前言
USBManager作为一接口类,客户端,当然要有一个服务端来支持工作,这个服务就是UsbService。我这里先从他的启动开始分析,其主体还是按照Usb协议行事,所以了解了Usb协议之后,在看着里面的逻辑会豁然开朗。
来看这个服务罢,这里以MTP传输模式为例,因为这个比较常用。
一、服务启动
UsbService是一个系统服务,它在system_server进程中创建并注册的。
private static final String USB_SERVICE_CLASS =
"com.android.server.usb.UsbService$Lifecycle";
private void startOtherServices() {
mSystemServiceManager.startService(USB_SERVICE_CLASS);
}
SystemServiceManager通过反射创建UsbService$Lifecycle对象(Lifecycle是UsbService的一个内部类),然后加入到List集合中,最后调用Lifcycle对象的onStart方法。
SystemServiceManager保存了各种服务,并且会把系统启动的各个阶段告诉服务,我们可以看看UsbService$Lifecycle的各种生命周期回调。
public class UsbService extends IUsbManager.Stub {
public static class Lifecycle extends SystemService {
@Override
public void onStart() {
mUsbService = new UsbService(getContext());
publishBinderService(Context.USB_SERVICE, mUsbService);
}
@Override
public void onBootPhase(int phase) {
if (phase == SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY) {
mUsbService.systemReady();
} else if (phase == SystemService.PHASE_BOOT_COMPLETED) {
mUsbService.bootCompleted();
}
}
}
}
可以看到,一个服务会经过创建阶段,系统就绪阶段,系统启动完毕阶段。接下来,分为三部分来分析UsbService的启动过程。
二、服务创建
在服务创建阶段,首先创建了UsbService一个对象,由于UsbService是一个Binder对象,然后就把这个服务发布到ServiceManager。发布这个服务后,客户端就可以访问这个服务。
现在来看下UsbService的构造函数
public UsbService(Context context) {
mContext = context;
mUserManager = context.getSystemService(UserManager.class);
mSettingsManager = new UsbSettingsManager(context);
mAlsaManager = new UsbAlsaManager(context);
final PackageManager pm = mContext.getPackageManager();
if (pm.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_USB_HOST)) {
mHostManager = new UsbHostManager(context, mAlsaManager, mSettingsManager);
}
if (new File("/sys/class/android_usb").exists()) {
mDeviceManager = new UsbDeviceManager(context, mAlsaManager, mSettingsManager);
}
if (mHostManager != null || mDeviceManager != null) {
mPortManager = new UsbPortManager(context);
}
onSwitchUser(UserHandle.USER_SYSTEM);
BroadcastReceiver receiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
final String action = intent.getAction();
if (DevicePolicyManager.ACTION_DEVICE_POLICY_MANAGER_STATE_CHANGED
.equals(action)) {
if (mDeviceManager != null) {
mDeviceManager.updateUserRestrictions();
}
}
}
};
final IntentFilter filter = new IntentFilter();
filter.setPriority(IntentFilter.SYSTEM_HIGH_PRIORITY);
filter.addAction(DevicePolicyManager.ACTION_DEVICE_POLICY_MANAGER_STATE_CHANGED);
mContext.registerReceiver(receiver, filter, null, null);
}
在构造函数中,与MTP相关的主要代码就是创建UsbDeviceManager对象。
MTP模式下,Android设备是作为Device端,UsbDeviceManager就是用来处理Device端的事务。
现在来看下UsbDeviceManager的构造函数做了什么
public UsbDeviceManager(Context context, UsbAlsaManager alsaManager,
UsbSettingsManager settingsManager) {
mContext = context;
mContentResolver = context.getContentResolver();
PackageManager pm = mContext.getPackageManager();
mHasUsbAccessory = pm.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_USB_ACCESSORY);
initRndisAddress();
、、、
if (halNotPresent) {
