PowerManagerService 电源管理架构初识
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了PowerManagerService 电源管理架构初识相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 电源管理架构
PowerManagerService是android系统电源管理的核心服务。
PowerManagerService在Framework层本质为策略控制方案，其作用为：
- 向上提供给应用程序接口，例如音频场景中保持系统唤醒、消息通知中唤醒手机屏幕场景；
- 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；
2. 电源管理的4个层次
- 应用接口层(PowerManager.java)
PowerManager 中开发给应用一系列接口，应用可以调用PM的接口申请wakelock，让系统唤醒或休眠； - Framework层(PowerManagerService.java)
应用调用PowerManager开发的接口的实现方为 PowerManagerService;
PowerManagerService是整个电源管理的决策系统，例如亮灭屏、系统唤醒休眠; - Hal层(Power.c)
该层只有一个power.c文件。通过接受上层参数，向/sys/power/wake_lock或/sys/power/wake_unlock文件节点写数据来与Kernel进行通信。主要功能为申请/释放锁，维持屏幕亮灭; - 内核层(Kernel/Power)
- 实现系统电源管理框架机制：Kernel/power/
- 实现对特定板的处理器电源管理:Arch/arm/match-xxx/pm.c
- 电源驱动为设备电源管理提供基础框架: Drivers/power
3. 电源管理服务 - PowerManagerService
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/power/PowerManagerService.java
负责管理、协调设备电源管理的系统服务之一，设备中常见功能如亮灭屏、亮度调节、低电量模式、保持CPU唤醒都是通过PMS进行协调和处理。
3.1 SystemServer startService PowerManagerService
PowerManagerService 继承SystemSerive即具备生命周期, SystemService系的服务都是在SystemServer中启动、注册到系统服务中，通过Binder和其他组件进行交互
故我们先看下SystemServer的启动流程。
SystemServer.main
->SystemServer.run
->->SystemServer.startBootstrapServices() 启动引导服务
->->->mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class); // 通过Java的newInstance()反射启动电源管理服务，好处是代码很解耦
3.2 PowerManagerService 的构造函数
- 建立Handle: 消息发送与处理
- 2种WakeLock锁，分别为 mWakeLockSuspendBlocker 和 mDisplaySuspendBlocker
a. mDisplaySuspendBlocker： 上层调用，控制屏幕的点亮和息屏
b. mWakeLockSuspendBlocker: 系统内部调用，控制CPU的唤醒
PowerManagerService(Context context, Injector injector)
...
mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,Process.THREAD_PRIORITY_DISPLAY, false /*allowIo*/);
mHandlerThread.start();
mHandler = injector.createHandler(mHandlerThread.getLooper(),new PowerManagerHandlerCallback());
...
// 控制CPU的唤醒
mWakeLockSuspendBlocker =mInjector.createSuspendBlocker(this, "PowerManagerService.WakeLocks");
// 控制屏幕的点亮和息屏
mDisplaySuspendBlocker =mInjector.createSuspendBlocker(this, "PowerManagerService.Display");
...
看到上述的2个锁，让我联系到经常使用的如下Flag
Flag Value CPU Screen Keyboard
PARTIAL_WAKE_LOCK On Off Off 0x00000001 1
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK On Dim Off 0x00000006 6
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK On Bright Off 0x0000000a 10
FULL_WAKE_LOCK On Bright Bright 0x0000001a 26
3.3 PowerManagerService.onStart()
Onstart的作用：
- 将 POWER_SERVICE 注册到 Binder 服务端，这样其他模块就可以通过Binder获取实例。同理当进行本地注册后，只有在Sysem进程才能获得到其实例。
- 设置 Watchdog 监视 PowerManagerService 和 Handler
@Override
public void onStart()
// 其他模块就可以通过Binder获取实例
publishBinderService(Context.POWER_SERVICE, mBinderService, /* allowIsolated= */ false,DUMP_FLAG_PRIORITY_DEFAULT | DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);
// 当进行本地注册后，只有在Sysem进程才能获得到其实例
publishLocalService(PowerManagerInternal.class, mLocalService);
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
Watchdog.getInstance().addThread(mHandler);
3.4 PowerManagerService.systemReady()
systemReady()函数作用：初始化工作，即我们可以看到电源管理策略的需要用的功能初始化。
- 初始化互动屏保
- 初始化屏幕显示管理服务
- 初始化电池管理服务
- 获取屏幕亮度信息
- 获取传感器管理服务
- 初始化电量统计服务
- SettingsProvier监听
- LED指示灯管理服务
- 初始化屏幕显示服务
- 广播相关：电池广播、用户切换广播
- 更新电源相关信息
例如我们在做冻结策略、场景识别策略的ROM定制也大体都是在 systemReady 进行init
public void systemReady(IAppOpsService appOps)
...
