androidPowerManager分析（十分详细）

androidPowerManager分析（⼗分详细）

（原创）android PowerManager分析（⾮常详细）

概述

⼀直以来，电源管理是电⼦产品设计中⾮常重要的环节，也是任何电⼦设备中最为重要的系统模块之⼀，优秀的电源管理⽅案，能够提供持久的续航能⼒，良好的⽤户体验，更能提升电⼦产品的竞争⼒。

移动设备的电量主要由两种元件消耗：CPU和显⽰屏，因此设法降低这两种元件的耗电量就是电源管理的关键，为移动设备设计的CPU ⼤多有两种⼯作频率，为了省电，⼤部分时间内cpu都⼯作在降低频率下，只有进⾏密集计算时，如视频解码才会切换到⾼频状态，⽽显⽰屏省电的⽅法是尽量减少亮屏时间，但是显⽰屏的开关和应⽤有很⼤的关系，因此系统中需要有⼀套机制来控制显⽰屏的开关和亮度，这也是电源管理的主要⼯作。

电源管理架构

Android的电源管理主要是通过wakelock机制来管理系统的状态，整个android电源管理，可以分为四个层次：应⽤接⼝层（PowerManager.java）,Framework层（PowerManagerService.java）,HAL层（Power.c），和内核层（kernel/Power）。

应⽤接⼝层:PowerManager中开放给应⽤⼀系列接⼝，应⽤可以调⽤PM的接⼝申请wakelock，唤醒系统，使系统进⼊睡眠等操作；

挂壁式太阳能热水器Framework层：应⽤调⽤PowerManager开放的接⼝，来对系统进⾏⼀些列的操作是在PowerManagerService中完成

压力维持阀的，PowerManagerService计算系统中和Power相关的计算，是整个电源管理的决策系统。同时协调Power如何与系统其它模块的交互，⽐如亮屏，暗屏，系统睡眠，唤醒等等。

HAL层：该层只有⼀个power.c⽂件，该⽂件通过上层传下来的参数，向/sys/power/wake_lock或者/sys/power/wake_unlock⽂件节点写数据来与kernel进⾏通信，主要功能是申请/释放锁，维持屏幕亮灭

Kernel层：内核层实现电源管理的⽅案主要包含三个部分：

1、Kernel/power/：实现了系统电源管理框架机制。

2、Arch/arm(ormips or powerpc)/mach-XXX/pm.c：实现对特定板的处理器电源管理。

3、drivers/power：是设备电源管理的基础框架，为驱动提供了电源管理接⼝。

Android电源管理框架如下图：

电源管理服务——PowerManagerService

PowerManagerServcie是android系统电源管理的核⼼服务，它在Framework层建⽴起⼀个策略控制⽅案，向下决策HAL层以及kernel层来控制设备待机状态，控制显⽰屏，背光灯，距离传感器，光线传感器等硬件设备的状态。向上提供给应⽤程序相应的操作接⼝，⽐如听⾳乐时持续保持系统唤醒，应⽤通知来临唤醒⼿机屏幕等场景

启动过程

SystemServer在系统启动的时候会启动三类服务：引导关键服务，核⼼服务，其他服务；PowerManagerService是在SystemServer中创建的，并将其作为⼀个系统服务加⼊到ServiceManager中：

mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);

在启动引导关键服务调⽤startBootstrapServices()，其中各种服务都是通过SystemServiceManager中的startService()函数来启动：public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {

final String name = Name();

final T service;

Constructor<T> constructor = Constructor(Context.class);

service = wInstance(mContext);

mServices.add(service);//注册服务到服务列表中去

}

在启动PowerManagerService时，传⼊的参数类是PowerManagerService，在startService()中⾸先调⽤PowerManagerService的构造函数，然后调⽤其onStart()函数

PowerManagerServcie的构造函数：

mHandler = new Looper());

synchronized (mLock) {

mWakeLockSuspendBlocker = createSuspendBlockerLocked("PowerManagerService.WakeLocks");

mDisplaySuspendBlocker = createSuspendBlockerLocked("PowerManagerService.Display");

mDisplaySuspendBlocker.acquire();

mWakefulness = WAKEFULNESS_AWAKE;

nativeInit();

