魅族工程师讲堂 | Android 通话应用设计

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了魅族工程师讲堂 | Android 通话应用设计相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

目录

一、背景

二、应用框架设计

三、常驻进程开机唤醒

    1. Phone进程

    2. TelecomServer进程

四、应用间进程交互

    1. 进程交互方式

    2. Binder交互过程

五、通话流程

    1. 拨号流程

    4. 来电流程

六、主要设计模式

    1. 命令模式+观察者模式的复合使用

    2. MVP模式

    3. 状态机


背景


以下内容基于android N code。


本文会从应用框架、流程、设计模式几个方面,讲解Android手机中语音通话的应用层设计。

应用框架设计



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分为应用层、框架层(framework层,简称fw)、RIL(Radio Interface Layer)、modem。


应用层:

app应用,包括Dialer.apk、TeleService.apk、Telecom.apk、InCallUI.apk。其中其中Dialer.apk跑在com.android.dialer进程中,TeleService.apk跑在常驻进程com.android.phone进程中,Telecom.apk跑在system进程中、InCallUI.apk跑在com.android.incallui进程中。


框架层:

包括telephony fw、telecom fw。Code分别位于frameworks/opt/telephony、frameworks/base/telecomm。


RIL:

位于User Libraries层中的HAL层,提供AP(Application Processor)和BP( Baseband Processor)之间的通信功能。RIL通常分为RILJ、RILC,RILJ即为java的RIL.java,code位于框架层,RILC才是真正的RIL层。Android的RIL驱动模块,在hardware/ril目录下,一共分rild,libril.so以及librefrence_ril.so三个部分。


Modem:位于BP,负责实际的无线通信能力处理

 

常驻进程开机唤醒


Phone进程


phone进程是常驻进程,它的唤醒过程如下:


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在TeleService app code的AndroidManifest.xml中,application的属性配置了android:persistent=”true”和android:directBootAware=”true”。系统开机时,如果没有解锁,SystemServer会唤醒所有在AndroidManifest中配置了persistent=“true”且设置了directBootAware=”true”的应用,解锁后再唤醒persistent为true但是unaware的应用。

在TeleService app起来后会把PhoneInterfaceManager这个phone service加入到ServiceManager中。应用可以通过TelephonyManager.java中封装好的接口调用里面的方法。


TelecomServer进程


telecom app模块由于跑在system进程中,也会一开机就被唤醒。各个应用可以调用的TelecomManager的server端TelecomService也会在同一时间加入ServiceManager的services里。过程如下:


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其时序图如下:


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ContextImpl会保存一份system services的缓存,应用可以通过Context#getSystemService(name)来获取这些system service如TelecomService等,其具体添加和获取过程如下图:


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应用间进程交互


进程交互方式


通话过程是一个多进程交互的过程,主要进程有dialer进程、phone进程、telecom进程(system)、incallui进程、audio进程。其中:


dialer进程:负责拨号。

telecom进程(system进程,本文为了描述称为telecom进程):负责逻辑控制,是沟通各个进程交互的桥梁。

incallui进程:负责通话界面显示。

audio进程:负责通话声音的传输。


上面五个进程间通信都是通过Binder,只有phone进程和RIL间的交互是通过socket,如下图:


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Binder交互过程


各进程间主要通过aidl进行交互,其中telecom进程维护向系统注册了的TelecomService,audio进程维护了向系统注册了的Audioservice,其它进程可以通过TelecomManager.java和AudioManager.java封装好的接口和它们交互。


下图描述了实现各进程交互的aidl:


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而它们实际的交互过程如下图:


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可以看到:拨号和来电都是dialer和phone进程调用TelecomManager的方法最后由位于telecom进程的TelecomService来实现。


Telecom进程分别通过IConnectionService.aidl和IInCallService.aidl来控制phone进程和Incallui进程。而phone进程和Incallui进程通过IConnectionServiceAdapter.aidl和IInCallAdapter.aidl来通知telecom进程需要变更。


通话流程



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用户的操作是通过APP->FW->RIL->Modem向下传,而网络消息是通过Modem->RIL->FW->APP向上传。除了分层结构外比较主要就是进程间交互,上面有讨论,下面将不再重复。


在分析具体流程之前,先介绍一下里面的主要结构和容易混淆的概念。


拨号流程


拨号是从上往下,即从APP到FW到RIL再到Modem。


如下图:

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拨号盘通过TelecomManager的接口拨号,telecom一边向phone进程请求拨号,一边通知incallui显示拨号界面。




如下图:

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开机时,Phone进程起来,PhoneFactory会构建Phone和其对应的RILJ,Phone会构建其对应的CallTracker,CallTracker会向RILJ注册call状态变更的监听,RILJ通过Socket向RILC注册监听。拨号成功或者来电后Telephony会构建一个封装了telephony fw Connection的TeleponyConnection,它在构建时会向Phone注册Call状态变更,所以只要网络端返回状态更新就可以从底层一直通知到应用层的phone进程,再通过AIDL跨进程更新到telecom进程,telecom再通知incallui更新界面。




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来电流程


来电和状态更新相比的不同点就是多了注册来电消息接收的过程,注册监听后通过观察者模式从下而上通知到应用来电。下面这张图就是描述注册来电消息的流程:


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开机后phone进程起来会根据手机的待机模式构建Phone,每个Phone会创建一个处理关于语音通话的对象GsmCdmaCallTracker,CallTracker会向RILJ注册通话状态变化的监听,RILJ会通用Socket向RIL层注册监听。而当Telephony APP监听到sim卡可用时会向该卡的Phone注册来电监听。这样Modem收到来电消息传到RIL到RILJ后,RILJ会通知CallTracker,CallTracker再通知监听它的Phone的监听者。


主要设计模式


Android源码中运用了很多设计模式使整个系统设计很良好也很美观,如上面介绍流程时频繁涉及到的观察者模式。下面介绍几种通话模块中运用比较典型的设计模式。


命令模式+观察者模式的复合使用


Call状态的各种变更都是通过观察者模式来实现,而telephony fw通过RIL向modem下发拨号接听等命令是通过命令模式来实现,下面介绍一下这两种模式的复合使用。


先看图:


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其中把一个Phone的所有操作,如拨号、接听等封装成一个Command,通过CallTracker这个Invoker去调用Command中的方法执行如dial()、accept()。Command执行的结果返回给Receiver RegistrantList。RegistrantList再通知向它注册过的接收者(RegistrantList是Android封装好的观察者模式Subject的实现,具体就不介绍了)。


MVP模式


Incallui通话界面的实现是典型的MVP模式,先看其类结构图,如下:


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这个实现中叠用了两层MVP设计:


外面的一层:

InCallPresenter为P,CallList为M,里面的一层结构MVP做为V。当CallList有数据发生变化时通知InCallPresenter,InCallPresenter再通知View去更新。


里面一层:

P根据显示内容的不同分为CallCardPresenter、CallButtonPresenter、AnswerPresenter、DialpadPresenter、VideoCallPresenter五部分,它们分别对应的view为xxxFragment,而M部分则是Call和TelecomAdapter,实际上是telecom fw的Call,上图为了简单只画了Call。当Call有更新时通知xxxPresenter更新View xxxFragment,当xxxFragment有用户操作时通过其对应的xxxPresenter更新Call。

 

下面简述第二层MVP模式中每一个MVP的功能:


CallCardPresenter和CallCardFragment:


CallButtonPresenter和CallButtonFragment:

控制通话界面用户可以点击的功能button的显示和交互,如静音、扬声器、dtmf盘等。


AnswerPresenter和AnsewrFragment:控制来电动画和操作的显示。


DialpadPresenter和DialpadFragment:控制dtmf内容的显示和用户点击数字的操作。


VideoCallPresenter和VideoCallFragment:

控制视频通话界面本机图像窗口和对端图像窗口的显示。


状态机


Telecom app中控制音频和audio交互的过程是通过状态机StateMachine来实现的,分为CallAudioModeStateMacine和CallAudioRouteStateMachine。


CallAudioModeStateMacine:

主要功能是向AudioManager发送setMode请求,即设置声音模式为normal还是ringtone还是incall。语音通话中只有设置了声音模式为incall后,通话中才能听到对方的声音,本机的声音也才能传输到对端。网络通话则设置声音模式为commnication。


CallAudioRouteStateMachine:

主要功能是控制通话过程中对端声音在本机的播放方式,如听筒、耳机、扬声器、蓝牙等。


1. CallAudioModeStateMachine


先看CallAudioModeStateMachine的状态图,下面的图一张图表示一个状态对外的变更。


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可以看到这个状态机共有5种状态,分别是UnFocusedState、RingingFocusState、SimCallFocusState、OtherFocusState、SimCallFocusState,初始状态为UnFocusedState。


Entry:

表示进入这个状态会做什么操作,比如进入SimCallFocusState会调用AudioManager.setMode(MODE_IN_CALL),而进入UnFocusedState会调用AudioManager.setMode(MODE_NORMAL)。其中进入每个状态都会去setCallAudioRouteFocusState(xxx),这个是触发CallAudioRouteStateMachine状态机状态变更的一个重要条件,下面会讲到。


Exit:

表示退出这个状态时会做什么操作,如退出RingingFocusState会停止响铃。


箭头:


2. CallAudioRouteStateMachine


状态图如下,上下滑动查看~


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CallAudioRouteStateMachine总共有9种状态,分成4类:EarpieceRoute、HeadsetRoute、SpeakerRouter、BluetoothRoute。每类Route都有quiescent和active两种状态,BluetoothRoute多了ringing的状态。


初始状态都是quiescent route,具体类别根据当前手机所连设备来确定。如果当前手机蓝牙可用,初始状态为QuiescentBluetoothRoute,如果当前手机蓝牙不可用但有耳机插入则为QuiescentHeadsetRoute,否则为QuiescentEarpieceRoute。


当quiescent状态收到CallAudioModeStateMachine发送过来的ACTIVE_FOCUS或RINGING_FOCUS时转换到其对应的active状态或ringing状态,具体看上面的状态图。进入active route时会根据当前的状态来处理speaker bluetooth的开关和前前的audio state。比如进入ActiveEarpieceRoute时会关掉speaker和bluetooth,audio state切为ROUTE_EARPIECE,进入ActiveSpeakerRoute时会打开speaker关掉bluetooth,audio state切为ROUTE_SPEAKER。




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