Android Framework 电源子系统（04）核心方法updatePowerStateLocked分析-2 循环处理更新显示设备状态

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本章关键点总结 & 说明：

本章节主要关注➕ updatePowerStateLocked 方法中循环处理和更新显示设备状态部分即可。该章节主要是对循环处理部分和更新显示设备状态的流程进行详细解读。

PMS核心方法updatePowerStateLocked

updatePowerStateLocked 方法是整个PMS中的核心方法，它用来更新整个电源状态的改变，并进行重新计算。PMS中使用一个int值mDirty作为标志位判断电源状态是否发生变化，当电源状态发生改变时，如亮灭屏、电池状态改变、暗屏…都会调用该方法，它的代码实现如下：

private void updatePowerStateLocked() {//...Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_POWER, "updatePowerState");try {// 1 更新基本状态// 1.1 更新mIsPowered，mPlugType，mBatteryLevelupdateIsPoweredLocked(mDirty);// 1.2 更新mStayonupdateStayOnLocked(mDirty);updateScreenBrightnessBoostLocked(mDirty);// 2 更新wakefulness和用户活动final long now = SystemClock.uptimeMillis();int dirtyPhase2 = 0;for (;;) {int dirtyPhase1 = mDirty;dirtyPhase2 |= dirtyPhase1;mDirty = 0;// 2.1 得到当前终端整体的信息，保存到mWakeLockSummary变量中updateWakeLockSummaryLocked(dirtyPhase1);// 2.2 根据用户最后的活动来决定当前屏幕的状态updateUserActivitySummaryLocked(now, dirtyPhase1);// 2.3 判定 第二阶段的电源状态更新是否结束if (!updateWakefulnessLocked(dirtyPhase1)) {break;}}// 3 更新显示设备状态boolean displayBecameReady = updateDisplayPowerStateLocked(dirtyPhase2);// 4 更新屏保状态updateDreamLocked(dirtyPhase2, displayBecameReady);// 5 发送通知 并 更新底层wakelock// 5.1 发送通知if (mDisplayReady) {finishWakefulnessChangeLocked();}// 5.2 更新底层wakelockupdateSuspendBlockerLocked();} finally {Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_POWER);}
}

该部分代码共分为5部分，因为篇幅较长，所以拆分成3个章节进行分析。本章节是 2 3部分。

2 循环处理

接下来进入到一个无限的for循环，但循环最多两次就结束。这里关注循环中的三个关键方法：

updateWakeLockSummaryLocked 得到当前终端整体的信息并保存到mWakeLockSummary变量中
updateUserActivitySummaryLocked 根据用户最后的活动来决定当前屏幕的状态
updateWakefulnessLocked 判定第二阶段的电源状态更新是否结束

