android4.1 Wifi 浅析

简单分析下wifi相关类，首先了解几个主要概念

AsyncChannel

简单理解：

AsyncChannel，就是借助Messenger 机制,让两个不同的handler之间进行通信。

AsyncChannel类有两个Messenger对象：mSrcMessenger，mDstMessenger。

mSrcMessenger，一般用于封装源端handler对象

mDstMessenger，一般用于封装目的端handler对象

而后，调用AsyncChannel的sendMessage方法时，执行两个操作：

1. msg.replyTo = mSrcMessenger; //重设消息的replyTo值

2. mDstMessenger.send(msg); //该方法就会将消息发送给目的端的handler去处理

由于重设了消息的replyTo值，之后在目的端发出的消息，将返回给源端handler处理。

参考：Android源码阅读笔记：AsyncChannel与层次状态机StateMachine

wifi 相关文件

framework
WifiManager
    管理所有wifi操作，提供API调用，主要用于上层应用调用
WifiService
    处理Wifi操作请求。一般都是在WifiManager中被调用
WifiStateMachine
    处理wifi各个阶段状态所要处理的消息
WifiMonitor
    监听所有来自wpa_supplicant的事件，并传递给WifiStateMachine处理
WifiNative
    native方法，发送消息给wpa_supplicant
 
jni层
android_net_wifi_Wifi.cpp
 
wpa_supplicant适配器层
wifi.c
 
wpa_supplicant层
wpa_supplicant.c

接下来分析wifi启动、扫描、连接ap的流程。

一、 Wifi相关类创建

1.SystemServer::ServerThread::run---->new WifiService(...)；
 
2.WifiService(...)---->new WifiStateMachine(...)；
 
3.WifiStateMachine(...)
 
---->new WifiNative(...)
 
---->new WifiMonitor(...)
 
---->AsyncChannel::connectSync(...)
 
ps: AsyncChannel::connectSync将WifiStateMachine和wifiApConfigStore通过AsyncChannel关联起来。
 
4. SystemServer::ServerThread::run ServiceManager.addService(...);

over~~

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二、 wifi功能启动

先贴出整体流程时序图

1. 检查系统属性中的wifi状态信息

SystemServer::ServerThread::run
--->WifiService::checkAndStartWifi (该方法只在开机时调用，用来检查wifi是否需要开启)

分析WifiService::checkAndStartWifi方法：

    public void checkAndStartWifi() {
        mAirplaneModeOn.set(isAirplaneModeOn());
        mPersistWifiState.set(getPersistedWifiState());
        /* Start if Wi-Fi should be enabled or the saved state indicates Wi-Fi was on */
        boolean wifiEnabled = shouldWifiBeEnabled() || testAndClearWifiSavedState();
        Slog.i(TAG, "WifiService starting up with Wi-Fi " +
                (wifiEnabled ? "enabled" : "disabled"));
 
        // If we are already disabled (could be due to airplane mode), avoid changing persist
        // state here
        if (wifiEnabled) setWifiEnabled(wifiEnabled);
 
        mWifiWatchdogStateMachine = WifiWatchdogStateMachine.
               makeWifiWatchdogStateMachine(mContext); //以后分析
 
    }

(1)isAirplaneModeOn()/getPersistedWifiState()：都是获取系统属性进行判断。

(2)shouldWifiBeEnabled()：判断mAirplaneModeOn/mPersistWifiState中的值，其实就是上述两个方法获得的值。

(3)testAndClearWifiSavedState()：获取系统属性中保存的wifi状态的值，返回，之后清空状态，置为0。

另注意：以下分析都是基于条件：开机启动时，wifi状态为on。

因此，接着会调用setWifiEnabled(true)方法，下面分析。

到此，检查wifi系统属性状态的操作结束，over~~

2.setWifiEnabled(true)执行流程

2.1

该方法中主要执行以下语句：

        if (FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT && WifiManager.fmcV2Support()) {
            mWifiStateMachine.fmcV2SetWifiEnabled(enable);
        } else {
            mWifiStateMachine.setWifiEnabled(enable);
        }

分析:

FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT/WifiManager.fmcV2Support()

(1)FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT

这个属性值在build/buildplus/target/FeatureQuery.java里可以找到。

(2)WifiManager::fmcV2Support方法如下：

    public static boolean fmcV2Support() {
        return (SystemProperties.getInt("ro.config.cwenable", 0) == 1)
                 && (SystemProperties.getInt("ro.config.fmcv2support", 0) == 1);
    }

