Gears Android WIFI/基站定位源代码分析

Gears Android WIFI/基站定位源代码分析

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

Broncho A1还不支持基站和WIFI定位，Android的老版本里是有NetworkLocationProvider的，它实现了基站和WIFI定位，但从 android 1.5之后就被移除了。本来想在broncho A1里自己实现NetworkLocationProvider的，但一直没有时间去研究。我知道 gears(http://code.google.com/p/gears/)是有提供类似的功能，昨天研究了一下Gears的代码，看能不能移植到 android中来。

1.下载源代码
svn checkout http://gears.googlecode.com/svn/trunk/ gears-read-only

定位相关的源代码在gears/geolocation目录中。

2.关注android平台中的基站位置变化。

JAVA类AndroidRadioDataProvider是PhoneStateListener的子类，用来监听Android电话的状态变化。当服务状态、信号强度和基站变化时，就会用下面代码获取小区信息：

RadioData radioData = new RadioData();
GsmCellLocation gsmCellLocation = (GsmCellLocation) cellLocation;

// Extract the cell id, LAC, and signal strength.
radioData.cellId = gsmCellLocation.getCid();
radioData.locationAreaCode = gsmCellLocation.getLac();
radioData.signalStrength = signalStrength;

// Extract the home MCC and home MNC.
String operator = telephonyManager.getSimOperator();
radioData.setMobileCodes(operator, true);

if (serviceState != null) {
// Extract the carrier name.
radioData.carrierName = serviceState.getOperatorAlphaLong();

// Extract the MCC and MNC.
operator = serviceState.getOperatorNumeric();
radioData.setMobileCodes(operator, false);
}

// Finally get the radio type.
int type = telephonyManager.getNetworkType();
if (type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_UMTS) {
radioData.radioType = RADIO_TYPE_WCDMA;
} else if (type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_GPRS
|| type == TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EDGE) {
radioData.radioType = RADIO_TYPE_GSM;
}

然后调用用C代码实现的onUpdateAvailable函数。

2.Native函数onUpdateAvailable是在radio_data_provider_android.cc里实现的。

声明Native函数

JNINativeMethod AndroidRadioDataProvider::native_methods_[] = {
{"onUpdateAvailable",
"(L" GEARS_JAVA_PACKAGE "/AndroidRadioDataProvider$RadioData;J)V",
reinterpret_cast<void*>(AndroidRadioDataProvider::OnUpdateAvailable)
},
};

JNI调用好像只能调用静态成员函数，把对象本身用一个参数传进来，然后再调用对象的成员函数。

void AndroidRadioDataProvider::OnUpdateAvailable(JNIEnv* env,
jclass cls,
jobject radio_data,
jlong self) {
assert(radio_data);
assert(self);
AndroidRadioDataProvider *self_ptr =
reinterpret_cast<AndroidRadioDataProvider*>(self);
RadioData new_radio_data;
if (InitFromJavaRadioData(env, radio_data, &new_radio_data)) {
self_ptr->NewRadioDataAvailable(&new_radio_data);
}
}

先判断基站信息有没有变化，如果有变化则通知相关的监听者。

void AndroidRadioDataProvider::NewRadioDataAvailable(
RadioData* new_radio_data) {
bool is_update_available = false;
data_mutex_.Lock();
if (new_radio_data && !radio_data_.Matches(*new_radio_data)) {
radio_data_ = *new_radio_data;
is_update_available = true;
}
// Avoid holding the mutex locked while notifying observers.
data_mutex_.Unlock();

if (is_update_available) {
NotifyListeners();
}
}

接下来的过程，基站定位和WIFI定位是一样的，后面我们再来介绍。下面我们先看WIFI定位。

3.关注android平台中的WIFI变化。

JAVA类AndroidWifiDataProvider扩展了BroadcastReceiver类，它关注WIFI扫描结果:

IntentFilter filter = new IntentFilter();
filter.addAction(mWifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION);
mContext.registerReceiver(this, filter, null, handler);

当收到WIFI扫描结果后，调用Native函数onUpdateAvailable，并把WIFI的扫描结果传递过去。

public void onReceive(Context context, Intent intent) {
if (intent.getAction().equals(
mWifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION)) {
if (Config.LOGV) {
Log.v(TAG, "Wifi scan resulst available");
}
onUpdateAvailable(mWifiManager.getScanResults(), mNativeObject);
}
}