2.1 updateWakeLockSummaryLocked

该方法根据PMS当前持有的所有WakeLock，得到当前终端整体的信息，保存到mWakeLockSummary变量中，代码如下：

private void updateWakeLockSummaryLocked(int dirty) {//PMS持有的WakeLock发生变化，或者唤醒状态发生变化时，才重新进行更新mWakeLockSummary//如果 调用PMS的acquireWakeLock，就会将dirty的DIRTY_WAKE_LOCKS 置为 1if ((dirty & (DIRTY_WAKE_LOCKS | DIRTY_WAKEFULNESS)) != 0) {mWakeLockSummary = 0;final int numWakeLocks = mWakeLocks.size();for (int i = 0; i < numWakeLocks; i++) {final WakeLock wakeLock = mWakeLocks.get(i);//实现每个level WakeLock对应的注释信息switch (wakeLock.mFlags & PowerManager.WAKE_LOCK_LEVEL_MASK) {case PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_CPU;break;case PowerManager.FULL_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_SCREEN_BRIGHT | WAKE_LOCK_BUTTON_BRIGHT;break;case PowerManager.SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_SCREEN_BRIGHT;break;case PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_SCREEN_DIM;break;case PowerManager.PROXIMITY_SCREEN_OFF_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_PROXIMITY_SCREEN_OFF;break;case PowerManager.DOZE_WAKE_LOCK:mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_DOZE;break;}}//PMS中的mWakefulness变量记录了终端当前的状态//移除在特定状态下，没有意义的WakeLockif (mWakefulness != WAKEFULNESS_DOZING) {//如果不是Dozing状态,移除相应的wakeLock标志位mWakeLockSummary &= ~WAKE_LOCK_DOZE;}if (mWakefulness == WAKEFULNESS_ASLEEP|| (mWakeLockSummary & WAKE_LOCK_DOZE) != 0) {//如果当前为Asleep或者有Doze的wakeLock锁的时候，应该移除掉屏幕亮度相关的wakeLock锁mWakeLockSummary &= ~(WAKE_LOCK_SCREEN_BRIGHT | WAKE_LOCK_SCREEN_DIM| WAKE_LOCK_BUTTON_BRIGHT);if (mWakefulness == WAKEFULNESS_ASLEEP) {//休眠时 sensor不再需要监听终端是否靠近物体，以触发亮灭屏mWakeLockSummary &= ~WAKE_LOCK_PROXIMITY_SCREEN_OFF;}}//根据当前的状态，及PMS持有的WakeLock，推断出隐含的持锁需求//当PMS持有亮屏锁WAKE_LOCK_SCREEN_BRIGHT时，若当前终端为唤醒态,CPU显然也需要处于唤醒态if ((mWakeLockSummary & (WAKE_LOCK_SCREEN_BRIGHT | WAKE_LOCK_SCREEN_DIM)) != 0) {if (mWakefulness == WAKEFULNESS_AWAKE) {mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_CPU | WAKE_LOCK_STAY_AWAKE;} else if (mWakefulness == WAKEFULNESS_DREAMING) {mWakeLockSummary |= WAKE_LOCK_CPU;}}}
}

特殊说明，Android定义一个mWakeLockSummary变量而不是多个原因：

PMS将WakeLock定义为不同进程的请求信息，这些请求信息对CPU、屏幕和键盘有不同的需求。对于每一种资源而言，只要有一个申请满足获取条件，PMS就需要为终端分配该申请对应的资源。例如：假设PMS有20个WakeLock，只有1个申请亮屏，另外19个只申请CPU唤醒，PMS仍然需要保持终端亮屏。因此，mWakeLockSummary 就提供了一种整合多个WakeLock请求的功能，方便PMS进行集中控制。

