Android系统时间自动更新机制

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 2016/10/24

Android系统是如何更新时间的了？Android提供了两种时间更新方式，NITZ和NTP,其中NITZ是基于移动基站通信更新的，与语音通话时相同的一个通道，而NTP则是通过数据通道（此时手机必须能上网）来更新的。这里，就来了解下这两种时间更新方式具体是如何工作的吧？

两种时间更新机制

NITZ

NITZ(Network Identity and Time Zone，网络标识和时区），是一种用于自动配置本地的时间和日期的机制，同时也通过无线网向移动设备提供运营商信息。NITZ是自从PHASE 2+ RELEASE 96 的GSM中的可选功能，经常被用来自动更新移动电话的系统时钟。NITZ需要运营商网络支持（通过CS网络），目前国内电信、移动都支持NITZ方式更新时间日期，而联通目前不支持。

参考： https://en.wikipedia.org/wiki/NITZ

NTP

NTP：NTP(Network Time Protocol)提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这一时间应该是国际标准时间UTC。 NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。时间按NTP服务器的等级传播。与NITZ不同的是，NTP需要从专门的NTP服务器来获取时间，只要手机连接上网络，都可以实现时间的更新。

参考： https://en.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol

Android如何更新系统时间

Android有一个专门的系统服务 NetworkTimeUpdateServcie来负责更新系统时间，该服务在系统启动时在SystemServer.java中被创建：


if (!disableNetwork && !disableNetworkTime) {
    try {
        Slog.i(TAG, "NetworkTimeUpdateService");
        networkTimeUpdater = new NetworkTimeUpdateService(context);
   } catch (Throwable e) {
        reportWtf("starting NetworkTimeUpdate service", e);
    }
}
...
try {
    if (networkTimeUpdaterF != null) networkTimeUpdaterF.systemRunning();
} catch (Throwable e) {
    reportWtf("Notifying NetworkTimeService running", e);
}

源码： /frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NetworkTimeUpdateService.java

服务初始化

NetworkTimeUpdateService初始时会：

注册RIL的ACTION_NETWORK_SET_TIME以及ACTION_NETWORK_SET_TIMEZONE事件，以接受来自Telephony FW的NITZ时间更新；
监听 ACTION_POLL事件(定时更新时间)以及手机网络连接状态；
发送消息同步NTP时间
监听 Settings中“自动更新时间”选项的变化

/** Initialize the receivers and initiate the first NTP request */
public void systemRunning() {
    registerForTelephonyIntents();
    registerForAlarms();
    registerForConnectivityIntents();

    HandlerThread thread = new HandlerThread(TAG);
    thread.start();
    mHandler = new MyHandler(thread.getLooper());
    // Check the network time on the new thread
    mHandler.obtainMessage(EVENT_POLL_NETWORK_TIME).sendToTarget();

    mSettingsObserver = new SettingsObserver(mHandler, EVENT_AUTO_TIME_CHANGED);
    mSettingsObserver.observe(mContext);
}

同步NTP时间

如果没有收到NITZ时间的更新并且NTP超过一定间隔没有更新时间，服务会主动去同步NTP时间：

// force refresh NTP cache when outdated
if (mTime.getCacheAge() >= mPollingIntervalMs) {
    mTime.forceRefresh();
}

NTP从服务器获取时间：

@Override
public boolean forceRefresh() {
...
    // We can't do this at initialization time: ConnectivityService might not be running yet.
    synchronized (this) {
        if (mCM == null) {
            mCM = (ConnectivityManager) sContext.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
        }
    }
...
    if (LOGD) Log.d(TAG, "forceRefresh() from cache miss");
    final SntpClient client = new SntpClient();
    if (client.requestTime(mServer, (int) mTimeout)) {
        mHasCache = true;
        mCachedNtpTime = client.getNtpTime();
        mCachedNtpElapsedRealtime = client.getNtpTimeReference();
        mCachedNtpCertainty = client.getRoundTripTime() / 2;
       return true;
    } else {
       return false;
    }
}

