WIFI状态机

相关文件

framework/base/wifi/java/com/android/net/wifi/WifiStateMachine.java
framework/base/wifi/java/com/android/net/wifi/WifiMonitor.java
framework/base/wifi/java/com/android/net/wifi/WifiApConfigStore.java
framework/base/wifi/java/com/android/net/wifi/SupplicantStateTracker.java
framework/base/wifi/java/com/android/net/wifi/WpsStateMachine.java
frameworks/base/core/java/android/net/DhcpInfoInternal.java

frameworks/base/core/java/com/android/internal/util/StateMachine.java
frameworks/base/core/java/com/android/internal/util/LruCache.java

概述

    Wifi状态机是4.0新增的机制，之前版本的Wifi状态在WifiStateTracker中处理。
Wifi状态机的实现类为WifiStateMachine，它继承于StateMachine。该类实现了比较
复杂的功能，主要包括记录网络连接属性和状态、监听wpa_supplicant的消息、处理DHCP信息、
管理WPS连接、接收并处理扫描网络的广播消息、记录扫描到的热点信息等等。

WifiStateMachine初始化

• 该类继承自StateMachine，关于状态机的实现可参照状态机机制
• 状态机接收来自wpa_supplicant的消息，该功能由WifiMonitor实现。
• 通过WpsStateMachine管理WPS连接。
• 通过WifiApConfigStore管理AP。
• 通过TetheringState处理路由功能。
• 扫描热点。

public WifiStateMachine(Context context, String wlanInterface) {
    super(TAG);

    mContext = context;
    mInterfaceName = wlanInterface;

    mNetworkInfo = new NetworkInfo(ConnectivityManager.TYPE_WIFI, 0, NETWORKTYPE, "");
    mBatteryStats = IBatteryStats.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("batteryinfo"));

    IBinder b = ServiceManager.getService(Context.NETWORKMANAGEMENT_SERVICE);
    mNwService = INetworkManagementService.Stub.asInterface(b);

    mWifiMonitor = new WifiMonitor(this);
    mDhcpInfoInternal = new DhcpInfoInternal();
    mWifiInfo = new WifiInfo();
    mSupplicantStateTracker = new SupplicantStateTracker(context, this, getHandler());
    mWpsStateMachine = new WpsStateMachine(context, this, getHandler());
    mLinkProperties = new LinkProperties();

    // 初始化WifiApConfigStore对象
    WifiApConfigStore wifiApConfigStore = WifiApConfigStore.makeWifiApConfigStore(
            context, getHandler());
    wifiApConfigStore.loadApConfiguration();
    mWifiApConfigChannel.connectSync(mContext, getHandler(), wifiApConfigStore.getMessenger());

    // ......
    mAlarmManager = (AlarmManager)mContext.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);
    Intent scanIntent = new Intent(ACTION_START_SCAN, null);
    mScanIntent = PendingIntent.getBroadcast(mContext, SCAN_REQUEST, scanIntent, 0);

    mDefaultFrameworkScanIntervalMs = mContext.getResources().getInteger(
            com.android.internal.R.integer.config_wifi_framework_scan_interval);

    mDefaultSupplicantScanIntervalMs = mContext.getResources().getInteger(
            com.android.internal.R.integer.config_wifi_supplicant_scan_interval);

    // 注册BroadcastReceiver
    // ......

    mScanResultCache = new LruCache<String, ScanResult>(SCAN_RESULT_CACHE_SIZE);

    PowerManager powerManager = (PowerManager)mContext.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
    mWakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, TAG);

    // 添加状态对象
    // ......
    
    setInitialState(mInitialState);
    start();
}

状态机的命令集

• 状态机对象向外界提供了功能接口，而这些接口在状态机机制的内部则是对应一个整形的命令。
• 状态机通常会运行在一个闭合的循环里面处理这些命令，从而在不同状态下实现不同的功能。
• 可通过查找这些命令关键字来查看各种功能的实现。

关于驱动的命令

启停wpa_supplicant的命令

wpa_supplicant功能命令

关于热点的命令

关于性能的命令

关于P2P的命令

其他命令

Wifi状态对象图

• 状态机(StateMachine)的实现由各种状态对象(State)组合而成，并通过各种命令(CMD_*)进行状态间的跳转。
• 而状态对象在各自的状态下对同一个命令进行不同的处理，并且由于当前状态不同，跳转到的目标状态也有所差异。
• 当我们需要分析一条命令的功能时，必须明确当前处于什么状态，并在该状态下查看该命令的实现代码。

监听wpa_supplicant

• WifiMonitor是用来监听wpa_supplicant服务端消息的类，它在启动wpa_supplicant时会启动该类关联的工作线程。
• WifiMonitor实现

启动WifiMonitor工作线程

class DriverLoadedState extends State {
    // ...... 
    @Override
    public boolean processMessage(Message message) {
        switch(message.what) {
            // ......
            case CMD_START_SUPPLICANT:
                // ......
                if(WifiNative.startSupplicant()) {
                    mWifiMonitor.startMonitoring();
                    transitionTo(mSupplicantStartingState);
                } else {
                    sendMessage(obtainMessage(CMD_UNLOAD_DRIVER, WIFI_STATE_UNKNOWN, 0));
                }
                break;
            // ......
        }
        return HANDLED;
    }
}

热点配置管理类

• Wifi热点配置通过WifiApConfigStore类完成，该类继承于StateMachine，同时也充当一个状态对象。
• 该类通过异步通道的方式加入消息队列中。参照异步通道机制的实现。
• 热点配置主要关注一个配置文件，在初始化WifiApConfigStore对象时需要读取该文件。

热点状态对象初始化

WifiApConfigStore wifiApConfigStore = 
        WifiApConfigStore.makeWifiApConfigStore(context, getHandler());
wifiApConfigStore.loadApConfiguration();
mWifiApConfigChannel.connectSync(mContext, getHandler(), 
                                 wifiApConfigStore.getMessenger());

配置文件的路径

class WifiApConfigStore extends StateMachine {
    private static final String AP_CONFIG_FILE = 
        Environment.getDataDirectory() + "/misc/wifi/softap.conf";
}

读取配置文件

• 使用DataInputStream读取Java原始数据类型，并填充WifiConfiguration对象。
• 如果读取配置文件发生异常，则会使用默认的配置。

void loadApConfiguration() {
    DataInputStream in = null;
    try {
        WifiConfiguration config = new WifiConfiguration();
        in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(
                                 AP_CONFIG_FILE)));

        int version = in.readInt();
        if (version != 1) {
            setDefaultApConfiguration();
            return;
        }
        config.SSID = in.readUTF();
        int authType = in.readInt();
        config.allowedKeyManagement.set(authType);
        if (authType != KeyMgmt.NONE) {
            config.preSharedKey = in.readUTF();
        }
        mWifiApConfig = config;
    } catch (IOException ignore) {
        // 在异常情况下读取默认的AP配置
        setDefaultApConfiguration();
    } finally {
        ...... 
    }
}

写入配置文件

• 使用DataInputStream写入Java原始数据类型。

private void writeApConfiguration(final WifiConfiguration config) {
    DataOutputStream out = null;
    try {
        out = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(
                                   new FileOutputStream(AP_CONFIG_FILE)));

        out.writeInt(AP_CONFIG_FILE_VERSION);
        out.writeUTF(config.SSID);
        int authType = config.getAuthType();
        out.writeInt(authType);
        if(authType != KeyMgmt.NONE) {
            out.writeUTF(config.preSharedKey);
        }
    } catch (IOException e) {
    } finally {
        ...... 
    }
}