2.2 updateUserActivitySummaryLocked

updateUserActivitySummaryLocked主要根据用户最后的活动来决定当前屏幕的状态。代码如下：

private void updateUserActivitySummaryLocked(long now, int dirty) {// Update the status of the user activity timeout timer.if ((dirty & (DIRTY_WAKE_LOCKS | DIRTY_USER_ACTIVITY| DIRTY_WAKEFULNESS | DIRTY_SETTINGS)) != 0) {mHandler.removeMessages(MSG_USER_ACTIVITY_TIMEOUT);long nextTimeout = 0;if (mWakefulness == WAKEFULNESS_AWAKE|| mWakefulness == WAKEFULNESS_DREAMING|| mWakefulness == WAKEFULNESS_DOZING) {//获取进入休眠状态的时间sleepTimeout/*getSleepTimeoutLocked中会判断休眠时间和屏幕熄灭时间的关系如果休眠时间sleepTimeout小于屏幕熄灭时间screenOfftime则休眠时间被调整为屏幕熄灭时间，因为屏幕亮屏状态下，终端不能进入休眠*/final int sleepTimeout = getSleepTimeoutLocked();//获取屏幕熄灭的时间final int screenOffTimeout = getScreenOffTimeoutLocked(sleepTimeout);//获取屏幕变暗的时间final int screenDimDuration = getScreenDimDurationLocked(screenOffTimeout);mUserActivitySummary = 0;//在唤醒的状态下，发生过用户事件if (mLastUserActivityTime >= mLastWakeTime) {//重新计算出屏幕需要变暗的时间nextTimeout = mLastUserActivityTime+ screenOffTimeout - screenDimDuration;if (now < nextTimeout) {//如果没有到达需要变暗的时间，那么当前屏幕的状态为USER_ACTIVITY_SCREEN_BRIGHT(亮屏)mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_BRIGHT;} else {//到达变暗的时间，则计算出屏幕熄灭的时间nextTimeout = mLastUserActivityTime + screenOffTimeout;if (now < nextTimeout) {//还没到熄灭的时间，则当前屏幕的状态为USER_ACTIVITY_SCREEN_DIM(暗屏)mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_DIM;}}}if (mUserActivitySummary == 0//mLastUserActivityTimeNoChangeLights表示用户最后的活动不会改变屏幕当前的状态&& mLastUserActivityTimeNoChangeLights >= mLastWakeTime) {//计算下次屏幕熄灭的时间nextTimeout = mLastUserActivityTimeNoChangeLights + screenOffTimeout;//还未到达熄屏时间if (now < nextTimeout) {if (mDisplayPowerRequest.policy == DisplayPowerRequest.POLICY_BRIGHT) {//当前屏幕是亮屏，仍然设置为亮屏mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_BRIGHT;} else if (mDisplayPowerRequest.policy == DisplayPowerRequest.POLICY_DIM) {//当前屏幕是变暗，仍然设置为变暗mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_DIM;}}}if (mUserActivitySummary == 0) {//若定义了有效的休眠时间if (sleepTimeout >= 0) {//计算用户最后的活动时间final long anyUserActivity = Math.max(mLastUserActivityTime,mLastUserActivityTimeNoChangeLights);//只有在唤醒状态下，进行了用户活动，才会重新更新休眠时间if (anyUserActivity >= mLastWakeTime) {nextTimeout = anyUserActivity + sleepTimeout;if (now < nextTimeout) {//屏幕已经熄灭，但还未到达休眠状态，先进入dream态mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_DREAM;}}} else {//直接进入dream态mUserActivitySummary = USER_ACTIVITY_SCREEN_DREAM;nextTimeout = -1;}}/*根据nextTimeOut延迟发送信息，处理后重新调用updatePowerStateLocked再次进入到该方法，不断循环并评估 是否根据用户动作亮、熄屏等*/if (mUserActivitySummary != 0 && nextTimeout >= 0) {Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_USER_ACTIVITY_TIMEOUT);msg.setAsynchronous(true);mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextTimeout);}} else {mUserActivitySummary = 0;}}
}

这里主要用mUserActivitySummary变量存储当前屏幕的状态。一共有3中基本状态：

USER_ACTIVITY_SCREEN_BRIGHT 点亮屏幕
USER_ACTIVITY_SCREEN_DIM 屏幕变暗
USER_ACTIVITY_SCREEN_DREAM 屏保状态

从代码可以看出，屏幕变化和userActivity活动有关，它根据最后的userActivity活动时间决定点亮屏幕、调暗屏幕或熄灭屏幕。

为什么用户一直操作手机，屏幕不会熄灭或者变暗？

很多方法中都会调用userActivityNoUpdateLocked方法。该方法将触发一次用户活动，以更新用户活动的时间，这样屏幕变暗和熄灭时间就会重新进行计算。

2.3 updateWakefulnessLocked

updateWakefulnessLocked将决定第二阶段的电源状态更新是否结束，代码如下：

private boolean updateWakefulnessLocked(int dirty) {boolean changed = false;//只要之前的流程更改过mDirty就会进入分支if ((dirty & (DIRTY_WAKE_LOCKS | DIRTY_USER_ACTIVITY | DIRTY_BOOT_COMPLETED| DIRTY_WAKEFULNESS | DIRTY_STAY_ON | DIRTY_PROXIMITY_POSITIVE| DIRTY_DOCK_STATE)) != 0) {//如果当前的状态是唤醒，isItBedTimeYetLocked判定不能再保持唤醒态if (mWakefulness == WAKEFULNESS_AWAKE && isItBedTimeYetLocked()) {final long time = SystemClock.uptimeMillis();//主要根据设置信息，判断是否满足进入Dream状态的条件if (shouldNapAtBedTimeLocked()) {//将mWakefullness的值置为WAKEFULNESS_DREAMING//修改mDirty变量，并进行通知//将mSandmanSummoned 置为 truechanged = napNoUpdateLocked(time, Process.SYSTEM_UID);} else {//将mWakefullness的值置为WAKEFULNESS_DOZING//如果系统设置了跳过Dozing态，则将mWakefullness置为WAKEFULNESS_ASLEEP//同时修改mDirty变量，并进行通知//将mSandmanSummoned 置为 truechanged = goToSleepNoUpdateLocked(time,PowerManager.GO_TO_SLEEP_REASON_TIMEOUT, 0, Process.SYSTEM_UID);}}}return changed;
}

