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Android网络切换分析

2018年04月16日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5650字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭


    在Android系统中，不同类型的网络同时开启时，系统总会自动选择一种网络。这是怎么实现的呢？我们不难想到，如果各种网络已经事先定义好了优先级，那么系统就能根据网络类型的优先级自动进行选择。下面将详细讲述：

1. 网络优先级配置文件

        各种不同类型的网络是在文件config.xml中进行配置，config.xml的路径如下：\android\frameworks\base\core\res\res\values 其中网络配置的内容如下：

  1.     <string-array translatable="false" name="networkAttributes">
  2.         <item>"wifi,1,1,1,-1,true"</item>
  3.         <item>"ethernet,9,9,0,-1,true"</item>
  4.         <item>"mobile,0,0,0,-1,true"</item>
  5.         <item>"mobile_mms,2,0,2,60000,true"</item>
  6.         <item>"mobile_supl,3,0,2,60000,true"</item>
  7.         <item>"mobile_hipri,5,0,3,60000,true"</item>
  8.         <item>"mobile_fota,10,0,2,60000,true"</item>
  9.         <item>"mobile_ims,11,0,2,60000,true"</item>
  10.         <item>"mobile_cbs,12,0,2,60000,true"</item>
  11.         <item>"wifi_p2p,13,1,0,-1,true"</item>
  12.     </string-array>

上面各项字符串的排列顺序与类NetworkConfig的成员变量一一对应，按顺序如下：

    name,type,radio,priority,restoreTime,dependencyMet

第4个元素就是我们需要的优先级设置值

2. ConnectivityService服务

        在上面的内容中，我们在配置文件中设置了不同网络类型的优先级。那么配置文件里面的设置是在什么时候被系统读取使用的呢？通过查看源代码会发现是在类ConnectivityService的构造函数中被调用的。具体代码如下：

  1. String[] naStrings = context.getResources().getStringArray(
  2.                 com.android.internal.R.array.networkAttributes);
  3.         for (String naString : naStrings) {
  4.             try {
  5.                 NetworkConfig n = new NetworkConfig(naString);
  6.                 if (n.type > ConnectivityManager.MAX_NETWORK_TYPE) {
  7.                     loge("Error in networkAttributes - ignoring attempt to define type " +
  8.                             n.type);
  9.                     continue;
  10.                 }
  11.                 if (mNetConfigs[n.type] != null) {
  12.                     loge("Error in networkAttributes - ignoring attempt to redefine type " +
  13.                             n.type);
  14.                     continue;
  15.                 }
  16.                 if ((mRadioAttributes[n.radio] == null) && (n.type != ConnectivityManager.TYPE_ETHERNET)) {
  17.                     loge("Error in networkAttributes - ignoring attempt to use undefined " +
  18.                             "radio " + n.radio + " in network type " + n.type);
  19.                     continue;
  20.                 }
  21.                 mNetConfigs[n.type] = n;
  22.                 mNetworksDefined++;
  23.             } catch(Exception e) {
  24.                 // ignore it - leave the entry null
  25.             }
  26.         }

        首先获取config.xml中的字符串保存在String数组naStrings 中，然后循环处理数组中的每个元素（如"wifi,1,1,1,-1,true"）。之前我们说过，每个元素中的各项跟类NetworkConfig的成员变量对应。这里的处理主要是在声明一个NetworkConfig对象时把每个String元素作为参数，最后把每个NetworkConfig对象加到数组mNetConfigs中。至此，有关各种网络的配置都保存在数组mNetConfigs里。接下来，看看mNetConfigs数组是在什么时候派上用场的？

        通过阅读源代码，可以知道各种网络在启动的时候，会发出一个message（EVENT_STATE_CHANGED），这个消息会在ConnectivityService的内部类NetworkStateTrackerHandler中被处理。代码如下：

  1. private class NetworkStateTrackerHandler extends Handler {
  2. 				......
  3.         @Override
  4.         public void handleMessage(Message msg) {
  5.             NetworkInfo info;
  6.             switch (msg.what) {
  7.                 case NetworkStateTracker.EVENT_STATE_CHANGED:
  8. 										......
  9.                     if (info.getDetailedState() ==
  10.                             NetworkInfo.DetailedState.FAILED) {
  11.                         handleConnectionFailure(info);
  12.                     } else if (info.getDetailedState() ==
  13.                             DetailedState.CAPTIVE_PORTAL_CHECK) {
  14.                         handleCaptivePortalTrackerCheck(info);
  15.                     } else if (state == NetworkInfo.State.DISCONNECTED) {
  16.                         handleDisconnect(info);
  17.                     } else if (state == NetworkInfo.State.SUSPENDED) {
  18.                         handleDisconnect(info);
  19.                     } else if (state == NetworkInfo.State.CONNECTED) {
  20.                         handleConnect(info);
  21.                     }
  22. 				......

