涉及類：

一.簡述

Android螢幕背光屬於Android系統中display模組，display是從Power中分出來的，所以和Power有著密不可分的關係。背光調節中，又可以分為手動調節和自動調節兩個功能，Android定義背光值0-255。

日常除錯過程中，我們可以直接cat/sys/class/leds/lcd-backlight/brightness的值，來獲得當前螢幕背光的值。

二.流程原理分析

自動背光手動背光中最核心的當屬DisplayPowerControl和AutomaticBrightnessController，兩個類。其初始化流程如下：

2.1. SystemServer.startBootstrapServices

[->SystemServer.java]

acquireWakeLockInternal(IBinder, int,String, String, WorkSource, String, int, ...)

boostScreenBrightnessInternal(long, int)

goToSleepInternal(long, int, int, int)

handleBatteryStateChangedLocked()

handleSandman()

handleScreenBrightnessBoostTimeout()

handleSettingsChangedLocked()

handleUserActivityTimeout()

napInternal(long, int)

onBootPhase(int)

onReceive(Context, Intent)

removeWakeLockLocked(WakeLock, int)

setDozeOverrideFromDreamManagerInternal(int,int)

setMaximumScreenOffTimeoutFromDeviceAdminInternal(int)

setScreenBrightnessOverrideFromWindowManagerInternal(int)

setTemporaryScreenAutoBrightnessAdjustmentSettingOverrideInternal(float)

setTemporaryScreenBrightnessSettingOverrideInternal(int)

setUserActivityTimeoutOverrideFromWindowManagerInternal(long)

setUserInactiveOverrideFromWindowManagerInternal()

systemReady(IAppOpsService)

updatePowerStateLocked()

updateWakeLockDisabledStatesLocked()

userActivityInternal(long, int, int,int)

wakeUpInternal(long, String, int,String, int)

首先DisplayPowerControl的初始化在DisplayManagerService中，

   private final class LocalService extends DisplayManagerInternal {

       @Override

       public void initPowerManagement(final DisplayPowerCallbacks callbacks,Handler handler,

                SensorManager sensorManager) {

            synchronized (mSyncRoot) {

                DisplayBlanker blanker = newDisplayBlanker() {

                    @Override

                    public voidrequestDisplayState(int state, int brightness) {

                        // The order ofoperations is important for legacy reasons.

                        if (state ==Display.STATE_OFF) {

                           requestGlobalDisplayStateInternal(state, brightness);

                        }

                       callbacks.onDisplayStateChange(state);

                        if (state !=Display.STATE_OFF) {

                           requestGlobalDisplayStateInternal(state, brightness);

                        }

                    }

               };

mDisplayPowerController = new DisplayPowerController(

                       mContext, callbacks, handler, sensorManager, blanker);

            }

       }

DisplayManagerInternal的本地服務實現，LocalService，當PowerManagerService呼叫SystemReady的時候，同時也呼叫了DisplayManagerInternal的initPowerManagement。initPowerManagement該方法比較重要，重點在於提供了一個DisplayBlanker回撥，用來與PMS互動設定power相關的狀態，還有就是使用LightService設定背光值。

其中還初始化了背光核心類DisplayPowerControl，在DisplayManagerService中，也就requestPowerState方法中使用了DisplayPowerControl，先看看他的構造方法

   public DisplayPowerController(Context context,

            DisplayPowerCallbacks callbacks,Handler handler,

            SensorManager sensorManager,DisplayBlanker blanker) {

DisplayPowerCallbacks在PowerManagerService中實現，Handler是PMS的handler，在DisplayPowerController的構造方法中，初始化了另一個核心類AutomaticBrightnessController。關於Android自動背光的功能所有的控制都在該類中。

2.2. 自動背光

2.1中介紹了AutomaticBrightnessController，是自動背光的核心，它是在DisplayPowerController的構造方法中，被初始化的。其構造方法如下：

   public AutomaticBrightnessController(Callbacks callbacks, Looper looper,

            SensorManager sensorManager, SplineautoBrightnessSpline, int lightSensorWarmUpTime,

            int brightnessMin, intbrightnessMax, float dozeScaleFactor,

           int lightSensorRate, longbrighteningLightDebounceConfig,

            long darkeningLightDebounceConfig,boolean resetAmbientLuxAfterWarmUpConfig,

            int ambientLightHorizon, floatautoBrightnessAdjustmentMaxGamma )

mSensorManager = sensorManager;//用來獲取光感感測器

mScreenAutoBrightnessSpline =autoBrightnessSpline;//光照/背光mapping對應值，主要靠config匹配，系統配置檔案中有兩個陣列：

