Android 时间更新机制之网络更新时间

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综述：Android网络时间更新，大体分两类。1、moderm相关更新，2、网络更新。本次主要介绍网路更新时间，主要涉及到NetworkTimeUpdateService，该类运行在SystemServer（ActivityManagerService）进程中。它有点特殊，从名字来看，其实Service，其实它和WifiService、ConnectivityManagerService等系统Service不同。
SystemServer.java

try {startBootstrapServices();startCoreServices();startOtherServices();} catch (Throwable ex) {Slog.e("System", "******************************************");Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);throw ex;}

startOtherServices方法中，会初始化该类实例：

networkTimeUpdater = new NetworkTimeUpdateService(context);

在ActivityManagerService的systemReady方法中，初始化时间更新环境。

mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {if (networkManagementF != null)       networkManagementF.systemReady();} catch (Throwable e) {reportWtf("making Network Managment Service ready", e);}}
}

涉及代码路径如下：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NetworkTimeUpdateService.java
frameworks/base/core/java/android/util/NtpTrustedTime.java
frameworks/base/core/java/android/net/SntpClient.java

一、NetworkTimeUpdateService实例

public NetworkTimeUpdateService(Context context) {mContext = context;mTime = NtpTrustedTime.getInstance(context);mAlarmManager = (AlarmManager) mContext.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);Intent pollIntent = new Intent(ACTION_POLL, null);mPendingPollIntent = PendingIntent.getBroadcast(mContext, POLL_REQUEST, pollIntent, 0);//时间同步有可能超时，使用该PendingIntent进行（间隔再次发起）时间同步。mPollingIntervalMs = mContext.getResources().getInteger(com.android.internal.R.integer.config_ntpPollingInterval);//10天mPollingIntervalShorterMs = mContext.getResources().getInteger(com.android.internal.R.integer.config_ntpPollingIntervalShorter);//30秒mTryAgainTimesMax = mContext.getResources().getInteger(com.android.internal.R.integer.config_ntpRetry);mTimeErrorThresholdMs = mContext.getResources().getInteger(com.android.internal.R.integer.config_ntpThreshold);mDefaultServer = ((NtpTrustedTime) mTime).getServer();mNtpServers.add(mDefaultServer);for (String str : SERVERLIST){mNtpServers.add(str);}mTryAgainCounter = 0;}

在该构造上，有几个重要的变量：
1、mPollingIntervalMs：多次尝试同步时间无果，10天会再次发起时间同步请求
2、mPollingIntervalShorterMs ：时间同步超时，再次发起时间同步请求。
3、SERVERLIST：时间同步服务器。此处建议多增加几个时间同步服务器，大陆、美国、台湾等多梯度配置。
4、初始化NtpTrustedTime对象。

mTime = NtpTrustedTime.getInstance(context);

一、NetworkTimeUpdateService初始化时间同步环境
开机后，会调用该类的systemRunning方法，在该方法中：

public void systemRunning() {registerForTelephonyIntents();registerForAlarms();registerForConnectivityIntents();HandlerThread thread = new HandlerThread(TAG);thread.start();mHandler = new MyHandler(thread.getLooper());// Check the network time on the new threadmHandler.obtainMessage(EVENT_POLL_NETWORK_TIME).sendToTarget();mSettingsObserver = new SettingsObserver(mHandler, EVENT_AUTO_TIME_CHANGED);mSettingsObserver.observe(mContext);}

1、registerForTelephonyIntents该方法，注册监听来自Telephony Ril相关的广播。此部分会在moderm相关同步时间中介绍。

private void registerForTelephonyIntents() {IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();intentFilter.addAction(TelephonyIntents.ACTION_NETWORK_SET_TIME);intentFilter.addAction(TelephonyIntents.ACTION_NETWORK_SET_TIMEZONE);mContext.registerReceiver(mNitzReceiver, intentFilter);}

2、registerForAlarms此方法，是配合第“一”中介绍的mPendingPollIntent 来工作的，主要作用是构造handler Message并再次发起时间同步请求。
3、registerForConnectivityIntents此方法监听移动数据连接，移动网络连接后，收到信息，发起时间同步请求。此部分会在moderm相关同步时间中介绍。

private void registerForConnectivityIntents() {IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();intentFilter.addAction(ConnectivityManager.CONNECTIVITY_ACTION);mContext.registerReceiver(mConnectivityReceiver, intentFilter);}