这里涉及isItBedTimeYetLocked函数，代码如下：

private boolean isItBedTimeYetLocked() {//主要由isBeingKeptAwakeLocked决定return mBootCompleted && !isBeingKeptAwakeLocked();
}

继续深入，isBeingKeptAwakeLocked的代码如下：

//根据状态，判断终端是否应该处于唤醒状态
private boolean isBeingKeptAwakeLocked() {return mStayOn|| mProximityPositive|| (mWakeLockSummary & WAKE_LOCK_STAY_AWAKE) != 0|| (mUserActivitySummary & (USER_ACTIVITY_SCREEN_BRIGHT| USER_ACTIVITY_SCREEN_DIM)) != 0|| mScreenBrightnessBoostInProgress;
}

整体来看：

如果终端可以一直保持唤醒状态，或一开始就是非唤醒态，那么mWakefulness不会发生改变，第二阶段的for循环将会break。

如果终端要从唤醒态变为非唤醒态，那么for循环将再运行一次，重新计算mWakeLockSummary和mUserActivitySummary。（updateWakeLockSummaryLocked和updateUserActivitySummaryLocked函数的一些计算，与终端是否处于唤醒状态，即mWakefulness值有关）。由于这两个函数并不会修改mWakefulness，因此在这一次运行时，updateWakefulnessLocked将返回false，即第二阶段结束，即：更新电源状态的第二阶段，正常情况下最多运行两次。

3 更新显示设备状态

3.1 updateDisplayPowerStateLocked 分析

更新了PowerManagerService中表示显示屏状态的变量mDisplayPowerRequest.screenState，以及重新确定屏幕的亮度，最后调用了DisplayPowerController的requestPowerState方法，代码如下：

private boolean updateDisplayPowerStateLocked(int dirty) {final boolean oldDisplayReady = mDisplayReady;//mDirty满足条件时，进入以下分支if ((dirty & (DIRTY_WAKE_LOCKS | DIRTY_USER_ACTIVITY | DIRTY_WAKEFULNESS| DIRTY_ACTUAL_DISPLAY_POWER_STATE_UPDATED | DIRTY_BOOT_COMPLETED| DIRTY_SETTINGS | DIRTY_SCREEN_BRIGHTNESS_BOOST)) != 0) {//根据mWakefullness、mWakeLockSummary、mUserActivitySummary等，决定屏幕的policy//policy定义为DisplayPowerRequest.(POLICY_OFF、POLICY_DOZE、POLICY_BRIGHT和POLICY_DIM)mDisplayPowerRequest.policy = getDesiredScreenPolicyLocked();//决定屏幕的亮度int screenBrightness = mScreenBrightnessSettingDefault;//...// 更新mDisplayPowerRequest的参数mDisplayPowerRequest.screenBrightness = screenBrightness;//...//实际上调用DisplayPowerController的requestPowerState函数//在初始时，PMS注册了mDisplayPowerCallbacks到DisplayPowerController中，//当更新完成后，会回调定义的接口，重新updatePowerStateLockedmDisplayReady = mDisplayManagerInternal.requestPowerState(mDisplayPowerRequest,mRequestWaitForNegativeProximity);mRequestWaitForNegativeProximity = false;}return mDisplayReady && !oldDisplayReady;
}