就是获取两个系统属性，判断是否支持FMC功能，有两种方式可以查看

(a)在out/target/product/msm8625/system/build.prop中可以找到

(b)命令提示符下，adb shell，然后使用命令：getprop XX ，就可以获得属性值。XX表示系统属性名。

总结：这两个条件的作用就是判断是否支持FMC功能(固定网络与移动网络融合)。

2.2

执行mWifiStateMachine.fmcV2SetWifiEnabled方法：

    public void fmcV2SetWifiEnabled(boolean enable) {
        if (!enable) {
            ......
        } else {
            setWifiEnabled(enable);
        }
    }

接着调用WifiStateMachine::setWifiEnabled(enable)方法: 发送两个消息。

    public void setWifiEnabled(boolean enable) {
        mLastEnableUid.set(Binder.getCallingUid());
        if (enable) {
            /* Argument is the state that is entered prior to load */
            sendMessage(obtainMessage(CMD_LOAD_DRIVER, WIFI_STATE_ENABLING, 0));
            sendMessage(CMD_START_SUPPLICANT);
        } else {
           ......
        }
    }

接收CMD_LOAD_DRIVER消息的是DriverUnloadedState状态。

2.4 DriverUnloadedState状态处理

public boolean processMessage(Message message) {
      if (DBG) log(getName() + message.toString() + "\n");
      switch (message.what) {
           case CMD_LOAD_DRIVER:
               transitionTo(mDriverLoadingState);
               break;
               ......
}

在这里CMD_LOAD_DRIVER消息被处理，切换到DriverLoadingState状态。

2.5 DriverLoadingState 处理状态

public void enter() {
　　......
　　final Message message = new Message();
　　message.copyFrom(getCurrentMessage());
　　new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    mWakeLock.acquire();
                    //enabling state
                    switch(message.arg1) {
                        case WIFI_STATE_ENABLING:
                            setWifiState(WIFI_STATE_ENABLING);
                            break;
                        case WIFI_AP_STATE_ENABLING:
                            setWifiApState(WIFI_AP_STATE_ENABLING);
                            break;
                    }
 
                    if(mWifiNative.loadDriver()) {
                        if (DBG) log("Driver load successful");
                        sendMessage(CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS);
                  }
        .....
}

(1)在enter方法中通过message.copyFrom(getCurrentMessage())，重新获得了(CMD_LOAD_DRIVER, WIFI_STATE_ENABLING, 0)消息，然后开启一个线程来处理。

(2)线程中首先判断消息参数arg1，进入”case WIFI_STATE_ENABLING”，调用setWifiState方法。该方法主要是用来设置电池使用统计中的wifi信息。然后会发出一个WIFI_STATE_CHANGED_ACTION广播。

(3)调用 WifiNative.loadDriver()方法加载wifi相关驱动，成功后发送CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS消息。该消息会在当前DriverLoadingState状态的processMessage方法中被处理。

(4)处理CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS消息

case CMD_LOAD_DRIVER_SUCCESS:
      transitionTo(mDriverLoadedState);
      break;
.....

状态切换到DriverLoadedState。

2.6 DriverLoadedState状态处理

处理WifiStateMachine::setWifiEnabled方法发出的CMD_START_SUPPLICANT消息(在此之前，该消息一直未被处理)。

case CMD_START_SUPPLICANT:
　　　......
     if(mWifiNative.startSupplicant(mP2pSupported)) {
            if (DBG) log("Supplicant start successful");
            mWifiMonitor.startMonitoring();
            transitionTo(mSupplicantStartingState);
     }
     ......
}

(1)启动wpa_supplicant:

调用startSupplicant方法启动。

(2)启动WifiMonitor监听

startMonitoring
 
--->new MonitorThread().start()
 
--->MonitorThread::run
 
--->WifiMonitor::connectToSupplicant()
 
--->WifiNative::connectToSupplicant() [最多尝试5次]
 
       ---> mStateMachine.sendMessage(SUP_CONNECTION_EVENT)

最后成功连接上wpa_supplicant后，发出SUP_CONNECTION_EVENT消息。

(3)切换到SupplicantStartingState状态

处理SUP_CONNECTION_EVENT消息：

case WifiMonitor.SUP_CONNECTION_EVENT:
      if (DBG) log("Supplicant connection established");
      setWifiState(WIFI_STATE_ENABLED);
　　  ......
      sendSupplicantConnectionChangedBroadcast(true);
      transitionTo(mDriverStartedState);
      break;
......