        当网络启动时，最终会调用到函数handleConnect，下面看看handleConnect具体实现：

  1.  if (mNetConfigs[newNetType].isDefault()) {
  2.             if (mActiveDefaultNetwork != -1 && mActiveDefaultNetwork != newNetType) {
  3.                 if (isNewNetTypePreferredOverCurrentNetType(newNetType)) {
  4.                     // tear down the other
  5.                     NetworkStateTracker otherNet =
  6.                             mNetTrackers[mActiveDefaultNetwork];
  7.                     if (DBG) {
  8.                         log("Policy requires " + otherNet.getNetworkInfo().getTypeName() +
  9.                             " teardown");
  10.                     }
  11.                     if (!teardown(otherNet)) {
  12.                         loge("Network declined teardown request");
  13.                         teardown(thisNet);
  14.                         return;
  15.                     }
  16.                 } else {
  17.                        // don't accept this one
  18.                         if (VDBG) {
  19.                             log("Not broadcasting CONNECT_ACTION " +
  20.                                 "to torn down network " + info.getTypeName());
  21.                         }
  22.                         teardown(thisNet);
  23.                         return;
  24.                 }
  25.             }
  26. 						......
  27.             mActiveDefaultNetwork = newNetType;

        第一个if是判断网络是不是默认路由的，上文提到的config.xml中wifi、Ethernet、mobile都是默认路由的。第二个if是根据变量mActiveDefaultNetwork 来判断是否有其他网络正在运行。如果有的话，就对两种网络的优先级进行比较。优先比较是通过函数isNewNetTypePreferredOverCurrentNetType来实现的。如果返回false则不连接网络并返回。如果返回true则断开当前网络，并把newNetType赋给mActiveDefaultNetwork，确保之后的网络操作使用的是新的网络连接。

        到这里已经完成了网络切换的流程。下面分析函数isNewNetTypePreferredOverCurrentNetType，代码如下：

  1. private boolean isNewNetTypePreferredOverCurrentNetType(int type) {
  2.         if ((type != mNetworkPreference &&
  3.                     mNetConfigs[mActiveDefaultNetwork].priority >
  4.                     mNetConfigs[type].priority) ||
  5.                 mNetworkPreference == mActiveDefaultNetwork) return false;
  6.         return true;
  7.     }

        函数isNewNetTypePreferredOverCurrentNetType是判断是否切换为新启动的网络。从函数代码可以发现，变量mNetworkPreference 起到了很关键的作用，因为当mActiveDefaultNetwork等于mNetworkPreference时，不管优先级怎样，函数直接返回false。所以必须搞清楚mNetworkPreference的值到底是什么？

        通过查找，知道mNetworkPreference是在ConnectivityService的构造函数中初始化的。

    mNetworkPreference = getPersistedNetworkPreference();

        下面看一下函数getPersistedNetworkPreference返回的是什么值？

  1. private int getPersistedNetworkPreference() {
  2.         final ContentResolver cr = mContext.getContentResolver();
  3.  
  4.         final int networkPrefSetting = Settings.Global
  5.                 .getInt(cr, Settings.Global.NETWORK_PREFERENCE, -1);
  6.         if (networkPrefSetting != -1) {
  7.             return networkPrefSetting;
  8.         }
  9.  
  10.         return ConnectivityManager.DEFAULT_NETWORK_PREFERENCE;
  11.     }

        第1、2句是获取ContentProvider与Settings.Global.NETWORK_PREFERENCE对应的值。该ContentProvider是在类DataBaseHelper中初始化，其中有一句关键的代码

  1. db.execSQL("INSERT INTO system ('name', 'value') values ('network_preference', '" +
  2.                         ConnectivityManager.DEFAULT_NETWORK_PREFERENCE + "')");

        可见其实保存的也是ConnectivityManager.DEFAULT_NETWORK_PREFERENCE的值。至此，可以明确一点，那就是

mNetworkPreference = ConnectivityManager.DEFAULT_NETWORK_PREFERENCE

3 网络相关的svc命令

        上面我们提到的变量mNetworkPreference除了在初始化的时候会改变它的值，还有一个函数也能改变它的值。这个函数是ConnectivityService中的setNetworkPreference。查看源代码可以发现，DataCommand和WifiCommand都调用了ConnectivityService中的这个函数。而DataCommand和WifiCommand是在Svc中初始化的。看到这里，大概可以猜到通过Android的svc命令能够实现上述两个类定义的功能。其中，DataCommand实现对移动网络的开启、关闭和优先选择设置，WifiCommand实现对wifi网络的开启、关闭和优先选择设置。下面看一下命令svc的使用方法：

  1. # svc data
  2. svc data
  3. Control mobile data connectivity
  4. usage: svc data [enable|disable]
  5. Turn mobile data on or off.
  6. //设置移动网络的数据是否启用
  7. svc data prefer
  8. Set mobile as the preferred data network
  9. //设置移动网络的数据优先于WIFI
  10.  
  11. # svc wifi
  12. svc wifi
  13. Control the Wi-Fi manager
  14. usage: svc wifi [enable|disable]
  15. Turn Wi-Fi on or off.//设置WIFI是否启用
  16. svc wifi prefer
  17. Set Wi-Fi as the preferred data network //设置WIFI优先于移动网络的数据，一般应设置成这样，除非你刻意使用移动网络数据传输

svc data prefer最终会改变mNetworkPreference的值。
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