4、构建Message，发起时间同步请求。

HandlerThread thread = new HandlerThread(TAG);thread.start();mHandler = new MyHandler(thread.getLooper());// Check the network time on the new threadmHandler.obtainMessage(EVENT_POLL_NETWORK_TIME).sendToTarget();

5、构建监听数据库的Observer，监听来自设置等发起的时间同步请求。在SettingsObserver中构建handler Message请求，发起时间同步。

mSettingsObserver = new SettingsObserver(mHandler, EVENT_AUTO_TIME_CHANGED);mSettingsObserver.observe(mContext);

我们的第二部分，很多地方都会主动或者被动发送Handler Message请求，在我们Handler中，我们是如何处理的那？

三、时间同步请求处理逻辑。
在第二部分，我们讲到了接收的来自Telephony相关的广播，或者数据库变化，我们都会发送Message给Handler，我们的handler是如下处理这些请求的：

private class MyHandler extends Handler {public MyHandler(Looper l) {super(l);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {switch (msg.what) {case EVENT_AUTO_TIME_CHANGED:case EVENT_POLL_NETWORK_TIME:case EVENT_NETWORK_CONNECTED:onPollNetworkTime(msg.what);break;}}}

接收请求类型：EVENT_AUTO_TIME_CHANGED、EVENT_POLL_NETWORK_TIME、
EVENT_NETWORK_CONNECTED，这些请求逻辑，我们都会发起onPollNetworkTime来进行相关逻辑处理。
也就是说，onPollNetworkTime方法就是我们时间同步的主要关注对象。
1、onPollNetworkTime：

private void onPollNetworkTime(int event) {
//1、是否勾选自动同步时间配置// If Automatic time is not set, don't bother.if (!isAutomaticTimeRequested()) return;
//2、mNitzTimeSetTime 来自Moderm，如果当前时间刚通过moderm更新不久，则不进行时间同步。final long refTime = SystemClock.elapsedRealtime();// If NITZ time was received less than mPollingIntervalMs time ago,// no need to sync to NTP.if (mNitzTimeSetTime != NOT_SET && refTime - mNitzTimeSetTime < mPollingIntervalMs) {resetAlarm(mPollingIntervalMs);return;}//3、如果机器刚启动，或者机器运行时间大于mPollingIntervalMs，即10天，或者设置等发起的主动更新时间请求，则发起网络时间同步请求。否则，10天后再进行时间同步。final long currentTime = System.currentTimeMillis();if (DBG) Log.d(TAG, "System time = " + currentTime);// Get the NTP timeif (mLastNtpFetchTime == NOT_SET || refTime >= mLastNtpFetchTime + mPollingIntervalMs|| event == EVENT_AUTO_TIME_CHANGED) {if (DBG) Log.d(TAG, "Before Ntp fetch");
//3.1、是否含有时间缓冲，如无，发起时间同步，// force refresh NTP cache when outdatedif (mTime.getCacheAge() >= mPollingIntervalMs) {//mTime.forceRefresh();int index = mTryAgainCounter % mNtpServers.size();if (DBG) Log.d(TAG, "mTryAgainCounter = " + mTryAgainCounter + ";mNtpServers.size() = " + mNtpServers.size() + ";index = " + index + ";mNtpServers = " + mNtpServers.get(index));//3.1.1、遍历时间服务器，发起时间同步if (mTime instanceof NtpTrustedTime){((NtpTrustedTime) mTime).setServer(mNtpServers.get(index));mTime.forceRefresh();((NtpTrustedTime) mTime).setServer(mDefaultServer);}else{mTime.forceRefresh();}}
//3.2、获取最新同步的时间缓冲数据，如无，则再次发起时间同步，间隔时间为mPollingIntervalShorterMs，即30秒。// only update when NTP time is freshif (mTime.getCacheAge() < mPollingIntervalMs) {final long ntp = mTime.currentTimeMillis();mTryAgainCounter = 0;// If the clock is more than N seconds off or this is the first time it's been// fetched since boot, set the current time.//3.2.1、如果开机第一次同步或者最新时间与当前时间差别超过mTimeErrorThresholdMs即25秒，则进行时间设定。否则认定新同步时间与当前时间差别不大，不覆盖当前时间。if (Math.abs(ntp - currentTime) > mTimeErrorThresholdMs|| mLastNtpFetchTime == NOT_SET) {// Set the system timeif (DBG && mLastNtpFetchTime == NOT_SET&& Math.abs(ntp - currentTime) <= mTimeErrorThresholdMs) {Log.d(TAG, "For initial setup, rtc = " + currentTime);}if (DBG) Log.d(TAG, "Ntp time to be set = " + ntp);// Make sure we don't overflow, since it's going to be converted to an int//3.2.2、设定同步时间if (ntp / 1000 < Integer.MAX_VALUE) {SystemClock.setCurrentTimeMillis(ntp);}} else {if (DBG) Log.d(TAG, "Ntp time is close enough = " + ntp);}mLastNtpFetchTime = SystemClock.elapsedRealtime();} else {// Try again shortly//3.3 如果不大于最大同步次数，30秒后进行时间同步，否则，10天后更新。mTryAgainCounter++;if (mTryAgainTimesMax < 0 || mTryAgainCounter <= mTryAgainTimesMax) {resetAlarm(mPollingIntervalShorterMs);} else {// Try much latermTryAgainCounter = 0;resetAlarm(mPollingIntervalMs);}return;}}//4、如果刚更新时间不久，则10天后再发起时间同步请求。resetAlarm(mPollingIntervalMs);}

