Wifi流程機制分析：WiFi的啟動
Wifi流程機制分析：WiFi的啟動
現如今無論是物聯網時代的大發展還是5G的快速到來，WiFi因為其不可替代的重要性在這個時代中成了不可或缺的角色，現在去談光聯網這些還只是概念性的機制可能還為時尚早，所以在這些流行性時代前沿技術來臨前，好好了解下WiFi的流程機制就顯得尤為重要。考慮到網路上如今對於WiFi的講解的文章過少，或者已經被時代拋棄了，所以秉著學習至上的原則，如果你想和我一起學習和了解WiFi機制，這系列文章或許就可能幫的到你。
注意本文是基於Android SDK28原始碼對WiFi整個流程機制進行分析，當然除了原始碼也會有其他方式講解，且本文是以Android系統為整體分析流程。因為涉及到WiFi整體，篇幅過長，所以會就內容進行分章講解。
WiFi簡述
眾所周知，WiFi是一種將有線訊號轉為無線電波訊號的無線保真技術，是基於IEEE 802.11標準的一種無線技術，在我們現代生活中可謂舉足輕重，但在Android開發中，我們常常通過WiFi的ScanResult類來進行WiFi的開發，下面簡單介紹一下該類的一些重要成員，以便我們更好的描述和開發WiFi。
在1999年IEEE官方定義802.11標準的時候，IEEE選擇並認定了CSIRO發明的無線網技術是世界上最好的無線網技術，因此CSIRO的無線網技術標準，就成為了2010年Wi-Fi的核心技術標準。
| 成員名 | 型別 | 描述 |
|---|---|---|
| BSSID | String | 存取點的MAC地址，可以做wifi的唯一標識 |
| SSID | String | 存取點的網路名稱，有可能會重名 |
| capabilities | String | 描述了接入點所支援的身份驗證、金鑰管理和加密方案。可根據該欄位判斷wifi是否已進行加密 |
| level | int | 檢測到的訊號強度，單位是dBm，也稱作RSSI，常以負數存在 |
| frenquency | int | 使用者端與接入點通訊的通道頻率,單位是MHz |
WifiManager的獲取
本篇文章將從wifi的啟動前類的建立，範例獲取，包括啟動流程等方面對WiFi進行一系列分析。
首先，如果我們想要啟動WiFi就不得不借助WifiManager這個類來進行，WifiManager通過Binder等機制和framework層及驅動層進行通訊回撥，可藉助它來實現很多我們想要的基本功能，包括WiFi的啟動，連線(隱藏方法)，掃描，WiFi列表的獲取等等都可以通過該類進行呼叫。那麼在進行器內部函數呼叫前，因為要建立IBinder，所以我們需要先通過建立Service的方式拿到WiFiManager的範例類。
呼叫方式如下：
WifiManager wifiManager=(WifiManager)context.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
呼叫流程簡述如下：
為了不讓各位有很多疑惑，下面我補充一下這樣為什麼就能獲取到WiFiManager範例的過程，和WiFi啟動的關聯性不大，其主要目的是建立和WiFi底層通訊的Service。
getSystemService #Context & #ContextImpl
首先自然是通過context執行getSystemService方法,該方法進行外包裝返回內部通過傳進去的 Service 。
//獲取Service抽象方法
//#Context
public abstract @Nullable Object getSystemService(@ServiceName @NonNull String name);
//#ContextImpl
//通過SystemServiceRegistry進行獲取系統服務
@Override
public Object getSystemService(String name) {
return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}
getSystemService #SystemServiceRegistry
SystemServiceRegistry是負責註冊和獲取系統服務的一個類，我們可以通過該類進行系統服務的獲取，和註冊（私有方法）。當然很多預設的系統服務已經在該類裡註冊好了。並且傳入ConnectivityThread裡的Loop單例以做迴圈執行。最後返回根據這些傳參得到的一個WiFiManager範例，因為IWifiManager是系統framework隱藏了的一個介面類，所以我們不能在外面建立，需要借用SystemServiceRegistry進行註冊和獲取，獲取的話在getSystemService(ContextImpl ctx, String name)方法裡就直接可以通過SYSTEM_SERVICE_FETCHERS（一個HashMap）來獲取得到。
//通過service name獲取範例物件
public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
ServiceFetcher<?> fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
}
//在Context中靜態註冊系統服務，僅在靜態初始化期間呼叫此方法
private static <T> void registerService(String serviceName, Class<T> serviceClass,
ServiceFetcher<T> serviceFetcher) {
SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
}
//靜態類內部註冊wifi服務
static{
...
registerService(Context.WIFI_SERVICE, WifiManager.class,
new CachedServiceFetcher<WifiManager>() {
@Override
public WifiManager createService(ContextImpl ctx) throws ServiceNotFoundException {
IBinder b = ServiceManager.getServiceOrThrow(Context.WIFI_SERVICE);
//從快取列表裡或service_manager程序裡進行查詢IBinder
IWifiManager service = IWifiManager.Stub.asInterface(b);
return new WifiManager(ctx.getOuterContext(), service,
ConnectivityThread.getInstanceLooper());
}});
...
