Bluedroid中的线程介绍

Bluedroid中的线程介绍　

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本文基于android O的代码进行分析。通过本文档，能够了解bluedroid的线程结构和协议栈架构。

线程的基本用法

osi/src/thread.cc
对posix的线程函数进行了封装

thread_t* thread_new(const char* name);
bool thread_post(thread_t* thread, thread_fn func, void* context);

使用thread_new()创建一个线程，参数为线程名字的字符串。
使用thread_post()把子线程的处理函数传递给子线程。
Bluedroid封装的后的thread函数与POSIX的thread有点不同。
- thread_new不需要传入子线程的入口函数，内部会创建一个默认的入口函数，等待用户传入任务。
- thread_post传递用户真正需要的执行函数给子线程。

线程详解

struct thread_t {
  std::atomic_bool is_joined{
  false}; //是否joined
  pthread_t pthread; //pthread的handle
  pid_t tid; //线程id
  char name[THREAD_NAME_MAX + 1]; //线程名
  reactor_t* reactor;　//很重要的一个参数，循环epoll所有注册的queue,当queue中有数据就会调用相应的函数处理
  fixed_queue_t* work_queue;　//处理函数队列，用户调用thread_post()把处理函数及参数放到这个队列中，在reactor中处理。
}; 

thread_t* thread_new_sized(const char* name, size_t　work_queue_capacity) {

  thread_t* ret = static_cast<thread_t*>(osi_calloc(sizeof(thread_t)));
  ret->reactor = reactor_new();
  ret->work_queue = fixed_queue_new(work_queue_capacity);

  // Start is on the stack, but we use a semaphore, so it's safe
  struct start_arg start;
  start.start_sem = semaphore_new(0);

  strncpy(ret->name, name, THREAD_NAME_MAX);
  start.thread = ret;
  start.error = 0;
  pthread_create(&ret->pthread, NULL, run_thread, &start);
  semaphore_wait(start.start_sem);
  semaphore_free(start.start_sem);
}

static void* run_thread(void* start_arg) {
  struct start_arg* start = static_cast<struct start_arg*>(start_arg);
  thread_t* thread = start->thread;

  thread->tid = gettid();

  semaphore_post(start->start_sem);

  int fd = fixed_queue_get_dequeue_fd(thread->work_queue);
  void* context = thread->work_queue;

  reactor_object_t* work_queue_object =
    reactor_register(thread->reactor, fd, context, work_queue_read_cb, NULL);
  reactor_start(thread->reactor);
  ...
}

1. 当用户调用thread_new后，内部首先创建线程的reactor和work_queue，semaphore用来创建线程时跟父线程同步用的。
2. 然后调用pthread_create(&ret->pthread, NULL, run_thread, &start)函数，创建并执行run_thread()接口函数。
3. 在run_thread()函数里，调用reactor_register()，把work_queue加入到epoll的集合里。具体细节是work_queue有semaphore，而semaphore是使用eventfd实现的，eventfd可以使用epoll来监听。当有数据放到queue里面，semaphore就会改变，epoll就可以被唤醒。
4. reactor_start(thread->reactor),函数里面有死循环，通过epoll，监听所有）通过reactor_register()传入的queue。当queue有数据传入，执行fixed_queue_register_dequeue()传入的对应处理函数。

创建线程后，线程会把自己内部的work_queue注册到reactor，当用户调用thread_post，传入函数指针和参数后，子线程就会处理。当创建线程后，至少会调用一次thread_post。我们可以看到btif_a2dp_sink.cc和btif_a2dp_source.cc中多次调用thread_post()的情况。以btif_a2dp_source.cc为例，当创建线程时，会把cmd_msg_queue注册到reactor中，用来接收a2dp的控制命令，另外当a2dp工作时，会设置一个周期的定时器，当超时，会调用thread_post,做音频数据编码再发送的工作，另外a2dp停止时，也会调用thread_post去停止。
thread还有另一种工作方式。用户调用fixed_queue_register_dequeue()，把外部的queue传给thread。这时候，向queue里添加元素（Event），就可以处理。后面bta_btu_thread会有详解的讲解。

bluedroid中的线程列表

在/system/bt/目录下”grep　-rns thread_new *”就可以列出所有的thread。
下面列出的的是去掉测试代码中的线程后的线程列表：

thread	description
thread_new(“module_wrapper”)	module manager
thread_new(“stack_manager”)	stack manager, enable other thread
thread_new(“btif_sock”)	btif socket
thread_new(“btif_a2dp_sink_worker_thread”)	a2dp sink
thread_new_sized(“media_worker”, MAX_MEDIA_WORKQUEUE_SEM_COUNT)	a2dp source
thread_new(BT_JNI_WORKQUEUE_NAME)	jni thread
thread_new(“hci_thread”)	hci thread
thread_new(“hci_inject”)	send hci raw data
thread_new_sized(“alarm_default_callbacks”, SIZE_MAX)	alarm callback execution
thread_new(“alarm_dispatcher”)	alarm management
thread_new(BT_WORKQUEUE_NAME)	bta_btu thread, core stack thread.

另外，Android N及之前的版本有bt transport layer的线程，用来读uart的数据。在Android O的时候，这部分的工作在hidl里完成了。

主要线程分析

接下来分析bluedroid流程分析时最重要的三个线程，从下往上分别是：hci_thread, bta_btu_thread, jni_thread。
hci_thread：靠近底层传输层，完成HCI的拆包和组包工作，处理HCI命令，事件及数据包。
bta_btu_thread：实现协议栈的核心功能
jni_thread：衔接协议栈及上层JNI

jni_thread

• 上层的java service调用bluredroid接口时，切换到这个线程执行调用程序，并跟下层(协议栈核心模块,bta_btu_thread)交互
• bta_btu_thread向上发送的event,切换到这个线程处理event。

btif_core.cc
bt_status_t btif_init_bluetooth() {
    bt_jni_workqueue_thread = thread_new(BT_JNI_WORKQUEUE_NAME);
    thread_post(bt_jni_workqueue_thread, run_message_loop, nullptr);
}

bt_status_t btif_transfer_context(tBTIF_CBACK* p_cback, uint16_t event,　...)

创建线程后，会执行run_messag