<integer-arrayname="config_autoBrightnessLevels">//標示光照1-10000

<integer-arrayname="config_autoBrightnessLcdBacklightValues">//螢幕背光值1-255，他們之間的對應函式靠mScreenAutoBrightnessSpline實現。

mAmbientLightHorizon =ambientLightHorizon;

mWeightingIntercept =ambientLightHorizon;

mScreenAutoBrightnessAdjustmentMaxGamma= autoBrightnessAdjustmentMaxGamma;//gamma值，這個預設為300%，他是自動背光調節，計算光值大小的一個係數，該值得大小，體現為，gamma大於1，越來越大時，當環境光照變化時，螢幕背光值反映的很明顯。當小於1，越來越小時，環境光變化時，螢幕背光值反映越來越緩慢。一般取值在1的左右。

mScreenAutoBrightnessAdjustment；//當手機設定為自動背光，此時還需要手動調節背光條調節背光，此時該值就是對應著背光條的值大小該值範圍大小-1~1。預設為0，代表背光條在最中間位置，最右邊代表1，反之則為-1

2.2.1 自動背光流程

下面就是自動背光詳細的程式碼流程：

SensorEventListener mLightSensorListener.onSensorChanged-> handleLightSensorEvent

 1.->applyLightSensorMeasurement

 2.->updateAmbientLux(time) ->updateAutoBrightness(true) -> Callbacks.updateBrightness()

  -> DisplayPowerController.updateBrightness() -> sendUpdatePowerState()->sendUpdatePowerStateLocked()

  -> MSG_UPDATE_POWER_STATE -> updatePowerState ->animateScreenBrightness ----調節螢幕亮度

  -> DisplayPowerState$PhotonicModulator.run() ->DisplayBlanker.requestDisplayState() -> DisplayManagerService(newDisplayBlanker)

  -> DisplayManagerInternal.DisplayPowerCallbacks.onStateChanged

其中animateScreenBrightness這個方法就是設定螢幕背光的入口，配合animateScreenStateChange，改變DisplayPowerState中的state和backlight值，當DisplayPowerState中這兩個值都變化時其中的PhotonicModulator執行緒就會被喚醒，此時便會開始執行設定背光值的操作，標誌性log如下：DisplayPowerState: Updatingscreen state: state=ON, backlight=255

這裡便會又走進initPowerManagement中初始化的DisplayBlanker，之前我們說該類的作用就是與PMS互動，1.設定power狀態(螢幕狀態…)2.與Light互動設定背光值。分別對應方法DisplayPowerCallbacks.onDisplayStateChange(state)，requestGlobalDisplayStateInternal。

2.2.2 自動背光原理

2.2.1中簡述了當手機開啟自動背光功能時，程式碼走的流程，但是實際執行過程中，為了避免頻繁的改變手機背光值，必須採取一些操作。使得使用者體驗更好。

2.2.1程式碼走到handleLightSensorEvent時，會分成兩部分applyLightSensorMeasurement和updateAmbientLux，

   private void applyLightSensorMeasurement(long time, float lux) {

       mRecentLightSamples++;

       // Store all of the light measurements for the intial horizon period.This is to help

       // diagnose dim wake ups and slow responses in b/27951906.

       if (time <= mLightSensorEnableTime + mAmbientLightHorizon) {

           mInitialHorizonAmbientLightRingBuffer.push(time, lux);

       }

       mAmbientLightRingBuffer.prune(time - mAmbientLightHorizon);

       mAmbientLightRingBuffer.push(time, lux);

       // Remember this sample value.

       mLastObservedLux = lux;

       mLastObservedLuxTime = time;

   }

這裡需要說明的時，引數time，指的是從開機到現在的毫秒數（手機睡眠的時間不包括在內），所以說這裡的一個判斷指的是設定完自動背光功能開啟之後採集前十秒之內的光線值，但是這個陣列在目前程式碼中只是啟到一個參考作用，真正用到的是mAmbientLightRingBuffer，prune就是裁剪，對於為什麼裁剪一下，我們這裡先暫且放放，push就是講採集到的光線值放入集合內。

因此這裡我們理解為每次當光線感測器接收到光線值時，都會講之前採集到的值，做一個裁剪操作，然後將本次的光線值存入集合。接著就去執行updateAmbientLux操做，

   private void updateAmbientLux(long time) {

       // If the light sensor was just turned on then immediately update ourinitial

       // estimate of the current ambient light level.

       if (!mAmbientLuxValid) {

            //這裡就是當我們剛設定手機螢幕背光為自動背光時，我們需要手機立即生效的操作

       }

       long nextBrightenTransition =nextAmbientLightBrighteningTransition(time);

       long nextDarkenTransition = nextAmbientLightDarkeningTransition(time);

       float ambientLux = calculateAmbientLux(time);

       if (ambientLux >= mBrighteningLuxThreshold &&nextBrightenTransition <= time

                || ambientLux <=mDarkeningLuxThreshold && nextDarkenTransition <= time) {

            setAmbientLux(ambientLux);

            updateAutoBrightness(true);

            nextBrightenTransition =nextAmbientLightBrighteningTransition(time);

            nextDarkenTransition =nextAmbientLightDarkeningTransition(time);