四、三中介绍了时间获取的相关逻辑，我们接下来介绍下时间是如何发起同步的，这个方法的主角为：NtpTrustedTime
在该类中通过forceRefresh方法来更新获取服务器时间。

public boolean forceRefresh() {if (mServer == null) {// missing server, so no trusted time availablereturn false;}if (LOGD) Log.d(TAG, "forceRefresh() from cache miss");final SntpClient client = new SntpClient();if (client.requestTime(mServer, (int) mTimeout)) {mHasCache = true;mCachedNtpTime = client.getNtpTime();mCachedNtpElapsedRealtime = client.getNtpTimeReference();mCachedNtpCertainty = client.getRoundTripTime() / 2;return true;} else {return false;}}

在该方法逻辑中，通过SntpClient来封装请求。
SntpClient.java

public boolean requestTime(String host, int timeout) {DatagramSocket socket = null;try {socket = new DatagramSocket();socket.setSoTimeout(timeout);InetAddress address = InetAddress.getByName(host);byte[] buffer = new byte[NTP_PACKET_SIZE];DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, NTP_PORT);// set mode = 3 (client) and version = 3// mode is in low 3 bits of first byte// version is in bits 3-5 of first bytebuffer[0] = NTP_MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);// get current time and write it to the request packetlong requestTime = System.currentTimeMillis();long requestTicks = SystemClock.elapsedRealtime();writeTimeStamp(buffer, TRANSMIT_TIME_OFFSET, requestTime);socket.send(request);// read the responseDatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(response);long responseTicks = SystemClock.elapsedRealtime();long responseTime = requestTime + (responseTicks - requestTicks);// extract the resultslong originateTime = readTimeStamp(buffer, ORIGINATE_TIME_OFFSET);long receiveTime = readTimeStamp(buffer, RECEIVE_TIME_OFFSET);long transmitTime = readTimeStamp(buffer, TRANSMIT_TIME_OFFSET);long roundTripTime = responseTicks - requestTicks - (transmitTime - receiveTime);// receiveTime = originateTime + transit + skew// responseTime = transmitTime + transit - skew// clockOffset = ((receiveTime - originateTime) + (transmitTime - responseTime))/2//             = ((originateTime + transit + skew - originateTime) +//                (transmitTime - (transmitTime + transit - skew)))/2//             = ((transit + skew) + (transmitTime - transmitTime - transit + skew))/2//             = (transit + skew - transit + skew)/2//             = (2 * skew)/2 = skewlong clockOffset = ((receiveTime - originateTime) + (transmitTime - responseTime))/2;// if (false) Log.d(TAG, "round trip: " + roundTripTime + " ms");// if (false) Log.d(TAG, "clock offset: " + clockOffset + " ms");// save our results - use the times on this side of the network latency// (response rather than request time)mNtpTime = responseTime + clockOffset;mNtpTimeReference = responseTicks;mRoundTripTime = roundTripTime;} catch (Exception e) {if (false) Log.d(TAG, "request time failed: " + e);return false;} finally {if (socket != null) {socket.close();}}return true;}

我们传入在NetworkTimeUpdateService传入的服务器地址以及请求超时时间，向host服务器发起请求，并将相应结果按照编解码规则封装进二进制数组。

总结：NetworkTimeUpdateService时间同步，一旦发起成功的时间同步，时间数据会存在内存中，并根据当前机器运行时间来设定最新的时间。

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