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网络连接评分机制之NetworkFactory

2016-12-17 14:14 489 查看
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]
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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]
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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:

[java]
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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]
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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: 

[java]
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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:

[java]
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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]
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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]
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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]
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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]
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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]
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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]
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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:

[java]
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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]
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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]
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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。
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