mDreamManager = getLocalService(DreamManagerInternal.class); // 1. 初始化互动屏保
mDisplayManagerInternal = getLocalService(DisplayManagerInternal.class);// 2. 初始化屏幕显示管理服务
mBatteryManagerInternal = getLocalService(BatteryManagerInternal.class);// 3. 初始化电池管理服务
SensorManager sensorManager = new SystemSensorManager(mContext, mHandler.getLooper());//5. 获取传感器管理服务
mBatteryStats = BatteryStatsService.getService();//6. 初始化电量统计服务
mLightsManager = getLocalService(LightsManager.class);//8. LED指示灯管理服务
mAttentionLight = mLightsManager.getLight(LightsManager.LIGHT_ID_ATTENTION);//8. LED指示灯管理服务
mDisplayManagerInternal.initPowerManagement(mDisplayPowerCallbacks, mHandler, sensorManager);// 9. 初始化屏幕显示服务
// 整个 PMS 中最重要的方法
updatePowerStateLocked();// 11. 更新电源相关信息
...
总结一下：SystemReady完成的工作主要如下：
- 获取与PowerManangerService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对象用于与SensorService交互
- 创建Notifier对象，用户通知系统电源状态的改变
- 调用DisplayManangerService的initPowerMannagerMent()方法来初始化Power显示模块
- 注册SettingsObserver监听系统设置的变化
3.5 PowerManager 的相关接口
PowerMananger 是PowerManangerService的代理类，PowerMananger向上层应用提供交互的接口。上层调用对应的接口后，具体的工作内容交予PowerManangerService完成。可以重点关注如下接口：
- wakeUp()
hide接口，不开放给应用。作用：强制系统从睡眠状态唤醒。 - gotoSleep()
hide接口，不开放给应用。作用：强制系统进入睡眠状态 - userActivity()
向PowerManagerService报告影响系统休眠的用户活动，重新计算灭屏时间，背光亮度，例如触屏、滑屏、power键等用户行为。 - Wakelock（特别常用）
wakelock是PowerManager的一个内部类，提供了相关的接口来操作wakelock锁。应用层可以使用newWakeLock方法创建wakelock锁，使用acquire()和release()来申请和释放锁。例如如下demo的使用
package com.sufadi.commlib.utils
import android.annotation.SuppressLint
import android.content.Context
import android.os.PowerManager
/*
Flag Value CPU Screen Keyboard
PARTIAL_WAKE_LOCK On Off Off 0x00000001 1
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK On Dim Off 0x00000006 6
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK On Bright Off 0x0000000a 10
FULL_WAKE_LOCK On Bright Bright 0x0000001a 26
*/
object AlertWakeLock
private val TAG = "AlertWakeLock"
private var sCpuWakeLock: PowerManager.WakeLock? = null
@SuppressLint("InvalidWakeLockTag")
internal fun createPartialWakeLock(context: Context): PowerManager.WakeLock?
// 第一步：获取PowerManager的实例
val pm = context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE) as PowerManager ?: return null
// 第二步：调用PowerManager中的newWakeLock方法创建一个WakeLock对象
return pm.newWakeLock(PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK, TAG)
//return pm.newWakeLock(PowerManager.FULL_WAKE_LOCK | PowerManager.ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP | PowerManager.ON_AFTER_RELEASE, TAG);
fun acquireCpuWakeLock(context: Context)
if (sCpuWakeLock != null)
return
sCpuWakeLock = createPartialWakeLock(context)
// 第三步：acquire()获取相应的锁
sCpuWakeLock!!.acquire()
fun releaseCpuLock()
if (sCpuWakeLock != null)
// 最后：release释放
sCpuWakeLock!!.release()
sCpuWakeLock = null
- isDeviceIdleMode
查看是否进入了Doze低功耗模式
Android N DisplayManager服务解析
PowerManagerService：负责协调设备上电源管理功能的服务。
DisplayPowerController：控制屏幕显示相关的电源状态。处理距离传感器、光线传感器和屏幕关闭时的动画等。这个组件在其他电源管理服务中是独立的，也就是说它不会共享任何状态，而只是通过异步回调来通知其他电源管理模块某些状态已经改变。这个类在内部做的一切都是被序列化的，尽管它可能被来自外部的其他线程访问。
DisplayManagerService：它管理显示的整个生命周期，决定怎样基于当前的物理显示设备来配置逻辑显示，并且当状态改变时发生通知给系统和应用。为了发现和配置依附于系统的一系列物理显示设备，DMS依赖于一系列 DisplayAdapter 组件。根据设备的不同分为不同的显示适配器：一个显示适配器用于内置的本地显示器；one for simulated non-functional displays when the system is headless；one for simulated overlay displays used for development；一个用于WiFi显示。通过注册的 DisplayAdapter.Listener ，适配器来和 DMS 异步地交流显示设备的状态。这里有两个主要的原因。 首先它很好的封装了两个类的职责：显示适配器处理各个显示设备，显示管理服务处理全局状态。其次，它消除了异步的查找显示设备时导致的死锁。