源码: /frameworks/base/core/java/android/util/NtpTrustedTime.java

接收NITZ时间

Telephony Framework层在接收到最新的NITZ时间后，会主动发送广播请求更新系统时间，NetworkTimeUpateService接收到广播后，保存相应的NITZ时间,下一次poll请求时，就会将该事件更新为系统时间。

private BroadcastReceiver mNitzReceiver = new BroadcastReceiver() {
    @Override
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        String action = intent.getAction();
        if (TelephonyIntents.ACTION_NETWORK_SET_TIME.equals(action)) {
            mNitzTimeSetTime = SystemClock.elapsedRealtime();
        } else if (TelephonyIntents.ACTION_NETWORK_SET_TIMEZONE.equals(action)) {
            mNitzZoneSetTime = SystemClock.elapsedRealtime();
        }
    }
};

监听Settings中 “自动确定时间和日期”的变化

在setting中勾选“自动确定时间和日期”、“自动确定时区”后对key值为AUTO_TIME和AUTO_TIME_ZONE的Preference进行了赋值.

源码路径：packages/apps/Settings/src/com/android/settings/DateTimeSettings.java

void observe(Context context) {
        ContentResolver resolver = context.getContentResolver();
        resolver.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(Settings.Global.AUTO_TIME),
                false, this);
    }

    @Override
    public void onChange(boolean selfChange) {
        mHandler.obtainMessage(mMsg).sendToTarget();
    }

NetworkTimeUpdateService在检测到key值改变的时，就会发送一个消息EVENT_AUTO_TIME_CHANGED;handler接到消息后进行消息处理调用onPollNetworkTime(msg.what):

public void handleMessage(Message msg) {
    switch (msg.what) {
        case EVENT_AUTO_TIME_CHANGED:
        case EVENT_POLL_NETWORK_TIME:
        case EVENT_NETWORK_CONNECTED:
            onPollNetworkTime(msg.what);
            break;
    }
}

在onPollNetworkTime方法中先判断是否勾选“自动更新时间”，如果没勾选直接退出，如果勾选了再看。如果NITZ已经更新了（不为NOT_SET(-1))，且更新间隔小于mPollingIntervalMs(mPollingIntervalMs=246060*1000)，则直接用NITZ更新系统时间，否则用NTP同步时间。


// If NITZ time was received less than mPollingIntervalMs time ago,
// no need to sync to NTP.
if (mNitzTimeSetTime != NOT_SET && refTime - mNitzTimeSetTime < mPollingIntervalMs) {
    resetAlarm(mPollingIntervalMs);
    return;
}

 final long ntp = mTime.currentTimeMillis();
 mTryAgainCounter = 0;
 // If the clock is more than N seconds off or this is the first time it's been
 // fetched since boot, set the current time.
 if (Math.abs(ntp - currentTime) > mTimeErrorThresholdMs
            || mLastNtpFetchTime == NOT_SET) {
    // Set the system time
    ......
    if (ntp / 1000 < Integer.MAX_VALUE) {
                 　　　SystemClock.setCurrentTimeMillis(ntp);
 }

当从NTP服务器上获取的时间和当前时间之差的绝对值大于一个阀值，则认为当前时间错误，需要更新时间。

总结：

时间自动同步选项未勾选，不主动更新时间，直接返回；
NITZ已同步且上次NITZ同步未超过24小时，则设置定时器24小时后再触发同步，即广播NetworkTimeUpdateService.ACTION_POLL；
NTP上次成功同步超过24小时或用户勾选自动同步选项，则进行下面的NTP同步，否则同上设置定时器24小时后再触发同步

参考文献

原文作者：Jason Wang

更新日期：2017-04-29, 14:58:40

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2. 1.2. NTP
2. Android如何更新系统时间
3. 参考文献