6.2 传感器子系统的结构
↘6.2.1 总体结构
Android2.2版本之前的传感器系统比较简单，由JNI部分直接调用硬件抽象层来实现，在本地的框架层中，没有使用其他的库。自Android2.3系统之后，传感器系统的结构进行了调整，自下而上包含了驱动程序、传感器硬件抽象层、本地层次、传感器Java框架类、Java框架中对传感器的使用、Java应用层。传感器系统的结构如图6-1所示。
图6-1 Android的传感器系统结构
Android的传感器系统自下而上，包括以下几个部分的内容。
（1）具体平台实现的传感器驱动程序
（2）传感器的硬件抽象层
传感器的硬件抽象层为标准的sensors硬件模块，其接口头文件路径为：hardware/libhardware/include/hardware/sensors.h，传感器的硬件抽象层实现后，将生成名称为sensors.<hardware>.so的动态库。
（3）传感器的本地框架层
包括传感器服务和传感器框架。
·frameworks/base/services/sensorservice/：传感器服务部分代码。
传感器服务部分生成动态库libsensorservice.so。
传感器框架在libgui中，生成动态库libgui.so。
·frameworks/base/include/gui/：libgui头文件。
·frameworks/base/libs/gui/：libgui源代码。
（4）传感器系统的JNI
·frameworks/base/core/jni/android_hardware_SensorManager.cpp
（5）传感器系统的Java框架
·frameworks/base/include/core/jave/android/hardware/：其中的传感器部分。
本目录中对应包含了android.hardware，Sensor部分的内容为Sensor*.java文件。在Java层对传感器Java API可以分成几个部分。框架层也包括了调用传感器来实现屏幕自动旋转功能的部分。
提示：Android 4.2的SensorService的内容在frameworks/native/的目录中。
↘6.2.2 本地框架层
1.libgui库相关的内容
libgui库包括传感器本地上下层几个头文件和源文件，提供传感器的基本类和为本地层程序所调用的接口。文件如下所示。
·Sensor.*：单一传感器的描述，包括名称、精度、延迟等。
·SensorManager.*：传感器的管理器，可以获得Sensor的列表。
·SensorChannel.*：传感器的通道，提供用于读写的数据接口。
·SensorEventQueue.*：传感器的事件队列，提供读/写和对传感器的控制接口。
其中引用了android/sensor.h头文件，包括Asensor、ASensorEvent等类。传感器的结构自Android2.3改为如此，主要是为了提供NDK所使用的本地接口。
提示：Android 2.3以后的传感器的核心运行于系统服务器的进程，不再是应用进程。
以I开头的几个文件是基于Binder机制的远程接口，需要下层来实现。
·ISensorServer.*：传感器的服务器。
·ISensorEventConnection.*：表示传感器事件的连接。
ISensorServer具有两个函数，用于获得传感器的列表和传感器事件的连接：
virtual Vector<Sensor> getSensorList() = 0;
virtual sp<ISensorEventConnection> createSensorEventConnection() = 0;
ISensorEventConnection用于控制传感器，其中的函数如下所示：
virtual sp<SensorChannel> getSensorChannel() const = 0;
virtual status_t enableDisable(int handle, bool enabled) = 0;
virtual status_t setEventRate(int handle, nsecs_t ns) = 0;
根据以上的调用获取到SensorChannel之后，作为从下层获取传感器信息的通道。这两个远程接口的实现均在本地库sensorservice中完成。
2.sensorservice
sensorservice是实现传感器服务的本地库，主要通过调用传感器硬件抽象层实现libgui定义的远程接口，其客户端则通过libgui的接口在远程对其进行调用。
SensorService.h中定义了sensorservice中的核心内容，SensorService类继承了BnSensorServer，其中的SensorEventConnection类继承了BnSensorEventConnection。SensorService类是Android中一个典型的Binder服务。
SensorDevice表示传感器设备，即传感器的底层实现，也是传感器硬件抽象层的调用者。在其构造函数中，打开了传感器硬件抽象层的模块，然后调用了其中的传感器列表，设置延迟，激活传感器，等待数据返回（poll）等接口。
SensorInterface类表示一个抽象的传感器接口，由于重力加速度、线性加速度、旋转响亮等传感器的信息需要进行额外处理，因此GravitySensor、LinearAccelerationSensor、RotationVectorSensor等几个类是其继承者，在SensorDevice中根据传感器的类型进行了不同的调用处理。
按照一般的Android启动流程，SensorService::instantiate()函数被Java的服务进程（SystemServer）的JNI部分间接调用，因此sensorservice本身将运行SystemServer进程，其初始化一般在SurfaceFlinger服务之后。
↘6.2.3 传感器系统的JNI
android_hardware_SensorManager.cpp是传感器部分的JNI实现，主要实现了Java的android.hardware中的SensorManager类，并设置了Sensor类的信息。
主要通过调用libgui库的Sensor、SensorManager和SensorEventQueue几个类来实现功能，核心的实现是sensors_data_poll()函数，内容如下所示：
static jint sensors_data_poll(JNIEnv ＊env, jclass clazz, jint nativeQueue,
jfloatArray values, jintArray status, jlongArray timestamp) {