这里会调用到DisplayManagerService的LocalService中的requestPowerState，代码如下：

public boolean requestPowerState(DisplayPowerRequest request,boolean waitForNegativeProximity) {return mDisplayPowerController.requestPowerState(request,waitForNegativeProximity);
}

接下来会进入到 DisplayPowerController类中，该类主要是管理Power状态，主要功能是播放屏幕状态变化的动画，通过回调方式和PMS进行交互，这里会调用到 DisplayPowerController的requestPowerState函数的实现，代码如下：

public boolean requestPowerState(DisplayPowerRequest request,boolean waitForNegativeProximity) {synchronized (mLock) {boolean changed = false;//proximity sensor需要检测距离if (waitForNegativeProximity&& !mPendingWaitForNegativeProximityLocked) {mPendingWaitForNegativeProximityLocked = true;changed = true;}//参数中的Request对于DisplayPowerController而言，是一个 新需求if (mPendingRequestLocked == null) {mPendingRequestLocked = new DisplayPowerRequest(request);changed = true;} else if (!mPendingRequestLocked.equals(request)) {mPendingRequestLocked.copyFrom(request);changed = true;}if (changed) {//一但有新的需求，mDisplayReadyLocked就是false，表示屏幕有待调整mDisplayReadyLocked = false;}//有新需求，同时有对应的requestif (changed && !mPendingRequestChangedLocked) {mPendingRequestChangedLocked = true;//发送消息，更新屏幕状态//最终通过DisplayPowerController的updatePowerState函数，进行屏幕状态更新//更新屏幕状态后，将回调PMS的接口sendUpdatePowerStateLocked();}return mDisplayReadyLocked;}
}

当PMS传入新mDisplayPowerRequest时，requestPowerState返回false；当DisplayPowerController按照mDisplayPowerRequest修改完屏幕状态，再次进入回到updateDisplayPowerStateLocked函数，调用requestPowerState时才会返回true。

3.2 sendUpdatePowerStateLocked的流程

同时这里最后调用了sendUpdatePowerStateLocked方法，该方法是开始播放各种打开/关闭屏幕的动画，或者屏幕变暗、变亮的动画，通过发送消息MSG_UPDATE_POWER_STATE，消息通过updatePowerState来处理，之后将mDisplayReadyLocked的值设置为true，这样屏幕就能关闭了，updatePowerState的代码如下：

private void updatePowerState() {//播放动画...if (ready && mustNotify) {// Send state change.synchronized (mLock) {if (!mPendingRequestChangedLocked) {mDisplayReadyLocked = true;}}sendOnStateChangedWithWakelock();//发送通知}//...
}

这里继续分析 sendOnStateChangedWithWakelock ，代码如下：

private void sendOnStateChangedWithWakelock() {mCallbacks.acquireSuspendBlocker();mHandler.post(mOnStateChangedRunnable);
}

这里post消息处理代码如下：

private final Runnable mOnStateChangedRunnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {mCallbacks.onStateChanged();mCallbacks.releaseSuspendBlocker();}
};

这里继续分析处理消息的run()方法中的mCallbacks.onStateChanged方法，在PMS中定义了Callback 方法，如下所示：

private final DisplayManagerInternal.DisplayPowerCallbacks mDisplayPowerCallbacks =new DisplayManagerInternal.DisplayPowerCallbacks() {private int mDisplayState = Display.STATE_UNKNOWN;@Overridepublic void onStateChanged() {synchronized (mLock) {mDirty |= DIRTY_ACTUAL_DISPLAY_POWER_STATE_UPDATED;updatePowerStateLocked();}}//...
}

这里又调用了updatePowerStateLocked()，重新开始处理Power系统的状态更新。

3.3 总结

在整个阶段，PMS根据之前得到信息，构造出DisplayPowerRequest，然后发送给DisplayPowerController进行实际的处理。当DisplayPowerController完成实际的工作(部分工作还依赖于PhoneWindowManager)后，再通知PMS进行复查。因此PMS的定位是一个管理者；负责整个终端信息的搜集和维护，将相应的工作指派给其他模块执行；其他模块执行完成后向PMS汇报；PMS再检查工作的完成情况，之后做出下一步指示。