PowerManagerService 简介:

• PowerManagerService 从 IPowerManager.Stub 类派生，并实现了 Watchdog.Monitor 和 LocalPowerManager 接口；

• 客户端使用 PowerManager 类，其内部通过代表 BinderProxy 端的 mService 成员变量与 PowerManagerService 进行 Binder 通信；

• PowerManagerService 和 BatteryService、BatteryStatsService、LightService、SensorManager 、ActivityManagerService、WindowManagerService 等许多系统服务均有交互；

PowerManagerService 的创建：

• PowerManagerService 由 SystemServer 在 ServerThread 线程中创建；

• 调用构造方法：

  1. 获取当前进程的 uid 和 pid；

  2. 调用 Power.setLastUserActivityTimeout() 设置超时为一周，Power 类封装了同 Linux 内核交互的接口；

  3. 初始化 mUserState 和 mPowerState 变量为 0；

  4. 调用 Watchdog.getInstance().addMonitor() 将自己添加到 Watchdog 监控队列；

• 调用 PowerManagerService.init():

  1. 获取 LightsService、ActivityManagerService、BatteryService(查询电池状态及电量)、BatteryStatsService(统计耗电量)四个对象；

  2. 调用 nativeInit() 函数，创建全局引用对象 gPowerManagerServiceObj；

  3. 创建两个 HandlerThread 类型的工作线程 mScreenOffThread(控制屏幕关闭时的亮度来调节)和 mHandlerThread(主要工作线程):

     1. 创建 UnsynchronizedWakeLock 对象，保证工作中不至于突然掉电；

     2. 创建广播通知的 Intent，用于通知 SCREEN_ON 和 SCREEN_OFF 消息；

     3. 获取配置参数，有的是编译时确定的，有的是 Settings 数据库维护的；

     4. 创建 ContentQueryMap 对象，用于查询 Settings 数据库，并创建 SettingsObserver 监视其变化；

     5. 注册接收通知的 BoroadcastReceiver；

     6. 添加 ContentObserver 监视 Settings 数据库中 secure 表的变化；

  4.调用 updateNativePowerStateLocked() 更新 Native 层的电源状态；

  5.调用 forceUserActivityLocked() 强制触发 UserActivity，它意味着手机将被唤醒，且屏幕超时时间也将重新计算；

• 调用 PowerManagerService.systemReady():

  1. 创建 SensorManager 对象，用于和传感器交互；

  2. 调用 setPowerState() 设置电源状态；判断是否启用 LightSensor；

  3. 调用 BatteryStatsService 的 noteScreenBrightness() 和 noteScreenOn() 方法；

• 处理 ACTION_BOOT_COMPLETED 广播：

  1. 再次调用 userActivity() 触发 UserActivity 事件；

  2. 如果处于 USB 充电状态，调用 WakeLock 的 acquire() 方法保持唤醒，否则调用 release() 进入休眠；

WakeLock:

• newWakeLock()：

  1. 创建 PowerManager.WakeLock 对象.通过传入的 flags 参数控制 CPU 、屏幕、键盘的休眠状态；

  2. 创建 Binder 对象，除了作为 Token，也用于 PowerManagerService 监听客户端的生死；

• acquire()，实际调用 PowerManagerService.acquireWakeLock() 方法:

  1. 读取 Binder 调用方 uid 和 pid；

  2. 检查 Manifest 中的 WAKE_LOCK 权限；如果传入的 WorkSource 参数不为空，检查是否有 UPDATE_DEVICE_STATS 权限；

  3. 创建 PowerManagerService.WakeLock 对象，它实现了 IBinder.DeathRecipient 接口，用于接收 Binder 死亡通知；

  4. 将客户端传入的 flags 转换为 minState 成员变量，将当前 WakeLock 加入到 mLocks；

  5. 判断 flags 是否和屏幕有关，更新引用计数，调用 gatherSate() 统计当前活跃的 WakeLock 的 minState（进行或运算）；

  6. 调用 setPowerState(mWakeLockState|mUserState)：

     1. 内部通过 Power 类(android_os_Power.cpp)、LightService(com_android_server_LightService.cpp)与内核和底层硬件交互；

     2. mWakeLockState 参数来源于当前活跃的 WakeLock 的 minState，而 mUserState 表示用户触发事件导致的电源状态；

     3. 检查是否否打开 Proximity 传感器(不需要点亮屏幕)，是否电量低，是否未启动完成(需要全亮)；

     4. 根据 mStillNeedSleepNotification 判断是否调用 sendNotificationLocked()，该方法用于触发 SCREEN_ON/SCREEN_OFF 广播；

     5. PowerManagerService 还提供了一个 preventScreenOn() 方法用于切换页面时阻止屏幕点亮(比如启动 Activity 时突然来电)；

     6. 根据 reallyTurnScreenOn 判断是否需要点亮屏幕，并通知 BatteryStatsService 做电量统计；

     7. 更新键盘灯和按键灯状态；

     8. 当 WakeLock 标志和 PARTIAL_WAKE_LOCK (只有 CPU 唤醒) 有关时，仅简单调用 Power.acquireWakeLock()；