设置电池统计为enabled，发出WIFI_STATE_CHANGED_ACTION广播。这个广播会被wifi应用和状态栏接收处理；sendSupplicantConnectionChangedBroadcast方法发出广播，只在测试代码中被处理；最后切换到DriverStartedState状态。

到此为止，开机启动wifi的工作就完成了，over~~

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三、打开wifi，自动扫描AP

1. WifiSettings类构造函数：

(1)定义了一个广播；

(2)创建了一个Scanner对象(Scanner类是一个Handler子类，用来启动扫描功能)

2. WifiSettings::onActivityCreated

---->new WifiEnabler(...)
 
---->WifiEnabler::resume()
 
---->resume方法中，为Switch开关设置了checkedChange的监听方法。

3. 初始化相关类对象的工作已完成，现在打开wifi。

首先点击Switch开关，将触发onCheckedChanged方法。在这里，会先对飞行模式、wifi的状态进行判断。

---->WifiManger::setWifiEnabled
 
---->WifiService::setWifiEnabled
 
---->WifiStateMachine::setWifiEnabled
 
---->接下来的操作同” 开机wifi功能启动”。直到开机wifi功能启动完毕。

此时，WifiStateMachine::SupplicantStartingState::processMessage:

---->case WifiMonitor.SUP_CONNECTION_EVENT:
 
setWifiState(WIFI_STATE_ENABLED); //wifi状态为enabled
 
......

该方法会发送一个WIFI_STATE_CHANGED_ACTION的粘性广播。这个广播会被WifiSettings类接收到。

4. WifiSettings处理WIFI_STATE_CHANGED_ACTION广播

BroadcastReceiver::onReceive
 
---->handleEvent
 
---->updateWifiState  //在该方法中，接着会调用Scanner::resume方法。
 
---->Scanner::resume
 
---->Scanner::sendEmptyMessage(0) 
 
---->Scanner::handleMessage
 
调用WifiManager::startScanActive方法进行扫描
 
---->WifiManager::startScanActive
 
---->WifiService::startScan
 
---->WifiStateMachine::startScan //发出CMD_START_SCAN消息
 
该消息会被DriverstartedState状态处理。
 
---->WifiNative::scan

接着就调用到native层去了...这里就不分析下去了，等后面整体分析...

分析完毕,over~~

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四、打开wifi，连接AP

分成两个部分分析：

1.wifi ap 提示框的创建

2.输入密码，连接ap

1. wifi ap 提示框的创建

初始条件：这里分析安全性为加密的ap。

1.1 点击某个ap，调用流程：

---->WifiSettings::onPreferenceTreeClick
 
---->WifiSettings::showDialog(选择的AP, false)
 
接着调用父类的showDialog方法
 
---->SettingsPreferenceFragment::showDialog(WIFI_DIALOG_ID) 

在SettingsPreferenceFragment类中，会创建一个SettingsDialogFragment对象，代码如下：

    protected void showDialog(int dialogId) {
        if (mDialogFragment != null) {
            Log.e(TAG, "Old dialog fragment not null!");
        }
        //创建一个SettingsDialogFragment对象
        mDialogFragment = new SettingsDialogFragment(this, dialogId); //(1)
        mDialogFragment.show(getActivity().getFragmentManager(), Integer.toString(dialogId)); //(2)
    }

(1) SettingsDialogFragment类继承自DialogFragment类，会在onCreate后调用onCreateDialog方法。

---->SettingsDialogFragment(DialogCreatable fragment, int dialogId)
 
---->SettingsDialogFragment::onCreateDialog()

因为初始情况下，savedInstanceState为null，所以该方法直接回调构造函数中传入的fragment参数的onCreateDialog方法，即WifiSettings::onCreateDialog。

---->WifiSettings::onCreateDialog

回到WifiSettings类：

在WifiSettings::onCreateDialog方法中，会创建一个WifiDialog类对象。

跳转到WifiDialog类：

执行WifiDialog类的onCreate方法，会发现它创建了一个WifiConfigController类对象。

再看WifiConfigController类：

该类的构造函数主要是初始化了ap提示框的界面，当然还包括”添加网络”的界面。

这样，界面就创建了，需要显示出来，这就是下一步的作用了。

(2)调用了DialogFragment::show方法，将提示框显示出来。

至此，提示框分析完毕。

2. 输入密码，连接ap

(1)点击ap提示框的“连接”按钮，会调用WifiSettings::onClick方法：

    public void onClick(DialogInterface dialogInterface, int button) {
        if (button == WifiDialog.BUTTON_FORGET && mSelectedAccessPoint != null) {
            forget();
        } else if (button == WifiDialog.BUTTON_SUBMIT) {
            if (FeatureQuery.FEATURE_CT_FMC_SUPPORT) {
            shouldShowErrorMsg = true;
            }
            submit(mDialog.getController());
        }
    }

