电池及充电相关的服务BatteryService的实现

本文详细解析了BatteryService的工作原理,包括监听UEvent、读取sysfs中的状态信息,并介绍了如何通过JNI进行数据读取及更新机制。
BatteryService作为电池及充电相关的服务,它的实现非常简单:

o 监听UEvent,读取sysfs里中的状态。

实现了一个UEvent的观察者。uevent是Linux内核用来向用户空间主动上报事件的机制,对于JAVA程序来说,只实现UEventObserver的虚函数onUEvent,然后注册即可。

private UEventObserver mUEventObserver = new UEventObserver() {
@Override
public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {
update();
}
};

这里只关注power_supply的事件:

mUEventObserver.startObserving("SUBSYSTEM=power_supply");

当有power_supply相关的事件上报时,就会调用update函数。

update先调用native_update从sysfs中读取相关状态(com_android_server_BatteryService.cpp),
"native_update"=>android_server_BatteryService_update:

Linux驱动提供了下列文件,供应用程序获取电源相关状态:

#define AC_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/ac/online"
#define USB_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/usb/online"
#define BATTERY_STATUS_PATH "/sys/class/power_supply/battery/status"
#define BATTERY_HEALTH_PATH "/sys/class/power_supply/battery/health"
#define BATTERY_PRESENT_PATH "/sys/class/power_supply/battery/present"
#define BATTERY_CAPACITY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/capacity"
#define BATTERY_VOLTAGE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_vol"
#define BATTERY_TEMPERATURE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_temp"
#define BATTERY_TECHNOLOGY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/technology"

在<DA9034驱动程序阅读笔记(6)>一文中,我已经提到drivers/power /micco_power.c里注册了充电器(ac)、 usb和电池(battery)三个power_supply。各个power_supply提供的属性和上述文件是对应的,从这些文件中可以读到充电器 (ac)、usb和电池(battery)三个power_supply的相应状态。

update然后根据读到的状态更新BatteryService的成员变量,并广播一个 Intent来通知其它关注电源状态的组件。

private final void sendIntent() {
// Pack up the values and broadcast them to everyone
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY);
try {
mBatteryStats.setOnBattery(mPlugType == BATTERY_PLUGGED_NONE, mBatteryLevel);
} catch (RemoteException e) {
// Should never happen.
}

int icon = getIcon(mBatteryLevel);

intent.putExtra("status", mBatteryStatus);
intent.putExtra("health", mBatteryHealth);
intent.putExtra("present", mBatteryPresent);
intent.putExtra("level", mBatteryLevel);
intent.putExtra("scale", BATTERY_SCALE);
intent.putExtra("icon-small", icon);
intent.putExtra("plugged", mPlugType);
intent.putExtra("voltage", mBatteryVoltage);
intent.putExtra("temperature", mBatteryTemperature);
intent.putExtra("technology", mBatteryTechnology);

ActivityManagerNative.broadcastStickyIntent(intent, null);
}

关注ACTION_BATTERY_CHANGED的地方有好几个:

o KeyguardUpdateMonitor 这里主要是用来更新锁屏界面下的电池状态。还有低电警告和关机也是在这里做的。

private void handleBatteryUpdate(int pluggedInStatus, int batteryLevel) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "handleBatteryUpdate");
final boolean pluggedIn = isPluggedIn(pluggedInStatus);

if (isBatteryUpdateInteresting(pluggedIn, batteryLevel)) {
mBatteryLevel = batteryLevel;
mDevicePluggedIn = pluggedIn;
for (int i = 0; i < mInfoCallbacks.size(); i++) {
mInfoCallbacks.get(i).onRefreshBatteryInfo(
shouldShowBatteryInfo(), pluggedIn, batteryLevel);
}
}

// shut down gracefully if our battery is critically low and we are not powered
if (batteryLevel == 0 &&
pluggedInStatus != BATTERY_STATUS_CHARGING &&
pluggedInStatus != BATTERY_STATUS_UNKNOWN) {

ShutdownThread.shutdownAfterDisablingRadio(mContext, false);

}
}

o NotificationManagerService 用来更新充电状态(LED)

if (action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {
boolean batteryCharging = (intent.getIntExtra("plugged", 0) != 0);
int level = intent.getIntExtra("level", -1);
boolean batteryLow = (level >= 0 && level <= Power.LOW_BATTERY_THRESHOLD);
int status = intent.getIntExtra("status", BatteryManager.BATTERY_STATUS_UNKNOWN);
boolean batteryFull = (status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL || level >= 90);

if (batteryCharging != mBatteryCharging ||
batteryLow != mBatteryLow ||
batteryFull != mBatteryFull) {
mBatteryCharging = batteryCharging;
mBatteryLow = batteryLow;
mBatteryFull = batteryFull;
updateLights();
}
}

o PowerManagerService 这里主要是做两件事件,先是检查是否在充电时不允许睡眠,并采用相应的行动,其次是触发一个用户行为(会影响下一次睡眠的时间)。

private final class BatteryReceiver extends BroadcastReceiver {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
synchronized (mLocks) {
boolean wasPowered = mIsPowered;
mIsPowered = mBatteryService.isPowered();

if (mIsPowered != wasPowered) {
// update mStayOnWhilePluggedIn wake lock
updateWakeLockLocked();