mHandler = new UsbHandlerLegacy(FgThread.get().getLooper(), mContext, this,
mDebuggingManager, alsaManager, settingsManager);
} else {
mHandler = new UsbHandlerHal(FgThread.get().getLooper(), mContext, this,
mDebuggingManager, alsaManager, settingsManager);
}
if (nativeIsStartRequested()) {
if (DEBUG) Slog.d(TAG, "accessory attached at boot");
startAccessoryMode();
}
BroadcastReceiver portReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
UsbPort port = intent.getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_PORT);
UsbPortStatus status = intent.getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_PORT_STATUS);
mHandler.updateHostState(port, status);
}
};
BroadcastReceiver chargingReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
int chargePlug = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED, -1);
boolean usbCharging = chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_USB;
mHandler.sendMessage(MSG_UPDATE_CHARGING_STATE, usbCharging);
}
};
BroadcastReceiver hostReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
Iterator devices = ((UsbManager) context.getSystemService(Context.USB_SERVICE))
.getDeviceList().entrySet().iterator();
if (intent.getAction().equals(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED)) {
mHandler.sendMessage(MSG_UPDATE_HOST_STATE, devices, true);
} else {
mHandler.sendMessage(MSG_UPDATE_HOST_STATE, devices, false);
}
}
};
BroadcastReceiver languageChangedReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_LOCALE_CHANGED);
}
};
mContext.registerReceiver(portReceiver,
new IntentFilter(UsbManager.ACTION_USB_PORT_CHANGED));
mContext.registerReceiver(chargingReceiver,
new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED));
IntentFilter filter =
new IntentFilter(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED);
filter.addAction(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED);
mContext.registerReceiver(hostReceiver, filter);
mContext.registerReceiver(languageChangedReceiver,
new IntentFilter(Intent.ACTION_LOCALE_CHANGED));
mUEventObserver = new UsbUEventObserver();
mUEventObserver.startObserving(USB_STATE_MATCH);
mUEventObserver.startObserving(ACCESSORY_START_MATCH);
mContentResolver.registerContentObserver(
Settings.Global.getUriFor(Settings.Global.ADB_ENABLED),
false, new AdbSettingsObserver());
}
UsbDeviceManager的构造函数做了三件事。
第一件事,初始化mHandler对象。,mHandler的初始化使用的是UsbHandlerLegacy对象或者是UsbHandlerHal取决于是否有该模式的hal层支持。
第二事,注册了各种广播接收器,例如端口变化,语言变化,等等。这里我把关于充电的广播接收器代码展示出来了。当我们把手机通过USB线连接到电脑端的时候,手机会充电,并且手机上会出现一个关于USB充电的通知。打开这个关于USB的通知,我们就可以切换USB的功能,例如MTP, PTP,等等。
第三件事,通过Linux Uevent机制监听USB状态变换。当手机通过USB线连接电脑时,USB状态会从DISCONNECTED变为CONNECTED,再变为CONFIGURED。当状态改变会处理usb状态更新操作,这个过程在后面会分析到。
这里目前不看hal层,先来看看UsbHandlerLegacy对象的创建。
UsbHandlerLegacy(Looper looper, Context context, UsbDeviceManager deviceManager,
UsbAlsaManager alsaManager, UsbSettingsManager settingsManager) {
super(looper, context, deviceManager, alsaManager, settingsManager);
try {