sp<SensorEventQueue> queue(reinterpret_cast<SensorEventQueue ＊>(nativeQueue));
if (queue == 0) return -l;
status_t res;
ASensorEvent event;
res = queue->read(&event, l); // 向下层读取数据
// 省略部分内容
jint accuracy = event.vector.status;
env->SetFloatArrayRegion(values, 0, 3, event.vector.v); // 设置数值
env->SetIntArrayRegion(status, 0, l, &accuracy);
env->SetLongArrayRegion(timestamp, 0, l, &event.timestamp);
return event.sensor;
}
其中的SensorEventQueue在sensors_create_queue()函数被创建，作为Java层保存的本地句柄，在sensors_data_poll()函数中被使用。
SensorManager的初始化过程如下所示：
static void nativeClassInit (JNIEnv ＊_env, jclass _this) {
jclass sensorClass = _env->FindClass("android/hardware/Sensor");
SensorOffsets& sensorOffsets = gSensorOffsets;
sensorOffsets.name =
_env->GetFieldID(sensorClass, "mName", "Ljava/lang/String;");
sensorOffsets.vendor =
_env->GetFieldID(sensorClass, "mVendor", "Ljava/lang/String;");
// 省略部分内容
}
android.hardware包的Sensor类具有几个私有成员，它们在Java中没有被赋值，而是在此处被赋值。
↘6.2.4 传感器系统的Java层
1.核心部分
android.hardware包中的具有几个传感器系统的类都是Java层的API，如下所示。
·Sensor：单一传感器的描述性文件。
·SensorManager：实现传感器系统核心的管理类。
·SensorEvent：表示传感器系统的事件类。
·SensorEventListener：传感器事件的监听者接口。
Sensor类用于描述一个具体的传感器，其主要的方法如下所示：
public class Sensor {
float getMaximumRange() { // 获得传感器最大的范围 }
String getName() { // 获得传感器的名称 }
float getPower() { // 获得传感器的耗能 }
float getResolution() { // 获得传感器的解析度 }
int getType() { // 获得传感器的类型 }
String getVendor() { // 获得传感器的Vendor }
int getVersion() { // 获得传感器的版本 }
}
Sensor类中具有名称为TYPE_*的常量，表示Android中支持的传感器类型，而TYPE_ALL（-1）表示所有的传感器类型。
SensorManager类是Sensor整个系统的核心，几个主要方法如下所示：
public class SensorManager extends IRotationWatcher.Stub {
public Sensor getDefaultSensor (int type) { // 获得默认的传感器 }
public List<Sensor> getSensorList (int type) { // 获得传感器列表 }
public boolean registerListener (SensorEventListener listener, Sensor sensor,
int rate, Handler handler) { // 注册传感器的监听者 }
void unregisterListener(SensorEventListener listener, Sensor sensor)
{ // 注销传感器的监听者 }
}
其中getDefaultSensor()将根据类型获得系统中默认的传感器，getSensorList()可以获得传感器列表，注意，每一种类型的传感器可以有若干个，因此这里返回的是一个列表（List）的形式。registerListener()和unregisterListener()使用接口作为传感器系统的监听者，这里使用Sensor作为参数类型，作为每一个传感器单独设置的事件监听者。
SensorManager类中还定义了其他的一些常量，如GRAVITY_*为重力常量，MAGNETIC_FIELD_*为磁场常量，LIGHT_*为光亮度（亮度）常量。
SensorEvent类表示传感器事件，实际上是Sensor类加上了数值（values）、精度（accuracy）、时间戳（timestamp）等内容，这个类的几个成员都是公共（public）类型。
SensorEventListener接口描述了SensorEvent的监听者，内容如下所示：
public interface SensorEventListener {
public void onSensorChanged(SensorEvent event);
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy);
}
SensorEventListener接口需要由传感器系统的调用者来实现，onSensorChanged()在传感器数值改变时被调用，onAccuracyChanged()方法在传感器精度变化时被调用。
2.相关部分
android.view中的OrientationEventListener是一个工具类，提供了方向信息。
OrientationEventListener中包括了一个抽象方法，如下所示：
abstract public void onOrientationChanged(int orientation);
enable()和disable()方法则负责使能和禁止传感器。
OrientationEventListener本身通过调用SensorManager实现，在获取传感器数据后，根据三个方向的加速度信息（X，Y，Z）和重力加速度计算了当前方向的逻辑。
Android系统根据方向自动转动显示的功能就是基于OrientationEventListener实现的。