创建⼀个处理消息和发送消息的线程mHandler，并且两种标志flag的wakelock

锁：PowerManagerService.WakeLocks和PowerManagerService.Display，前者是传⼊到底层是控制cpu唤醒状态，后者则是控制屏幕亮灭。在构造函数最后调⽤nativeInit()；在native层初始化相关资源。将mWakefulness 置成WAKEFULNESS_AWAKE状态，mWakefulness 标识系统当前状态共有四种定义：

WAKEFULNESS_ASLEEP：表⽰系统当前处于休眠状态，只能被wakeUp()调⽤唤醒。

WAKEFULNESS_AWAKE：表⽰系统⽬前处于正常运⾏状态。

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WAKEFULNESS_DREAMING：表⽰系统当前正处于屏保的状态。

WAKEFULNESS_DOZING：表⽰系统正处于“doze”状态。这种状态下只有低耗电的“屏保”可以运⾏，其他应⽤进程都被挂起。

在SystemServer中startService中调⽤到PowerManagerService构造函数做完初始化操作之后便会调⽤PowerManagerService的onStart()函数：

publishBinderService(Context.POWER_SERVICE, new BinderService());

publishLocalService(PowerManagerInternal.class, new LocalService());

Onstart完成的⼯作就是将POWER_SERVICE作为Binder的服务端，注册到SystemService中去；将PowerManagerInternal注册到本地服务中，将⾃⼰加到watchdog的监控队列中去；将之前在构造函数中创建的mHandler对象加⼊到watchdog的中，⽤于监视mHandler的looper是否空闲;

系统准备⼯作

SystemServer在调⽤PowerManagerService之后还会调⽤其SystemReady，相当于在系统准备就绪后对PowerManagerService再进⾏⼀些初始化⼯作。SystemReady()⽅法代码如下：

mAppOps = appOps;

mDreamManager = getLocalService(DreamManagerInternal.class);

mDisplayManagerInternal = getLocalService(DisplayManagerInternal.class);

mPolicy = getLocalService(WindowManagerPolicy.class);

mBatteryManagerInternal = getLocalService(BatteryManagerInternal.class);

PowerManager pm = (PowerManager) SystemService(Context.POWER_SERVICE);

mScreenBrightnessSettingMinimum = pm.getMinimumScreenBrightnessSetting();

mScreenBrightnessSettingMaximum = pm.getMaximumScreenBrightnessSetting();

mScreenBrightnessSettingDefault = pm.getDefaultScreenBrightnessSetting();

获取与PowerManager相关的本地服务，⽐如屏保（mDreamManager），屏幕显⽰（mDisplayManagerInternal），窗⼝策略（mPolicy），电池电量（mBatteryManagerInternal）等服务，然后初始化屏幕最⼤亮度，最⼩亮度，和默认亮度；

SensorManager sensorManager = new SystemSensorManager(mContext, Looper());

mBatteryStats = Service();

mNotifier = new MainLooper(), mContext, mBatteryStats,

mAppOps, createSuspendBlockerLocked("PowerManagerService.Broadcasts"),

mPolicy);

mWirelessChargerDetector = new WirelessChargerDetector(sensorManager,

createSuspendBlockerLocked("PowerManagerService.WirelessChargerDetector"), mHandler);

mSettingsObserver = new SettingsObserver(mHandler);

mLightsManager = getLocalService(LightsManager.class);

mAttentionLight = Light(LightsManager.LIGHT_ID_ATTENTION);

创建sensorManager 对象，⽤于与sensor交互，⽐如距离传感器，光线传感器，加速度传感器（doze上使⽤）。获取电池状态服务，和背光服务；

创建mNotifier 对象，在通过mNotifier 发送通知时候，会传⼊底层申请PowerManagerService.Broadcasts的wakelock锁。

创建mSettingsObserver 监听系统设置变化，⽐如亮屏时间，⾃动背光，屏幕亮度，屏保，低电模式等等

总⽽⾔之在SystemReady⽅法中完成的主要⼯作如下：

获取与PowerManagerServcie相关的系统服务以及本地服务；

获取屏幕最⼤，最⼩以及默认亮度值；

创建SensorManager 对象，⽤于和SensorService交互；

创建Notifier对象，⽤于通知系统中电源状态的改变；

创建WirelessChargerDetector对象，⽤于检测⽆线充电的传感器（市⾯上⽀持的⼿机较少）

调⽤DisplayManagerService的initPowerManagement()⽅法来初始化Power显⽰模块。

注册SettingsObserver监听系统设置的变化

PowerManagerServcie的启动初始化过程如下：