05-11 16:09 CVTE _软件开发四部_TV系统软件工程师

关注

安卓系统面经_安卓面经(14/20)网络时间专题

牛客高级系列专栏：

安卓（安卓系统开发也要掌握）

想通关安卓面试，请看：《150道安卓高频面试题目录及答案链接》
想通关安卓系统面试，请看：《140道安卓系统Framework面试题目录及答案链接》
想进阶安卓开发，请看：《Android进阶知识体系解析_15大安卓进阶必备知识点》
想了解安卓APP完整开发流程，请看：《安卓APP完整开发流程》
想掌握安卓App性能优化，请看：《安卓性能优化讲解和实战专栏》
想掌握Gradle语法，制作Gradle插件，请看：《安卓Gradle语法解析和实践大全》

嵌入式

想通关嵌入式面试，请看：《111道嵌入式面试题目录及答案链接》
想多掌握几个嵌入式项目，请看：《6个嵌入式项目交流分享（附源码）》

本人是2020年毕业于广东工业大学研究生：许乔丹，有国内大厂CVTE和世界500强企业安卓开发经验，该专栏整理本人从嵌入式Linux转Android系统开发过程中对常见安卓系统开发面试题的理解;
1份外卖价格助您提高安卓面试准备效率，为您面试保驾护航！！

正文开始⬇

面试题预览

简述下NTP时间同步的原理？⭐⭐⭐
请简单解释下Android系统NTP网络时间同步的流程？ ⭐⭐⭐
如果有个系统时间不对的问题，请给出你的问题定位思路。⭐⭐⭐⭐⭐

1 网络时间同步NTP流程

1.1 NTP介绍及原理分析

1.1.1 NTP简介

NTP（Network Time Protocol）是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以是计算机对其服务器或者时钟源（如石英钟，GPS等等）做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1ms， WAN上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶意的协议攻击。时间按NTP服务器的等级传播。按照离外部UTC源的远近把所有服务器归入不同的Startum层中。

1.1.2 NTP原理分析

alt

系统时钟同步的工作过程如下：

1）Device A发送一个NTP报文给Device B，该报文带有它离开Device A时的时间戳，该时间戳为10:00:00am（T1）。

2）当此NTP报文到达Device B时，Device B加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:01am（T2）。

3）当此NTP报文离开Device B时，Device B再加上自己的时间戳，该时间戳为11:00:02am（T3）。

4）当Device A接收到该响应报文时，Device A的本地时间为10:00:03am（T4）。

至此，Device A已经拥有足够的信息来计算两个重要的参数：

NTP报文的往返时延Delay=（T4-T1）-（T3-T2）=2秒。

Device A相对Device B的时间差offset=（（T2-T1）+（T3-T4））/2=1小时。

这样，Device A就能够根据这些信息来设定自己的时钟，使之与Device B的时钟同步。

下面主要对Android系统源码的时间同步NTP流程进行分析：

1.2 NetworkTimeUpdateService启动

源码文件：frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

//这个是使能时间同步模块的配置，正常都是使能的，这句话也是使能的，一开始以为默认false，后来才知道，
//如果没有获取到这个配置，才会是false
boolean disableNetworkTime = SystemProperties.getBoolean("config.disable_networktime", false);
 
 
//这儿是将时间同步作为一个系统服务，system_server是一个进程，包括多个系统服务
if (!isWatch && !disableNetworkTime) {
    t.traceBegin("StartNetworkTimeUpdateService");
    try {
        networkTimeUpdater = new NetworkTimeUpdateService(context);
                
        ServiceManager.addService("network_time_update_service",
                networkTimeUpdater);
    } catch (Throwable e) {
        reportWtf("starting NetworkTimeUpdate service", e);
    }
}
 
 
 
//这边是启动时间同步服务
final NetworkTimeUpdateService networkTimeUpdaterF = networkTimeUpdater; 
 
networkTimeUpdaterF.systemRunning();

1.3 同步时间的定时器设置（重试逻辑）

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

1.3.1 注册定时器广播接收器

//首先在这儿注册一个广播接收器，接收定时器发过来的所有时间同步定时广播
private void registerForAlarms() {
	mContext.registerReceiver(
			new BroadcastReceiver() {
				@Override
				public void onReceive(Context context, Intent intent) {
					mHandler.obtainMessage(EVENT_POLL_NETWORK_TIME).sendToTarget();
				}
			}, new IntentFilter(ACTION_POLL));
}
 