readOemUsbOverrideConfig(context);
mCurrentOemFunctions = getSystemProperty(getPersistProp(false),
UsbManager.USB_FUNCTION_NONE);
if (isNormalBoot()) {
mCurrentFunctionsStr = getSystemProperty(USB_CONFIG_PROPERTY,
UsbManager.USB_FUNCTION_NONE);
mCurrentFunctionsApplied = mCurrentFunctionsStr.equals(
getSystemProperty(USB_STATE_PROPERTY, UsbManager.USB_FUNCTION_NONE));
} else {
mCurrentFunctionsStr = getSystemProperty(getPersistProp(true),
UsbManager.USB_FUNCTION_NONE);
mCurrentFunctionsApplied = getSystemProperty(USB_CONFIG_PROPERTY,
UsbManager.USB_FUNCTION_NONE).equals(
getSystemProperty(USB_STATE_PROPERTY, UsbManager.USB_FUNCTION_NONE));
}
mCurrentFunctions = UsbManager.FUNCTION_NONE;
mCurrentUsbFunctionsReceived = true;
String state = FileUtils.readTextFile(new File(STATE_PATH), 0, null).trim();
updateState(state);
} catch (Exception e) {
Slog.e(TAG, "Error initializing UsbHandler", e);
}
}
UsbHandlerLegacy的构造函数大致分为三步。首先看第一步,读取oem厂商的关于usb功能的覆盖配置。
private void readOemUsbOverrideConfig(Context context) {
String[] configList = context.getResources().getStringArray(
com.android.internal.R.array.config_oemUsbModeOverride);
if (configList != null) {
for (String config : configList) {
String[] items = config.split(":");
if (items.length == 3 || items.length == 4) {
if (mOemModeMap == null) {
mOemModeMap = new HashMap<>();
}
HashMap<String, Pair<String, String>> overrideMap =
mOemModeMap.get(items[0]);
if (overrideMap == null) {
overrideMap = new HashMap<>();
mOemModeMap.put(items[0], overrideMap);
}
if (!overrideMap.containsKey(items[1])) {
if (items.length == 3) {
overrideMap.put(items[1], new Pair<>(items[2], ""));
} else {
overrideMap.put(items[1], new Pair<>(items[2], items[3]));
}
}
}
}
}
}
读取的是config_oemUsbModeOverride数组,然后保存到mOemModeMap中。数组每一项的格式为[bootmode]:[original USB mode]:[USB mode used],保存的格式可以大致描述为HashMap<bootmode, HashMap<original_usb_mode, Pair<usb_mode_used, “”>。
然后第二步,读取了各种属性值(只考虑正常启动模式),如下。
- mCurrentOemFunctions的值是persist.sys.usb.config属性的值。按照源码注释,这个属性值存储了adb的开启状态(如果开启了adb,那么这个值会包含adb字符串)。另外,源码注释说这个属性也可以运营商定制的一些功能,但是只用于测试目的。
2.mCurrentFunctionsStr的值是sys.usb.config属性值。这个属性表示当前设置的usb功能的值。在日常工作中,我们可以通过adb shell命令设置这个属性值来切换usb功能,例如adb shell setprop sys.usb.config mtp,adb可以切换到mtp功能。
3.如果通过sys.usb.config属性切换功能成功,那么sys.usb.state属性值就与sys.usb.config属性值一样。也就是说sys.usb.state代表usb的实际功能的值。所以,可以通过比较这两个属性值来判断usb所有功能是否切换成功,如果成功了,mCurrentFunctionsApplied的值为1,否则为0。
第三步,读取了当前usb状态,并且做了一次更新操作。更新操作会发送相关通知,以及发送广播,但是现在处理服务创建阶段,这个操作都无法执行,因此这里不做分析。但是当处理系统就绪阶段或系统启动完毕阶段,就可以做相应的操作,在后面的分析中可以看到。
三、系统就绪
根据前面的代码,在系统就绪阶段,会调用UsbService的systemRead()方法,然后转到UsbDeviceManager的systemRead()方法
public void systemReady() {
LocalServices.getService(ActivityTaskManagerInternal.class).registerScreenObserver(this);
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_SYSTEM_READY);
}
首先注册了一个关于屏幕的回调,这个回调用于处理在安全锁屏下,设置usb的功能。但是这个功能好像处于开发阶段,只能通过adb shell命令操作,通过输入adb shell svc usb可以查看使用帮助。
接下来,发送了一个消息MSG_SYSTEM_READY,我们来看下这个消息是如何处理的
case MSG_SYSTEM_READY:
mNotificationManager = (NotificationManager)
mContext.getSystemService(Context.NOTIFICATION_SERVICE);
LocalServices.getService(
AdbManagerInternal.class).registerTransport(new AdbTransport(this));
if (isTv()) {
}
mSystemReady = true;
finishBoot();
break;
四、系统启动完毕
现在来看下最后一个阶段,系统启动完毕阶段。根据前面的代码,会调用UsbService的bootcompleted()方法,然后调用UsbDeviceManager的bootcompleted()方法。
public void bootCompleted() {
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_BOOT_COMPLETED);
}
只是发送了一条消息,看下消息如何处理的。
case MSG_BOOT_COMPLETED:
mBootCompleted = true;
finishBoot();
break;
很简单,设置了一个启动标志,然后就调用finishBoot()方法完成最后的任务
protected void finishBoot() {
if (mBootCompleted && mCurrentUsbFunctionsReceived && mSystemReady) {
if (mPendingBootBroadcast) {
updateUsbStateBroadcastIfNeeded(getAppliedFunctions(mCurrentFunctions));
mPendingBootBroadcast = false;
}
if (!mScreenLocked
&& mScreenUnlockedFunctions != UsbManager.FUNCTION_NONE) {
setScreenUnlockedFunctions();
} else {
setEnabledFunctions(UsbManager.FUNCTION_NONE, false);
}
if (mCurrentAccessory != null) {
mUsbDeviceManager.getCurrentSettings().accessoryAttached(mCurrentAccessory);
}
if (mDebuggingManager != null) {
mDebuggingManager.setAdbEnabled(mAdbEnabled);
}
try {
putGlobalSettings(mContentResolver, Settings.Global.ADB_ENABLED,
mAdbEnabled ? 1 : 0);
} catch (SecurityException e) {
Slog.d(TAG, "ADB_ENABLED is restricted.");
}
updateUsbNotification(false);
updateAdbNotification(false);
updateUsbFunctions();
}
}
如果现在手机没有通过USB线连接电脑,那么第一步的发送USB状态广播,第三步的USB通知,第四步adb通知,都无法执行。唯一能执行的就是第二步,设置USB功能为NONE。
OK,现在终于到最关键的一步,设置USB功能,它调用的是setEnabledFunctions()方法。这个方法本身是一想抽象方法,在我的项目中,实现类为UsbHandlerLegacy。
protected void setEnabledFunctions(long usbFunctions, boolean forceRestart) {
boolean usbDataUnlocked = isUsbDataTransferActive(usbFunctions);
if (usbDataUnlocked != mUsbDataUnlocked) {
mUsbDataUnlocked = usbDataUnlocked;
updateUsbNotification(false);
forceRestart = true;
}
final long oldFunctions = mCurrentFunctions;
final boolean oldFunctionsApplied = mCurrentFunctionsApplied;
if (trySetEnabledFunctions(usbFunctions, forceRestart)) {
return;
}
if (oldFunctionsApplied && oldFunctions != usbFunctions) {
Slog.e(TAG, "Failsafe 1: Restoring previous USB functions.");
if (trySetEnabledFunctions(oldFunctions, false)) {
return;
}
}
if (trySetEnabledFunctions(UsbManager.FUNCTION_NONE, false)) {
return;
}
if (trySetEnabledFunctions(UsbManager.FUNCTION_NONE, false)) {
return;
}
Slog.e(TAG, "Unable to set any USB functions!");
}
首先判断要设置的新的USB功能的数据是否是解锁状态,只有MTP和PTP模式的数据是解锁状态,这是为何你能在设置MTP或PTP模式后,在PC端能看到手机中的文件,然而这个文件只是手机内存中文件的映射,并不是文件本身。
然后处理数据解锁状态改变的情况,如果是,那么会更新状态,更新usb广播,然后最重要的是设置forceRestart变量的值为true,这个变量代表要强制重启usb功能。
最后,设置新usb功能。如果失败了,就回退。
现在来看下trySetEnabledFunctions()方法如何设置新功能。
private boolean trySetEnabledFunctions(long usbFunctions, boolean forceRestart) {
String functions = null;
if (usbFunctions != UsbManager.FUNCTION_NONE) {
functions = UsbManager.usbFunctionsToString(usbFunctions);
}
mCurrentFunctions = usbFunctions;