DisplayPowerState：控制显示状态。当属性改变的时候，该组件以统一的顺序发生一个回调以应用这些改变。这个组件必须且只能被属于 DPC 的 Looper 线程来创建和访问。
在PMS的systemReady方法中，会初始化各种组件，其中就包括这里的DMI，也就是DisplayManagerInternal，它位于hardware包下，作为显示管理的本地服务借口，而DMS等处于server包下，LocalService就继承于它，而DMS本身继承于SystemService。这SS是运行在系统进程中的用于server的基础类，负责提供了相关的生命周期和回调。
回调到DisplayManagerService LocalService.initPowerManagement
DMS.requestGlobalDisplayStateInternal -> applyGlobalDisplayStateLocked -> updateDisplayStateLocked
LocalDisplayDevice.requestDisplayStateLocked
以下都是在requestDisplayStateLocked返回的Runnable中调用的：
SurfaceControl.setDisplayPowerMode 调到native层
mBacklight.setBrightness
DisplayPowerController
DPC控制屏幕显示相关的电源状态，包括距离传感器和光线传感器等。
这个类比较多庞大，我们逐步来看，首先是构造方法。在这里对它所持有的对象进行了初始化，包括以下内容：
mHandler，内部持有的DisplayControllerHandler，用于分发事件。
mCallbacks，
mBatteryStates，
mSensorManager
mWindowManagerPolicy
mBlanker
调节屏幕电源状态，这里指的是屏幕状态，之后会通过mHandler来发送一条异步的MSG_UPDATE_POWER_STATE消息。
/**
* Requests a new power state.
* The controller makes a copy of the provided object and then
* begins adjusting the power state to match what was requested.
*
* @param request The requested power state.
* @param waitForNegativeProximity If true, issues a request to wait for
* negative proximity before turning the screen back on, assuming the screen
* was turned off by the proximity sensor.
* @return True if display is ready, false if there are important changes that must
* be made asynchronously (such as turning the screen on), in which case the caller
* should grab a wake lock, watch for @link DisplayPowerCallbacks#onStateChanged()
* then try the request again later until the state converges.
*/
public boolean requestPowerState(DisplayPowerRequest request,
boolean waitForNegativeProximity)
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "requestPowerState: "
+ request + ", waitForNegativeProximity=" + waitForNegativeProximity);
synchronized (mLock)
boolean changed = false;
if (waitForNegativeProximity
&& !mPendingWaitForNegativeProximityLocked)
mPendingWaitForNegativeProximityLocked = true;
changed = true;
if (mPendingRequestLocked == null)
mPendingRequestLocked = new DisplayPowerRequest(request);
changed = true;
else if (!mPendingRequestLocked.equals(request))
mPendingRequestLocked.copyFrom(request);
changed = true;
if (changed)
mDisplayReadyLocked = false;
if (changed && !mPendingRequestChangedLocked)
mPendingRequestChangedLocked = true;
sendUpdatePowerStateLocked();
return mDisplayReadyLocked;
接下来就看看对于MSG_UPDATE_POWER_STATE消息是如何处理的，在handler中直接调用了updatePowerState()方法。
initialize() 为默认显示设备初始化电源状态，包括根据屏幕状态和亮度反馈给电源Line 508
根据mPowerRequest.policy来设置state和brightness
对距离传感器做相应的操作
执行屏幕状态变化的动画
息屏时亮度设为BRIGHTNESS_OFF
判断和使用自动亮度
boost这个没有理解，再看看源码，
再分别对自动亮度和手动亮度调节做处理
如果低电量模式开启，在亮度的阀值之上，对亮度进行减半
在屏幕点亮状态或休眠时，animate屏幕亮度。如果是息屏、挂起，或者从VR状态转入转出时，跳过动画。
判断对于新的状态请求，显示设备是否就绪
通知policy屏幕已经点亮，真正执行时在mWindowManagerPolicy.screenTurnedOn()
获取锁、通知状态、释放锁
DisplayPowerState
该组件用于控制显示状态，当属性改变的时候，其以统一的顺序将这些改变回调出去。这个组件只能被DisplayPowerController的Looper线程来创建和访问。
DisplayPowerState主要负责设置屏幕状态和屏幕亮度等。这里的dozing也是一种屏幕状态，它是指在低电量模式下，屏幕的休眠状态，但是此时仍然是亮屏的，这是为了让屏幕在没有发生交互时而显示内容的一种优化（其中又分为DOZE和DOZE_SUSPEND两种状态，后者能够实现always-on等功能）。
/**
* Sets whether the screen is on, off, or dozing.