(2) 接着便调用submit方法，参数为WifiConfigController类对象。

(3) submit方法中会调用WifiManager::connect方法进行连接。

over~~

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分析framework-->native-->wpa_supplicant几个方法的调用流程

mWifiNative.isDriverLoaded()
 
---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_isDriverLoaded
 
---> wifi.c:: is_wifi_driver_loaded()
--->查看系统属性wlan.driver.status(ok为已加载驱动，unloaded为未加载)

mWifiNative.loadDriver()
 
---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_loadDriver
 
---> wifi.c:: wifi_load_driver()
　　　---> ensure_wlan_driver_config_file_exists
　　　　　　//首先判断wifi的驱动配置文件是否加载
     --->property_set  //设置属性
     --->insmod //install modules 载入驱动模块等

mWifiNative.startSupplicant(mP2pSupported)
参数为mP2pSupported，即是否支持p2p
 
---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_startSupplicant
 
---> wifi.c::wifi_start_supplicant(p2pSupported)
　　　---> ensure_config_file_exists
　　　　　　//首先判断wifi的配置文件是否加载
"/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf";
"/data/misc/wifi/p2p_supplicant.conf";
     --->property_set("ctl.start", supplicant_name);
　// 这里supplicant_name为p2p_supplicant，所以就会启动init.rc中名为p2p_supplicant的服务了

ps:

property_set("ctl.start",xxx)

property_set("ctl.stop",xxx)

来使得android property service 去开启或结束 xxx service.

因为init.qcom.rc中service p2p_supplicant中已经包含了wpa_supplicant启动所需的语句及参数，所以后面会开始执行wpa_supplicant/main.c::main方法来初始化wpa_supplicant了。

wpa_supplicant初始化  见wpa_supplicant初始化

WifiMonitor::connectToSupplicant
 
---> mWifiNative.connectToSupplicant()
---> mWifiNative.connectToSupplicant(mInterface)
    //mInterface是创建WifiNative对象的时候传递进来的参数
 
---> android_net_wifi_Wifi::android_net_wifi_connectToSupplicant
 
---> wifi.c:: wifi_connect_to_supplicant(ifname.c_str())
 
---> 首先判断文件IFACE_DIR = "/data/system/wpa_supplicant";是否存在，
　    存在：ifname="/data/system/wpa_supplicant/wlan0";
　　　不存在：ifname=wlan0
 
---> wifi_connect_on_socket_path
    /* 首先，判断系统属性：
　　　* wlan.driver.status 是否为ok
　　　* init.svc.p2p_supplicant 是否为running
　　　* 然后，创建两个socket(通过wpa_ctrl_open方法)
　　　* ctrl_conn：用于向wpa_supplicant发送命令并接收response
　　　* monitor_conn：它一直阻塞等待从wpa_supplicant过来的event
　　　* 最后调用wpa_ctrl_attach将monitor_conn信息注册到wpa_supplicant
　　　*/

wpa_ctrl_attach作用：由于socket是数据报方式的，这一步是必须的，对于存在于wpa_supplicant的服务器端，它是所有客户端共享的，由于它需要主动向monitor_conn客户端发送事件，所以它必须先记录下该客户端的详细信息，wpa_supplicant就可以将event发向该socket。

这样，就通过socket，建立起native-->wpa_supplicant的连接了。

mWifiNative.waitForEvent()
该函数是有返回值的，返回值即为wpa_supplicant传递过来的消息。
 
java层会通过jni方式调用android_net_wifi_waitForEvent（在线程MonitorThread中调用）方法，该方法会调用wifi_wait_for_event。在wifi_wait_for_event方法里，会阻塞接收从wpa_supplicant模块传来的事件，一旦wpa_supplicant模块发出事件，wifi_wait_for_event接收到后，会将包含事件的buf通过函数参数的方式回传到java层，java收到事件后，再继续调用wifi_wait_for_event函数进行阻塞等待接收，从而完成一个循环。
 
---> mWifiNative::waitForEvent(mInterface)
 
---> android_net_wifi_Wifi.cpp::android_net_wifi_waitForEvent
 
---> wifi.c::wifi_wait_for_event(ifname.c_str(), buf, sizeof buf)
　　---> wifi_wait_on_socket
　　---> wifi_ctrl_recv
　　---> wpa_ctrl_recv
　　---> recv
ps:从wpa_supplicant传递过来的值由recv函数接收，一直向上传递到buf参数中，最终返回return env->NewStringUTF(buf)给WifiMonitor。