}
asInterface #IWifiManager
這裡通過Binder裡的輔助類Stub來進行介面的實現，在此查詢本地是否有實現該介面，如果是同一個執行緒的，則嘗試為此Binder物件檢索介面的本地實現。如果返回null，則需要範例化代理類，這個代理物件中將的方法會通過呼叫transact方法來進行核心態的切換，，簡單來說這裡實現了Binder通訊的使用者端介面的封裝。涉及到Binder機制的問題就不在此細細展開了。
protected private static IWifiManager asInterface(IBinder var0) {
if (var0 == null) {
return null;
} else {
IInterface var1 = var0.queryLocalInterface("android.net.wifi.IWifiManager");
return (IWifiManager)(var1 != null && var1 instanceof IWifiManager ? (IWifiManager)var1 : new IWifiManager.Stub.Proxy(var0));
}
}
WifiManager #WifiManager
到此我們需要知道的一點就是我們想要的wifiManager範例已經在建立相應服務後拿到了。而此處通過傳入服務和執行緒loop等進行範例話，這裡稍微需要注意的是mService,因為是與底層利用Binder通訊的主要方式，所以該類裡會經常見到。
public WifiManager(Context context, IWifiManager service, Looper looper) {
mContext = context;
mService = service;
mLooper = looper;
mTargetSdkVersion = context.getApplicationInfo().targetSdkVersion;
}
Wifi啟動（啟用）
因為我們僅為Android端Nactive的一個處理，所以對底層驅動如何呼叫C語言去進行一個WiFi的啟用和關閉就不拓展了，我們只需要瞭解Android本身的處理機制就行，而對於底層硬體的相關邏輯就簡要概述即可。
WiFi啟動處理流程如下：
在上面我們已經通過系統服務拿到了想要的wifimanager範例，後面可以利用這個範例開始為所欲為了。最開始應該就是需要進行setWifiEnable()也就是開啟WiFi。
wifiManager.setWifiEnabled(true);
使用前需要許可權申請(非隱私許可權，因此不用考慮6.0的動態許可權管理)
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE"/>
<uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE"/>
setWifiEnabled #WifiManager
那麼快快的到我們分析之路吧，首先是啟用或禁用Wi-Fi，下面無非是異常的檢查，進而呼叫之前範例化獲取的mService來進行進一步的啟用。
public boolean setWifiEnabled(boolean enabled) {
try {
return mService.setWifiEnabled(mContext.getOpPackageName(), enabled);
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}
RemoteException是在執行遠端方法呼叫期間可能發生的許多與通訊相關的異常的公共超類。 遠端介面的每個方法（擴充套件java.rmi.Remote的介面）必須在其throws子句中列出RemoteException 。
從版本1.4開始，此異常已經過改進，以符合通用異常鏈機制。 可以在施工時提供並通過公共detail欄位存取的「包裹的遠端異常」現在稱為原因 ，並且可以通過Throwable.getCause()方法以及前述的「遺留欄位」來存取。
setWifiEnabled #IWifiManager
在此處使用者端就要開始自己的通訊表演了，簡單來說就是進行將要傳入的資訊進行序列化（Parcel），然後藉助IBinder和token，對應WiFiServie的token是android.net.wifi.IWifiManager，進行資訊通訊，來實現WiFi的一個啟動，在Binder裡一個Client的基本操作也到此為止了。
public synchronized boolean setWifiEnabled(String var1, boolean var2) throws RemoteException {
Parcel var3 = Parcel.obtain();//建立或獲取Parcel物件，此處是要傳送到目標的編組資料
Parcel var4 = Parcel.obtain();//建立或獲取Parcel物件，此處是要從目標接收的編組資料
boolean var5;
int var14;
label80: {
Throwable var10000;//異常檢測
label84: {
IBinder var12;//負責通訊
boolean var10001;
try {
var3.writeInterfaceToken("android.net.wifi.IWifiManager"); //通訊token
var3.writeString(var1);//寫入的包名
var3.writeInt(var2);//雖然是boolen，以int（0,1）方式寫入
var12 = this.mRemote;
} catch (Throwable var11) {
var10000 = var11;
var10001 = false;
break label84;
}
var5 = false;
label75:
try {
var12.transact(25, var3, var4, 0);//將封裝的資訊進行傳送
var4.readException(); //接收的資訊進行異常檢查
var14 = var4.readInt();
break label80; //通訊完成則打斷80迴圈
} catch (Throwable var10) {
var10000 = var10;
var10001 = false;
break label75;
}
}
Throwable var13 = var10000;
var4.recycle();
var3.recycle();
throw var13;
}
if (var14 != 0) {
var5 = true;
}
var4.recycle();//序列化結束回收
var3.recycle();//序列化結束回收
return var5;//返回通訊結果
}
label標籤用法是為了在多重回圈中方便的使用 break 和coutinue 。
到此我們其實已經完成了Client也就是Android Native上層對WiFi一個啟用控制的流程了，後續至於驅動如何解析我們發出的指令我們就不多加討論，目前關注WiFi的一個大體邏輯即可。