*/
public void setScreenState(int state)
if (mScreenState != state)
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "setScreenState: state=" + state);
mScreenState = state;
mScreenReady = false;
scheduleScreenUpdate();
/**
* Sets the display brightness.
*
* @param brightness The brightness, ranges from 0 (minimum / off) to 255 (brightest).
*/
public void setScreenBrightness(int brightness)
if (mScreenBrightness != brightness)
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "setScreenBrightness: brightness=" + brightness);
mScreenBrightness = brightness;
if (mScreenState != Display.STATE_OFF)
mScreenReady = false;
scheduleScreenUpdate();
其中最重要的就是这个scheduleScreenUpdate方法，它会去在mPhotonicModulator中异步地设置屏幕状态和亮度。
private final Runnable mScreenUpdateRunnable = new Runnable()
@Override
public void run()
mScreenUpdatePending = false;
int brightness = mScreenState != Display.STATE_OFF
&& mColorFadeLevel > 0f ? mScreenBrightness : 0;
if (mPhotonicModulator.setState(mScreenState, brightness))
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "Screen ready");
mScreenReady = true;
invokeCleanListenerIfNeeded();
else
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "Screen not ready");
;这个PhotonicModulator线程在DPS的构造函数中就已经start了，始终在运行着。那么对于一次setState操作，这个现场里究竟会发生什么呢？
1.在setState之后，该方法就会获取到mLock，这样在run中只会走到for循环里，但不会进到synchronized里面的代码中。
2.在setState中，首先会判断屏幕状态和背光是否发生改变，如果是就继续往下走，将这两个值赋给现场内部的mPending*，这个会在run()中使用。
3.判断状态是否都在改变中，判断完后分别进行赋值，如果不在就调用mLock.notifyAll()通知现场可以进行修改了。然后setState方法返回false，因为还没有设置完毕。
4.此时就轮到run方法中获取mLock了，在这里首先state和backlight会获取到来自setState中存储到线程内的值，如果设置的状态和实际的状态不一样，就不会将InProgress的值设为false，因为现在正是要进行修改。
5.然后就会去调用mBlander去设置屏幕状态和背光。
6.在屏幕状态和背光都设置好之后，因为是run方法，for循环还得继续，此时因为值没有变化，不用修改，所以就会去wait。
public boolean setState(int state, int backlight)
synchronized (mLock)
boolean stateChanged = state != mPendingState;
boolean backlightChanged = backlight != mPendingBacklight;
if (stateChanged || backlightChanged)
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "Requesting new screen state: state="
+ Display.stateToString(state) + ", backlight=" + backlight);
mPendingState = state;
mPendingBacklight = backlight;
boolean changeInProgress = mStateChangeInProgress || mBacklightChangeInProgress;
mStateChangeInProgress = stateChanged;
mBacklightChangeInProgress = backlightChanged;
if (!changeInProgress)
mLock.notifyAll();
return !mStateChangeInProgress;
@Override
public void run()
for (;;)
// Get pending change.
final int state;
final boolean stateChanged;
final int backlight;
final boolean backlightChanged;
synchronized (mLock)
state = mPendingState;
stateChanged = (state != mActualState);
backlight = mPendingBacklight;
backlightChanged = (backlight != mActualBacklight);
if (!stateChanged)
// State changed applied, notify outer class.
postScreenUpdateThreadSafe();
mStateChangeInProgress = false;
if (!backlightChanged)
mBacklightChangeInProgress = false;
if (!stateChanged && !backlightChanged)
try
mLock.wait();
catch (InterruptedException ex)
continue;
mActualState = state;
mActualBacklight = backlight;
// Apply pending change.
if (DEBUG)
Slog.d(TAG, "Updating screen state: state="
+ Display.stateToString(state) + ", backlight=" + backlight);
mBlanker.requestDisplayState(state, backlight);
以上是关于PowerManagerService 电源管理架构初识的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章