4.Native函数onUpdateAvailable是在wifi_data_provider_android.cc里实现的。

JNINativeMethod AndroidWifiDataProvider::native_methods_[] = {
{"onUpdateAvailable",
"(Ljava/util/List;J)V",
reinterpret_cast<void*>(AndroidWifiDataProvider::OnUpdateAvailable)
},
};

void AndroidWifiDataProvider::OnUpdateAvailable(JNIEnv* /* env */,
jclass /* cls */,
jobject wifi_data,
jlong self) {
assert(self);
AndroidWifiDataProvider *self_ptr =
reinterpret_cast<AndroidWifiDataProvider*>(self);
WifiData new_wifi_data;
if (wifi_data) {
InitFromJava(wifi_data, &new_wifi_data);
}
// We notify regardless of whether new_wifi_data is empty
// or not. The arbitrator will decide what to do with an empty
// WifiData object.
self_ptr->NewWifiDataAvailable(&new_wifi_data);
}

void AndroidWifiDataProvider::NewWifiDataAvailable(WifiData* new_wifi_data) {
assert(supported_);
assert(new_wifi_data);
bool is_update_available = false;
data_mutex_.Lock();
is_update_available = wifi_data_.DiffersSignificantly(*new_wifi_data);
wifi_data_ = *new_wifi_data;
// Avoid holding the mutex locked while notifying observers.
data_mutex_.Unlock();

if (is_update_available) {
is_first_scan_complete_ = true;
NotifyListeners();
}

#if USING_CCTESTS
// This is needed for running the WiFi test on the emulator.
// See wifi_data_provider_android.h for details.
if (!first_callback_made_ && wifi_data_.access_point_data.empty()) {
first_callback_made_ = true;
NotifyListeners();
}
#endif
}

从以上代码可以看出，WIFI定位和基站定位的逻辑差不多，只是前者获取的WIFI的扫描结果，而后者获取的基站信息。后面代码的基本上就统一起来了，接下来我们继续看。

5.把变化(WIFI/基站）通知给相应的监听者。

AndroidWifiDataProvider和AndroidRadioDataProvider都是继承了DeviceDataProviderImplBase，DeviceDataProviderImplBase的主要功能就是管理所有Listeners。

static DeviceDataProvider *Register(ListenerInterface *listener) {
MutexLock mutex(&instance_mutex_);
if (!instance_) {
instance_ = new DeviceDataProvider();
}
assert(instance_);
instance_->Ref();
instance_->AddListener(listener);
return instance_;
}

static bool Unregister(ListenerInterface *listener) {
MutexLock mutex(&instance_mutex_);
if (!instance_->RemoveListener(listener)) {
return false;
}
if (instance_->Unref()) {
delete instance_;
instance_ = NULL;
}
return true;
}

6.谁在监听变化(WIFI/基站）

NetworkLocationProvider在监听变化(WIFI/基站）:

radio_data_provider_ = RadioDataProvider::Register(this);
wifi_data_provider_ = WifiDataProvider::Register(this);

当有变化时，会调用函数DeviceDataUpdateAvailable：

// DeviceDataProviderInterface::ListenerInterface implementation.
void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailable(
RadioDataProvider *provider) {
MutexLock lock(&data_mutex_);
assert(provider == radio_data_provider_);
is_radio_data_complete_ = radio_data_provider_->GetData(&radio_data_);

DeviceDataUpdateAvailableImpl();
}

void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailable(
WifiDataProvider *provider) {
assert(provider == wifi_data_provider_);
MutexLock lock(&data_mutex_);
is_wifi_data_complete_ = wifi_data_provider_->GetData(&wifi_data_);

DeviceDataUpdateAvailableImpl();
}

无论是WIFI还是基站变化，最后都会调用DeviceDataUpdateAvailableImpl：

void NetworkLocationProvider::DeviceDataUpdateAvailableImpl() {
timestamp_ = GetCurrentTimeMillis();

// Signal to the worker thread that new data is available.
is_new_data_available_ = true;
thread_notification_event_.Signal();
}

这里面只是发了一个signal，通知另外一个线程去处理。

7.谁在等待thread_notification_event_

线程函数NetworkLocationProvider::Run在一个循环中等待thread_notification_event，当有变化(WIFI/基站）时，就准备请求服务器查询位置。

先等待：

if (remaining_time > 0) {
thread_notification_event_.WaitWithTimeout(
static_cast<int>(remaining_time));
} else {
thread_notification_event_.Wait();
}