       }

       long nextTransitionTime = Math.min(nextDarkenTransition,nextBrightenTransition);

       nextTransitionTime =

                nextTransitionTime > time ?nextTransitionTime : time + mLightSensorRate;

       mHandler.sendEmptyMessageAtTime(MSG_UPDATE_AMBIENT_LUX,nextTransitionTime);

}

nextBrightenTransition下一次變亮的時間nextDarkenTransition下一次變暗的時間，mBrighteningLuxThreshold使螢幕變亮所需要的環境光照閾值，一般為當前光線值的1.1倍，mDarkeningLuxThreshold使螢幕變暗所需要的環境光照閾值，一般為當前光線值的1.2倍，當環境光照小於該數值的時候，螢幕才可能變暗。這裡就是之前所說為了避免頻繁改變螢幕背光，採取一些操作。使得使用者體驗更好。

calculateAmbientLux(time)這裡就是獲取當前時間之前採取的光線值的一個加權平均，權重為採集時間。然後就會設定mAmbientLux為剛剛計算得到的光值。

updateAutoBrightness(true)，就是計算出需要設定到螢幕上的光值大小，在前面也介紹過mScreenAutoBrightnessSpline就是用來對應光值和背光值的，其運用的演算法就是數學中的樣條插值，目的在於使得光線變化時，螢幕光值設定的更加平滑。在updateAutoBrightness操作中，會設定成員mScreenAutoBrightness為當前計算的到的光值，之後的設定過程中會同過getAutomaticScreenBrightness獲取其值大小

2.3. 手動改背光

不管是從SystemUI下拉statubar，從qstile拖動背光條，還是從settings的拖動，他們都會向資料庫寫入相應的數值。

此時PowerManagerService裡的SettingsObserver，一旦檢測到資料庫有變化，便會直接執行相關更新操作，與自動區別的只是引數是否為auto的不一樣。

   private void handleSettingsChangedLocked() {

       updateSettingsLocked();

       updatePowerStateLocked();

   }

三.實際運用

2.3. 需求：自動背光和手動背光切換時螢幕亮度要求不變化

diff --git a/services/core/java/com/android/server/display/AutomaticBrightnessController.javab/services/core/java/com/android/server/display/AutomaticBrightnessController.java

index 7d986d1..6481cb4 100644

---a/services/core/java/com/android/server/display/AutomaticBrightnessController.java

---a/services/core/java/com/android/server/display/DisplayPowerController.java

+++b/services/core/java/com/android/server/display/DisplayPowerController.java

@@ -48,6 +48,13 @@ importandroid.view.WindowManagerPolicy;

 import java.io.PrintWriter;

+import android.database.ContentObserver;

+import android.content.ContentResolver;

+import android.provider.Settings;

+import android.os.UserHandle;

+

 /**

  *Controls the power state of the display.

  *

@@ -261,6 +268,8 @@ final classDisplayPowerController implements AutomaticBrightnessController.Call

    private static final int BRIGHTNESS_RAMP_RATE_FASTER = 800;

+   private BrightnessModeObserver mBrightnessModeObserver;

    /**

     * Creates the display power controller.

     */

@@ -388,6 +397,35 @@ final classDisplayPowerController implements AutomaticBrightnessController.Call

            }

        }

+       mBrightnessModeObserver = new BrightnessModeObserver(null);

+       mBrightnessModeObserver.startObserving();

+

+   }

+

+   private class BrightnessModeObserver extends ContentObserver {

+       public BrightnessModeObserver(Handler handler) {

+           super(handler);

+       }

+

+       @Override

+       public void onChange(boolean selfChange) {

+            boolean autoBrightness =Settings.System.getIntForUser(mContext.getContentResolver(),

+                                               Settings.System.SCREEN_BRIGHTNESS_MODE, 1, UserHandle.USER_CURRENT) ==1;

+           if (!autoBrightness) {

+                int brightness =mPowerState.getScreenBrightness();

+               Settings.System.putIntForUser(mContext.getContentResolver(),

+                                   Settings.System.SCREEN_BRIGHTNESS, brightness, UserHandle.USER_CURRENT);

+           }

+       }

+

+       public void startObserving() {

+           final ContentResolver cr = mContext.getContentResolver();

+           cr.unregisterContentObserver(this);

+           cr.registerContentObserver(Settings.System.getUriFor(Settings.System.SCREEN_BRIGHTNESS_MODE),

+                                        false,this);

+       }

    }

    /**

這裡就是在DisplayPowerController增加一個觀察者，當是否為自動時，直接獲取當前背光值並寫入資料庫，此時切換時，光值不會改變