if (functions == null || applyAdbFunction(functions)
.equals(UsbManager.USB_FUNCTION_NONE)) {
functions = getSystemProperty(getPersistProp(true),
UsbManager.USB_FUNCTION_NONE);
if (functions.equals(UsbManager.USB_FUNCTION_NONE))
functions = UsbManager.usbFunctionsToString(getChargingFunctions());
}
functions = applyAdbFunction(functions);
String oemFunctions = applyOemOverrideFunction(functions);
if (!isNormalBoot() && !mCurrentFunctionsStr.equals(functions)) {
setSystemProperty(getPersistProp(true), functions);
}
if ((!functions.equals(oemFunctions)
&& !mCurrentOemFunctions.equals(oemFunctions))
|| !mCurrentFunctionsStr.equals(functions)
|| !mCurrentFunctionsApplied
|| forceRestart) {
Slog.i(TAG, "Setting USB config to " + functions);
mCurrentFunctionsStr = functions;
mCurrentOemFunctions = oemFunctions;
mCurrentFunctionsApplied = false;
setUsbConfig(UsbManager.USB_FUNCTION_NONE);
if (!waitForState(UsbManager.USB_FUNCTION_NONE)) {
Slog.e(TAG, "Failed to kick USB config");
return false;
}
setUsbConfig(oemFunctions);
if (mBootCompleted
&& (containsFunction(functions, UsbManager.USB_FUNCTION_MTP)
|| containsFunction(functions, UsbManager.USB_FUNCTION_PTP))) {
updateUsbStateBroadcastIfNeeded(getAppliedFunctions(mCurrentFunctions));
}
if (!waitForState(oemFunctions)) {
Slog.e(TAG, "Failed to switch USB config to " + functions);
return false;
}
mCurrentFunctionsApplied = true;
}
return true;
}
如果新设置的功能是MTP或PTP。
protected void updateUsbStateBroadcastIfNeeded(long functions) {
Intent intent = new Intent(UsbManager.ACTION_USB_STATE);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REPLACE_PENDING
| Intent.FLAG_RECEIVER_INCLUDE_BACKGROUND
| Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);
intent.putExtra(UsbManager.USB_CONNECTED, mConnected);
intent.putExtra(UsbManager.USB_HOST_CONNECTED, mHostConnected);
intent.putExtra(UsbManager.USB_CONFIGURED, mConfigured);
intent.putExtra(UsbManager.USB_DATA_UNLOCKED,
isUsbTransferAllowed() && isUsbDataTransferActive(mCurrentFunctions));
long remainingFunctions = functions;
while (remainingFunctions != 0) {
intent.putExtra(UsbManager.usbFunctionsToString(
Long.highestOneBit(remainingFunctions)), true);
remainingFunctions -= Long.highestOneBit(remainingFunctions);
}
if (!isUsbStateChanged(intent)) {
return;
}
sendStickyBroadcast(intent);
mBroadcastedIntent = intent;
来看这个setUsbConfig函数其中的处理吧
private void setUsbConfig(String config) {
setSystemProperty(USB_CONFIG_PROPERTY, config);
}
其中真滴就是通过设置sys.usb.config的属性值,还记得吗,在前面的分析中,也解释过这个属性值,它就是代表当前设置的usb功能,从这里就可以得到证明。
这其实也在提示我们,其实可以通过adb shell setprop命令设置这个属性,从而控制usb功能的切换。在实际的工作中,屡试不爽。
设置这个属性后如何判断设置成功了呢?这就是waitForState()所做的
private boolean waitForState(String state) {
String value = null;
for (int i = 0; i < 20; i++) {
value = getSystemProperty(USB_STATE_PROPERTY, "");
if (state.equals(value)) return true;
SystemClock.sleep(50);
}
return false;
}
还记得吗?在前面的分析中,我也解释过sys.usb.state属性的作用,它代表usb实际的功能,从这里就可以得到验证。
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