准备请求：

if (make_request) {
MakeRequest();
remaining_time = 1;
}

再来看MakeRequest的实现：

先从cache中查找位置：

const Position *cached_position =
position_cache_->FindPosition(radio_data_, wifi_data_);
data_mutex_.Unlock();
if (cached_position) {
assert(cached_position->IsGoodFix());
// Record the position and update its timestamp.
position_mutex_.Lock();
position_ = *cached_position;
position_.timestamp = timestamp_;
position_mutex_.Unlock();

// Let listeners know that we now have a position available.
UpdateListeners();
return true;
}

如果找不到，再做实际的请求

return request_->MakeRequest(access_token,
radio_data_,
wifi_data_,
request_address_,
address_language_,
kBadLatLng, // We don't have a position to pass
kBadLatLng, // to the server.
timestamp_);

7.客户端协议包装

前面的request_是NetworkLocationRequest实例，先看MakeRequest的实现：

先对参数进行打包：

if (!FormRequestBody(host_name_, access_token, radio_data, wifi_data,
request_address, address_language, latitude, longitude,
is_reverse_geocode_, &post_body_)) {
return false;
}

通知负责收发的线程

thread_event_.Signal();

8.负责收发的线程

void NetworkLocationRequest::Run() {
while (true) {
thread_event_.Wait();
if (is_shutting_down_) {
break;
}
MakeRequestImpl();
}
}

void NetworkLocationRequest::MakeRequestImpl() {
WebCacheDB::PayloadInfo payload;

把打包好的数据通过HTTP请求，发送给服务器

scoped_refptr<BlobInterface> payload_data;
bool result = HttpPost(url_.c_str(),
false, // Not capturing, so follow redirects
NULL, // reason_header_value
HttpConstants::kMimeApplicationJson, // Content-Type
NULL, // mod_since_date
NULL, // required_cookie
true, // disable_browser_cookies
post_body_.get(),
&payload,
&payload_data,
NULL, // was_redirected
NULL, // full_redirect_url
NULL); // error_message

MutexLock lock(&is_processing_response_mutex_);
// is_aborted_ may be true even if HttpPost succeeded.
if (is_aborted_) {
LOG(("NetworkLocationRequest::Run() : HttpPost request was cancelled./n"));
return;
}
if (listener_) {
Position position;
std::string response_body;
if (result) {
// If HttpPost succeeded, payload_data is guaranteed to be non-NULL.
assert(payload_data.get());
if (!payload_data->Length() ||
!BlobToString(payload_data.get(), &response_body)) {
LOG(("NetworkLocationRequest::Run() : Failed to get response body./n"));
}
}

解析出位置信息

std::string16 access_token;
GetLocationFromResponse(result, payload.status_code, response_body,
timestamp_, url_, is_reverse_geocode_,
&position, &access_token);

通知位置信息的监听者。

bool server_error =
!result || (payload.status_code >= 500 && payload.status_code < 600);
listener_->LocationResponseAvailable(position, server_error, access_token);
}
}

有人会问，请求是发哪个服务器的？当然是google了，缺省的URL是：

static const char16 *kDefaultLocationProviderUrl =
STRING16(L"https://www.google.com/loc/json");

回过头来，我们再总结一下：

1.WIFI和基站定位过程如下：


2.NetworkLocationProvider和NetworkLocationRequest各有一个线程来异步处理请求。

3.这里的NetworkLocationProvider与android中的NetworkLocationProvider并不是同一个东西，这里是给gears用的，要在android的google map中使用，还得包装成android中的NetworkLocationProvider的接口。

4.WIFI和基站定位与平台无关，只要你能拿到WIFI扫描结果或基站信息，而且能访问google的定位服务器，不管你是Android平台，Windows Mobile平台还是传统的feature phone，你都可以实现WIFI和基站定位。

附: WIFI和基站定位原理

无论是WIFI的接入点，还是移动网络的基站设备，它们的位置基本上都是固定的。设备端(如手机）可以找到它们的ID，现在的问题就是如何通过这些ID找到对应的位置。网上的流行的说法是开车把所有每个位置都跑一遍，把这些设备的位置与GPS测试的位置关联起来。

参考资料：
Gears: http://gears.googlecode.com/
Google 地图 API: http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/maps/documentation/reference.html
wifi定位技术: http://blog.csdn.net/NewMap/archive/2009/03/17/3999337.aspx