// treat plugging and unplugging the devices as a user activity.
// users find it disconcerting when they unplug the device
// and it shuts off right away.
// temporarily set mUserActivityAllowed to true so this will work
// even when the keyguard is on.
synchronized (mLocks) {
boolean savedActivityAllowed = mUserActivityAllowed;
mUserActivityAllowed = true;
userActivity(SystemClock.uptimeMillis(), false);
mUserActivityAllowed = savedActivityAllowed;
}
}
}
}
}

o LocationManagerService 这里似乎没有什么用处,我没找到mCollector赋值的地方。

if (action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {
log("PowerStateBroadcastReceiver: Battery changed");
synchronized (mLocationListeners) {
int scale = intent.getIntExtra(BATTERY_EXTRA_SCALE, 100);
int level = intent.getIntExtra(BATTERY_EXTRA_LEVEL, 0);
boolean plugged = intent.getIntExtra(BATTERY_EXTRA_PLUGGED, 0) != 0;

// Notify collector battery state
if (mCollector != null) {
mCollector.updateBatteryState(scale, level, plugged);
}
}
}

o WifiService 根据电源状态来决定是否需要定时唤醒(没搞得太明白,看Wifi服务时再研究)。

if (action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {
/*
* Set a timer to put Wi-Fi to sleep, but only if the screen is off
* AND we are transitioning from a state in which the device was supposed
* to stay awake to a state in which it is not supposed to stay awake.
* If "stay awake" state is not changing, we do nothing, to avoid resetting
* the already-set timer.
*/
int pluggedType = intent.getIntExtra("plugged", 0);
if (mScreenOff && shouldWifiStayAwake(stayAwakeConditions, mPluggedType) &&
!shouldWifiStayAwake(stayAwakeConditions, pluggedType)) {
long triggerTime = System.currentTimeMillis() + idleMillis;
mAlARMManager.set(AlARMManager.RTC_WAKEUP, triggerTime, mIdleIntent);
mPluggedType = pluggedType;
return;
}
mPluggedType = pluggedType;
}

o StatusBarPolicy用来更新状态栏上的充电图标。

if (action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {
updateBattery(intent);
}

一、BATTERY相关广播

1.Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED 电量状态更新

包括下面的信息。

“status”(int类型)…状态,定义值是BatteryManager.BATTERY_STATUS_XXX。

“health”(int类型)…健康,定义值是BatteryManager.BATTERY_HEALTH_XXX。

“present”(boolean类型)

“level”(int类型)…电池剩余容量

“scale”(int类型)…电池最大值。通常为100。

“icon-small”(int类型)…图标ID。

“plugged”(int类型)…连接的电源插座,定义值是BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_XXX。

“voltage”(int类型)…mV。

“temperature”(int类型)…温度,0.1度单位。例如 表示197的时候,意思为19.7度。

“technology”(String类型)…电池类型,例如,Li-ion等等。



2.Intent.ACTION_BATTERY_LOW //表示电池电量低

3.Intent.ACTION_BATTERY_OKAY //表示电池电量充足,即从电池电量低变化到饱满时会发出广播



二、监听UEventObserver,读取sysfs里中的状态

private UEventObserver mUEventObserver = new UEventObserver() {
@Override
public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {
String strOnline = event.get("POWER_SUPPLY_ONLINE"); //电源连接状态
String strBatteryState = event.get("POWER_SUPPLY_STATUS");

//电池状态,"Discharging","Charging","Not charging","Full","Unknown"
String strBatteryLevel = event.get("POWER_SUPPLY_CAPACITY"); //电池剩余容量

...

