的注册过程
上面两个连接在初始化NetworkFactory过程中，最后都要将其注册到ConnectivityService中，下面我们就详细介绍一下该注册过程。虽然注册的过程是向ConnectivityManager申请的，但是从前一节《Framework中的连接管理机制》中我们知道，ConnectivityManager将会把相应请求交给ConnectivityService来处理，对于注册的申请，也是传递到ConnectivityService中的registerNetworkFactory()来处理的：
[java] view
plain copy
@ConnectivityService.java
public void registerNetworkFactory(Messenger messenger, String name) {
enforceConnectivityInternalPermission();
//NetworkFactory在ConnectivityService内部是以NetworkFactoryInfo形式存在的
NetworkFactoryInfo nfi = new NetworkFactoryInfo(name, messenger, new AsyncChannel());
mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(EVENT_REGISTER_NETWORK_FACTORY, nfi));
}
从这里我们看到，在ConnectivityService中，利用当前的NetworkFactory创建NetworkFactoryInfo对象，该对象保存了当前网络连接的name、Messenger对象，并且为其创建了AsyncChannel。
接下来继续看注册过程：
[java] view
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private class InternalHandler extends Handler {
public void handleMessage(Message msg) {
NetworkInfo info;
switch (msg.what) {
case EVENT_REGISTER_NETWORK_FACTORY: {
handleRegisterNetworkFactory((NetworkFactoryInfo)msg.obj);
break;
}
}
}
}
继续：
[java] view
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private void handleRegisterNetworkFactory(NetworkFactoryInfo nfi) {
mNetworkFactoryInfos.put(nfi.messenger, nfi);
nfi.asyncChannel.connect(mContext, mTrackerHandler, nfi.messenger);
}
到这里我们发现，ConnectivityService将当前的NetworkFactoryInfo保存到mNetworkFactoryInfos中，然后向当前的NetworkFactory发起AsyncChannel单向通道申请(AsyncChannel相关介绍见这里)。
申请成功时，将会向当前的mTrackerHandler发送CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED消息：
[java] view
plain copy
@ConnectivityService.java
private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
public void handleMessage(Message msg) {
NetworkInfo info;
switch (msg.what) {
case AsyncChannel.CMD_CHANNEL_HALF_CONNECTED: {
handleAsyncChannelHalfConnect(msg);
break;
}
}
}
}
处理单向连接：
[java] view
plain copy
private void handleAsyncChannelHalfConnect(Message msg) {
AsyncChannel ac = (AsyncChannel) msg.obj;
if (mNetworkFactoryInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
if (msg.arg1 == AsyncChannel.STATUS_SUCCESSFUL) {
for (NetworkRequestInfo nri : mNetworkRequests.values()) {
if (nri.isRequest == false) continue;
NetworkAgentInfo nai = mNetworkForRequestId.get(nri.request.requestId);
ac.sendMessage(android.net.NetworkFactory.CMD_REQUEST_NETWORK, (nai != null ? nai.getCurrentScore() : 0), 0, nri.request);
}
} else {
}
} else if (mNetworkAgentInfos.containsKey(msg.replyTo)) {
}
}
在这里，ConnectivityService通过AsyncChannel通道向当前的NetworkFactory发起CMD_REQUEST_NETWORK的请求，需要注意的是，该请求所附带的第二个参数选择，由于当前处于初始化阶段，因此当前的mNetworkForRequestId中为空，也就是说此时传递的第二个参数必然为0。
我们接下来看NetworkFactory收到该请求时的处理：
[java] view
plain copy
@NetworkFactory.java
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case CMD_REQUEST_NETWORK: {
handleAddRequest((NetworkRequest)msg.obj, msg.arg1);
break;
}
}
}
继续：
[java] view
plain copy
private void handleAddRequest(NetworkRequest request, int score) {
NetworkRequestInfo n = mNetworkRequests.get(request.requestId);
if (n == null) {
n = new NetworkRequestInfo(request, score);
mNetworkRequests.put(n.request.requestId, n);
} else {
n.score = score;
}
evalRequest(n);
}
在这里由于是第一次接收到CMD_REQUEST_NETWORK的请求，因此将会在NetworkFactory中创建NetworkRequestInfo的对象，然后进入网络评价过程：
[java] view
plain copy
private void evalRequest(NetworkRequestInfo n) {
if (n.requested == false && n.score < mScore && n.request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities( mCapabilityFilter) && acceptRequest(n.request, n.score)) {
needNetworkFor(n.request, n.score);
n.requested = true;
} else if (n.requested == true && (n.score > mScore || n.request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities( mCapabilityFilter) == false || acceptRequest(n.request, n.score) == false)) {
releaseNetworkFor(n.request);
n.requested = false;
}
}
该逻辑就是整个网络评价系统最关键的地方，如果NetworkRequestInfo没有被requested过，并且其分值(n.score)小于当前NetworkFactory自己的分值(mScore)，那么就说明，当前NetworkFactory所处的网络优先级高于其他网络的优先级，就会触发当前NetworkFactory所在网络的needNetworkFor()流程，也就是连接建立流程，并将标记NetworkRequestInfo.requested=true。
当NetworkRequestInfo被requested过(也就是当前网络被needNetworkFor过)，此时如果再次收到请求，并且携带的新score大于当前NetworkFactory所处网络的mScore，那么就说明当前NetworkFactory所在网络优先级已经不是最高，需要将其releaseNetworkFor掉，并标记NetworkRequestInfo.requested=false。
对于初始化流程来说，由于NetworkRequestInfo是刚才在handleAddRequest新创建的，所以其requested状态必然为false，而且我们前面提到，ConnectivityService发送CMD_REQUEST_NETWORK时携带的分值参数为0，并且对于数据网络来说，其mScore=50，因此此时的判定状态将会是：n.requested=false
AND n.score < mScore。
也就是说，对于数据网络环境初始化过程来说，将会满足第一个if判断，进入needNetworkFor流程，也就是触发数据网络的建立。
至此，NetworkFactory注册流程结束。
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