BatteryService初始化：

1. 创建 Led 对象，用于控制提示灯；获取 BatteryStatsService 对象；

2. 读取三个阈值：mCriticalBatteryLevel(电量低于该值会关机)、mLowBatteryWarningLevel(电量低于该值会警告)、mLowBatteryCloseWarningLevel(电量高于该值停止提示);

3. 启动 mPowerSupplyOberver，监听 power_supply 信息；

4. 如果 /sys/devices/virtual/switch/invalid_charger/state 文件存在，启动 mInvalidChargerObserver；

5. 调用 update() 查询 HAL 层电池信息：

   1. 通过 JNI 设置 Java 层的 temp 文件路径等变量；

   2. 通过文件读取电池温度、电压、电量等信息，并通过 JNI 写入 Java 层；

   3. 调用 BatteryStatsService.setBatteryState() 设置电池状态；

   4. 如果电量不够或电池过热，弹窗提示；

   5.记录信息到日志文件；发送低电广播(如果需要)；更新 LED 灯状态；

BatteryStatsService:

• 与其他系统服务不同，BatteryStatsService 是在 ActivityManagerService 中创建和注册的：

  1. 创建 BatteryStatsService 对象；

  2. 调用 BatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked() 和 BatteryStatsService.getActiveStatistics().writeAsyncLocked() 操作日志文件；

  3. 调用 BatteryStatsService.getActiveStatistics().setCallback() 设置回调，该回调也用于信息统计；

  4. 调用 BatteryStatsService.publish() 注册到 ServiceManager，并从 /frameworks/base/core/res/res/xml/power_profile.xml 文件读取相关参数，该文件定义了和硬件相关的各种操作的耗电情况(以 mA.h 为单位)；

• BatteryStatsService 内部通过成员变量 mStats 指向其子类 BatteryStatsImpl 对象，它实现了 Parcelable 接口；

• getStatistics() 方法：

  1. 检查调用进程是否有 BATTERY_STATS 权限；

  2. 将 BatteryStatsImpl 信息写入 Parcel 包，序列化为一个 buffer，通过 Binder 传递；

• BatteryStatus.Uid 家族:

  1. 在 Android 4.0 中，和进程相关的用电统计并非以 pid 划分，而是 uid；

  2. Wakelock 用于统计该 Uid 对应进程使用 WakeLock 的用电情况；

  3. Proc 用于统计 Uid 中某个进程的用电情况；

  4. Pkg 用于统计某个特定 Package 用电情况，其内部类 Serv 用于统计该 Package 下 Service 用电情况；

  5. Sensor 用于统计传感器用电情况；

BatteryStatsImpl:

• BatteryStatsImpl 实现了 StopwatchTimer、SamplingTimer、Counter、SamplingCounter 等用于电量统计的测量工具类；

• BatteryStatsImpl 还定义了一个 Unpluggable 接口用于统计电量，比如 USB 连接时调用 plug()，断开时调用 unplug()；

• 构造方法：

  1. 创建 JournaledFile 日志文件对象，内部包含原始文件和临时文件，双备份防止读写过程中信息丢失或出错；

  2. 创建 Handler 对象和 StopwatchTimer、Counter 等对象；

  3. 调用 initTimes() 初始化统计时间，注意系统时间分为 uptime 和 realtime，二者都从系统启动开始算，但 uptime 不包括休眠时间；

  4. 调用 initDischarge() 初始化和电池 level 相关的变量；

  5. 调用 clearHistoryLocked() 删除用电统计历史记录；

• setBatteryState():

  1. 判断是否为电池供电状态是否变化，如果变化(USB 插拔)，调用 setOnBatteryLocked()；

  2. 如果供电状态未变化，判断电池信息是否变化(电量电压等)，如果变化则调用 addHistoryRecordLocked() 添加一次历史记录；

• setOnBatteryLocked():

  1. 发送消息给 Handler，将在内部调用 ActivityManagerService 设置的回调函数；

  2. 如果是电池供电，在满足条件的情况下会清空电量统计数据；

  3. 读取 /proc/wakelock 文件；

  4. 调用 addHistoryRecordLocked() 添加一次历史记录；

  5. 记录时间和电量；

• noteScrrenOnLocked():

  1. 调用 addHistoryRecordLocked() 添加一次历史记录；

  2. 启动 StopwatchTimer；

  3. 调用 noteStartWakeLocked() 更新 WakeLock 用电统计；

  4. 调用 updateDischargeScreenLevelLocked() 更新电池 Level；

• noteUserActivity():

  1. 调用 getUidStatsLocked() 获得 Uid 对象，并调用其 noteUserActivityLocked();

  2. 内部定义了一个七元 Counter 数组 mUserActivityCounters，对应其中不同的事件类型；

  3. 调用对应 type 的 Counter.stepAtomic() 使计数器加一；

StopwatchTimer:

• 构造方法会传入一个 ArrayList<Unpluggable> 类型的 mUnpluggables 参数；

• 调用 startRunningLocked() 开始统计，主要是读取电池总的使用时间、计数控制；

• 调用 stopRunningLocked() 结束统计，主要是统计此次启动/停止周期的时间、计数控制；

参考：

《深入理解 Android: 卷 II》