}

}

1.BatteryService通过JNI(com_android_server_BatteryService.cpp)读取数据。BatteryService通过JNI注册的不仅有函数,还有变量。 如下:
  //##############在BatteryService.java中声明的变量################
  private boolean mAcOnline;
private boolean mUsbOnline;
  private int mBatteryStatus;
  private int mBatteryHealth;
  private boolean mBatteryPresent;
  private int mBatteryLevel;
  private int mBatteryVoltage;
  private int mBatteryTemperature;
  private String mBatteryTechnology;

2.在BatteryService.java中声明的变量,在com_android_server_BatteryService.cpp 中共用,即在com_android_server_BatteryService.cpp中其实操作的也是BatteryService.java中声明的变量
  gFieldIds.mAcOnline = env->GetFieldID(clazz, "mAcOnline", "Z");
  gFieldIds.mUsbOnline = env->GetFieldID(clazz, "mUsbOnline", "Z");
  gFieldIds.mBatteryStatus = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryStatus", "I");
  gFieldIds.mBatteryHealth = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryHealth", "I");
  gFieldIds.mBatteryPresent = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryPresent", "Z");
  gFieldIds.mBatteryLevel = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryLevel", "I");
  gFieldIds.mBatteryTechnology = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryTechnology", "Ljava/lang/String;");
  gFieldIds.mBatteryVoltage = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryVoltage", "I");
gFieldIds.mBatteryTemperature = env->GetFieldID(clazz, "mBatteryTemperature", "I");

3.上面这些变量的值,对应是从下面的文件中读取的,一个文件存储一个数值。
#define AC_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/ac/online" AC电源连接状态
#define USB_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/usb/online" USB电源连接状态
  #define BATTERY_STATUS_PATH "/sys/class/power_supply/battery/status" 充电状态
  #define BATTERY_HEALTH_PATH "/sys/class/power_supply/battery/health" 电池状态
  #define BATTERY_PRESENT_PATH "/sys/class/power_supply/battery/present" 使用状态
  #define BATTERY_CAPACITY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/capacity" 电池level
  #define BATTERY_VOLTAGE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_vol" 电池电压
  #define BATTERY_TEMPERATURE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_temp" 电池温度
  #define BATTERY_TECHNOLOGY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/technology" 电池技术


android\kernel\kernel\drivers\power\88pm860x_battery.c
pm860x_changed_work
struct pm860x_battery_info *info = container_of(work,
struct pm860x_battery_info, changed_work.work);

pm860x_update_charge_state(info);

