Android 電源管理 -- wakelock機制

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Wake Lock是一種鎖的機制, 只要有人拿著這個鎖,系統就無法進入休眠, 可以被使用者態程式和核心獲得. 這個鎖可以是有逾時的 或者 是沒有逾時的, 逾時的鎖會在時間過去以後自動解鎖。如果沒有鎖了或者逾時了, 核心就會啟動休眠的那套機制來進入休眠.

 

PowerManager.WakeLock 有加鎖和解鎖兩種狀態，加鎖的方式有兩種：

    第一種是永久的鎖住，這樣的鎖除非顯式的放開，否則是不會解鎖的，所以這種鎖用起來要非常的小心。

    第二種鎖是逾時鎖，這種鎖會在鎖住後一段時間解鎖。

 

在建立了 PowerManager.WakeLock 後，有兩種機制，第一種是不計數鎖機制，另一種是計數鎖機制。可以通過 setReferenceCounted(boolean value) 來指定，一般預設為計數機制。這兩種機制的區別在於，前者無論 acquire() 了多少次，只要通過一次 release()即可解鎖。而後者正真解鎖是在（ --count == 0 ）的時候，同樣當 (count == 0) 的時候才會去申請加鎖。所以 PowerManager.WakeLock 的計數機制並不是正真意義上的對每次請求進行申請／釋放每一把鎖，它只是對同一把鎖被申請／釋放的次數進行了統計，然後再去操作。

源碼 位置：frameworks/base/core/java/android/os/PowerManager.java

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講述  應用程式層 申請的鎖 怎麼傳到kernel下面的，來理解  整個wakelock的架構。  比如android跑起來之後 在 /sys/power/wake_lock 下面的PowerManagerService 的產生過程。
     
1). 應用程式 申請鎖
  Android 提供了現成 android.os.PowerManager 類 , 類中  提供 newWakeLock(int flags, String tag)方法 來 取得應用程式層 的鎖， 此函數的定義   frameworks/base/core/java/android/os/PowerManager.java
       應用程式 在申請wake_lock時 都會有調用以下 部分。
        執行個體：
        PowerManager  pm = (PowerManager) getSystemService( Context.POWER_SERVICE);
        PowerManager.WakeLock  wl = pm. newWakeLock(PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK, “MyTag”);
        wl. acquire();//申請鎖，這裡會調用 PowerManagerService裡面 acquireWakeLock()

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         wl.release(); //釋放鎖，顯示的釋放鎖，如果申請的鎖不在此釋放，系統就不會進入休眠。

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2). frameworks層
/frameworks/base/services/java/com/android/server/PowerManagerService.java這個類是來 管理 所有的應用程式 申請的wakelock。比如音視、頻播放器、camera等申請的wakelock 都是通過這個類來 管理的。
static final String PARTIAL_NAME = "PowerManagerService"
nativeAcquireWakeLock(PARTIAL_WAKE_LOCK_ID, PARTIAL_NAME);
上面 這個函數調用Power類 裡面的  acquireWakeLock()，此時的PARTIAL_NAME作為參數傳遞到 底層去。


public static native void  nativeAcquireWakeLock(int lock, String id);
註：在PowerManagerService 類中沒有實現 nativeAcquireWakeLock，其實現體在  frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp中，所以 nativeAcquireWakeLock ()方法時會調用JNI 下的實現方法。



3).JNI層的實現
     路徑： frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp //
    static void acquireWakeLock(JNIEnv *env, jobject clazz,  jint lock, jstring idObj)
  {
    **************
      const char *id = env->GetStringUTFChars(idObj, NULL);
       acquire_wake_lock(lock, id);
      env->ReleaseStringUTFChars(idObj, id);
  }
     註：在acquireWakeLock()中調用了 路徑下 hardware/libhardware_legacy/power/power.c下面的 acquire_wake_lock(lock, id)




4).與kernel層的互動
在power.c下的acquire_wake_lock(lock, id)函數如下：
int acquire_wake_lock(int lock, const char* id)
{   
**************
     return write(fd, id, strlen(id));
}
註：  fd就是檔案描述符，在此  表示”/sys/power/wake_lock”  id就是從PowerManagerService類中傳下來的參數即：PARTIAL_NAME = "PowerManagerService"  到此 就是通過 檔案系統 來與kernel層 互動的地方。

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PowerManager類被應用程式調用，控制電源裝置狀態切換:

PowerManager類對外有三個介面函數:

         1、void goToSleep(long time); //強制裝置進入Sleep狀態

         Note:在應用程式層調用該函數, 應用需要 在 源碼下編譯，用系統簽名，否則 調用 此函數 出錯；

         2、newWakeLock(int flags, String tag);//取得相應層次的鎖

flags參數說明:

 

    PARTIAL_WAKE_LOCK :保持CPU 運轉，螢幕和鍵盤燈是關閉的。

    SCREEN_DIM_WAKE_LOCK ：保持CPU 運轉，允許保持螢幕顯示但有可能是灰的，關閉鍵盤燈

    SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK ：保持CPU 運轉，保持螢幕高亮顯示，關閉鍵盤燈

    FULL_WAKE_LOCK ：保持CPU 運轉，保持螢幕高亮顯示，鍵盤燈也保持亮度

 

ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP: 一旦有請求鎖時，強制開啟Screen和keyboard light

ON_AFTER_RELEASE: 在釋放鎖時reset activity timer

Note:

如果申請了partial wakelock,那麼即使按Power鍵,系統也不會進Sleep,如Music播放時

如果申請了其它的wakelocks,按Power鍵,系統還是會進Sleep

         3、void userActivity(long when, boolean noChangeLights);//User activity事件發生,裝置會被切換到Full on的狀態,同時Reset Screen off timer.

PowerManager和WakeLock的操作步驟

1. PowerManager pm = (PowerManager) getSystemService(Context.POWER_SERVICE);通過 Context.getSystemService().方法擷取PowerManager執行個體。
2. 然後通過PowerManager的newWakeLock ((int flags, String  tag)來產生WakeLock執行個體。int Flags指示要擷取哪種WakeLock，不同的Lock對cpu 、螢幕、鍵盤燈有不同影響。
3. 擷取WakeLock執行個體後通過acquire()擷取相應的鎖，然後進行其他動作，最後使用release()釋放（釋放是必須的）。

 

Note:

1. 在使用以上函數的應用程式中,必須在其Manifest.xml檔案中加入下面的許可權:

    <uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />

<uses-permission android:name="android.permission.DEVICE_POWER" />

2. 所有的鎖必須成對的使用, 如果申請了而沒有及時釋放，會造成系統故障。如申請了partial wakelock,而沒有及時釋放, 那系統就永遠進不了Sleep模式.