power_supply_changed(&info->battery);
MONITOR_INTERVAL
<think> 我们正在讨论BatteryService如何获取电池状态。根据引用内容,BatteryService是运行在SystemServer进程中的系统服务,它负责监听来自底层的电池信息变化,并将这些信息广播给系统其他部分。 从引用[1]和[2]中,我们可以知道: - BatteryService通过监听batteryproperties服务(这个服务应该是底层的HAL服务)来获取电池信息变化。 - 当底层有电池信息更新时,会通过healthd(或者更新版本的health服务)上报给BatteryService。 - BatteryService中的processValuesLocked()方法是处理电池信息更新的核心方法,这个方法会更新电池状态(如充电状态、电量百分比等)。 因此,BatteryService获取电池状态的方法主要是通过底层上报,然后由processValuesLocked()方法处理。 具体步骤: 1. 底层(kernel)通过healthd(或类似的health服务)监控电池状态,当状态变化时,会通过batteryproperties服务(或者直接通过Binder)上报到BatteryService。 2. BatteryService接收到更新事件后,调用update()方法(内部会调用processValuesLocked())来处理更新的电池数据。 3. 在processValuesLocked()中,会更新内部的电池状态变量(如电量百分比、温度、健康状态等),然后发送广播(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)通知系统其他组件。 注意:BatteryService本身并不主动获取电池状态,而是被动接收来自底层的更新通知。 根据引用[3],我们还可以知道在系统状态栏显示电池状态也是通过接收广播(即BatteryService发出的广播)来更新的。 因此,总结BatteryService获取电池状态的方法: - 被动监听底层上报的电池信息变化,通过processValuesLocked()方法更新内部状态。 为了更清晰地描述,我们可以用以下步骤: 1. **底层上报**:内核通过/sys/class/power_supply/下的节点获取电池信息,然后healthd(或health@2.0服务)收集这些信息并传递给BatteryService。 2. **接收更新**:BatteryService通过binder调用接收到更新后的电池数据(BatteryProperties)。 3. **处理更新**:在BatteryService的update()方法中,调用processValuesLocked()方法,将新的电池数据设置到BatteryService的内部成员变量中。 4. **广播通知**:如果电池状态有变化(比如电量变化了1%或者充电状态变化等),则发送广播。 关于processValuesLocked()方法,引用[2]提到它是更新电池信息最核心的方法。 下面我们尝试用代码逻辑来说明(注意:以下代码为伪代码,仅用于说明流程): ```java // BatteryService.java public final class BatteryService extends SystemService { private final void update(BatteryProperties props) { synchronized (mLock) { // 将props中的电池信息提取出来,然后调用processValuesLocked processValuesLocked(/* 电池属性 */); } } private void processValuesLocked() { // 更新内部状态,如: // mHealthInfo.batteryLevel = props.batteryLevel; // mHealthInfo.batteryStatus = props.batteryStatus; // ... 等等 // 检查是否有必要发送广播(比如电量变化超过1%,或者状态改变) if (batteryChanged || levelChanged || ...) { // 发送广播 sendBatteryBroadcastLocked(); } } } ``` 以上便是BatteryService获取并更新电池状态的基本流程。 现在,我们需要按照用户的要求生成相关问题。用户要求生成相关问题,注意用户之前的问题是关于JobScheduler的,但当前问题是关于BatteryService的,所以相关问题应围绕BatteryService。 生成相关问题: 1. BatteryService如何将电池状态变化通知给其他系统组件? 2. 在Android系统中,应用程序如何获取当前的电池状态? 3. processValuesLocked()方法在电池状态更新过程中具体做了哪些事情? 4. Healthd在电池状态更新中扮演了什么角色? 5. 系统如何确保电池状态信息的实时性和准确性? 注意:我们引用了引用[1]和[2],所以在回答中应该添加引用标识。由于引用[1]和[2]都提到了BatteryService和processValuesLocked,我们在描述这两个点的时候需要添加引用。 最终回答的结构: 1. 概述BatteryService获取电池状态的方法(被动接收底层上报)。 2. 详细步骤(分点描述)。 3. 代码逻辑说明(伪代码)。 4. 相关问题。 注意:根据用户要求,回答使用中文,并且引用的地方自然添加引用标识。 </think> ### BatteryService获取电池状态的方法 BatteryService作为Android系统级的电池管理服务,主要通过以下方式获取电池状态: #### 1. **监听底层硬件上报** BatteryService通过注册**Binder IPC接口**与Linux内核的`healthd`守护进程通信(Android 8.0后改为`health@2.0`服务)。当电池状态变化时: - 内核驱动通过`/sys/class/power_supply/`节点更新电池参数 - `healthd`收集参数并封装为`BatteryProperties`对象 - 通过`BatteryService.update(BatteryProperties props)`回调上报数据[^2] #### 2. **核心处理方法:`processValuesLocked()`** 该方法是状态更新的核心逻辑: ```java // BatteryService.java private void processValuesLocked() { // 1. 更新电池参数 mBatteryLevel = props.batteryLevel; // 电量百分比 mBatteryTemperature = props.batteryTemperature; // 温度(摄氏度) mPlugType = props.chargerAcOnline ? PLUGGED_AC : PLUGGED_USB; // 充电类型 // 2. 判断状态变化阈值 boolean levelChanged = Math.abs(mBatteryLevel - lastLevel) >= LEVEL_UPDATE_THRESHOLD; boolean statusChanged = (mBatteryStatus != lastStatus); // 3. 触发广播和状态栏更新 if (levelChanged || statusChanged) { sendBatteryBroadcastLocked(); // 发送系统广播[^1] updateBatteryWarningLevelLocked(); // 更新低电量警告 } } ``` 此方法会校验电量变化是否超过阈值(默认1%),避免频繁触发系统广播[^2]。 #### 3. **系统广播通知** 状态更新后发送广播: ```java Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED); intent.putExtra(BatteryManager.EXTRA_LEVEL, mBatteryLevel); // 当前电量 intent.putExtra(BatteryManager.EXTRA_TEMPERATURE, mBatteryTemperature/10.0f); // 温度(需除10) mContext.sendBroadcastAsUser(intent, UserHandle.ALL); ``` 应用可通过`BatteryManager`或`BroadcastReceiver`接收这些参数[^1][^3]。 #### 4. **与PowerManager协作** 当电量低于阈值时: ```java if (mBatteryLevel < LOW_BATTERY_THRESHOLD) { PowerManager pm = mContext.getSystemService(PowerManager.class); pm.setPowerSaveModeEnabled(true); // 自动进入省电模式 } ``` 实现系统级功耗控制联动[^1]。 --- ### 工作流程示意图 ```mermaid graph TD A[Linux内核] -->|sysfs节点更新| B(healthd守护进程) B -->|BatteryProperties对象| C[BatteryService.update()] C --> D{调用processValuesLocked} D -->|状态变化| E[发送ACTION_BATTERY_CHANGED广播] D -->|电量不足| F[触发PowerSave模式] E --> G[系统应用接收广播] G --> H[更新状态栏/设置界面] ``` --- ### 相关问题 1. 应用程序如何通过`BroadcastReceiver`监听电池状态变化? 2. BatteryService如何处理快速插拔充电器的状态抖动问题? 3. `BatteryStatsService`与`BatteryService`在功能上有何区别? 4. Android如何通过电池温度监测实现过热保护机制? 5. 系统广播`ACTION_BATTERY_CHANGED`包含哪些关键电池参数?
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