//接收到定时器广播后，就处理定时器事件
private class MyHandler extends Handler {
	public void handleMessage(Message msg) {
		switch (msg.what) {
			case EVENT_AUTO_TIME_ENABLED:
			case EVENT_POLL_NETWORK_TIME:
			case EVENT_NETWORK_CHANGED:
				onPollNetworkTime(msg.what);
				break;
		}
	}
}

1.3.2 时间同步间隔的设置

mPollingIntervalMs = mContext.getResources().getInteger(
		com.android.internal.R.integer.config_ntpPollingInterval);
mPollingIntervalShorterMs = mContext.getResources().getInteger(
		com.android.internal.R.integer.config_ntpPollingIntervalShorter);
mTryAgainTimesMax = mContext.getResources().getInteger(
		com.android.internal.R.integer.config_ntpRetry);

com.android.internal.R.integer.config_ntpPollingInterval这个是在另一个资源文件里获取的，在frameworks/base/core/res/res/values/config.xml里

<!-- Remote server that can provide NTP responses. -->
<string translatable="false" name="config_ntpServer">ntp.aliyun.com</string>
<!-- Normal polling frequency in milliseconds -->
<integer name="config_ntpPollingInterval">300000</integer>
<!-- Try-again polling interval in milliseconds, in case the network request failed -->
<integer name="config_ntpPollingIntervalShorter">60000</integer>
<!-- Number of times to try again with the shorter interval, before backing
    off until the normal polling interval. A value < 0 indicates infinite. -->
<integer name="config_ntpRetry">3</integer>
<!-- Timeout to wait for NTP server response in milliseconds. -->
<integer name="config_ntpTimeout">5000</integer>

在这个config.xml文件里，可以设置ntpserver，因为默认的地址在国内不能访问
config_ntpPollingInterval，这个配置是一个通用轮训间隔，默认是86400000，是24小时，我这儿改为了300秒暂时

config_ntpPollingIntervalShorter，这个是短时间轮训间隔

config_ntpRetry，这个是短时间轮训间隔的次数

1.3.3 同步时间间隔的逻辑

//NetworkTimeUpdateService构造函数定义了一个pollIntent，可以用于下面resetAlarm来设置定时器的发送广播的intent，这样在定时器时间来临时，定时器发送广播这边便可以知道已经到达定时时间
public NetworkTimeUpdateService(Context context) {
	Intent pollIntent = new Intent(ACTION_POLL, null);
	mPendingPollIntent = PendingIntent.getBroadcast(mContext, POLL_REQUEST, pollIntent, 0);
}
 
/**
 * Cancel old alarm and starts a new one for the specified interval.
 * @param interval when to trigger the alarm, starting from now.
 */
private void resetAlarm(long interval) {
	mAlarmManager.cancel(mPendingPollIntent);
	long now = SystemClock.elapsedRealtime();
	long next = now + interval;
	mAlarmManager.set(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME, next, mPendingPollIntent);
}
 
 
 
//这边的处理是短时间多次轮询和长时间轮询的处理
 
//刚开机时，由于网络较系统启动较慢，所以需要多次轮询，轮询间隔也会比较小
//所以这里mPollingIntervalShorterMs是短时间轮询，设置定时器就用resetAlarm方法就行
//每次接收到定时器广播后，这边的mTryAgainCounter会加1，当短时间轮询超过一定次数，默认为3，
//就会切换为长时间轮询mPollingIntervalMs
private void onPollNetworkTimeUnderWakeLock(int event) {
	if (cachedNtpResult != null && cachedNtpResult.getAgeMillis() < mPollingIntervalMs) {
	} else {
		mTryAgainCounter++;
		if (mTryAgainTimesMax < 0 || mTryAgainCounter <= mTryAgainTimesMax) {
			resetAlarm(mPollingIntervalShorterMs);
		} else {
			// Try much later
			mTryAgainCounter = 0;
			resetAlarm(mPollingIntervalMs);
		}
	}
}

1.4 时间同步请求

1.4.1 获取ntp时间，并且设置系统时间

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

同步时间的操作在forceRefresh方法里，首先获取getNtpConnectionInfo(),获取相关的配置，包括serverName和timeoutMillis，serverName默认是com.android，国内无法访问，我这里设置为了ntp.aliyun.com，具体细节可以参照第二节第2小节。

然后是创建一个SntpClient，通过sntp获取到的时间，创建一个TimeResult对象，这个对象可以通过getCachedTimeResult()函数获取到

public TimeResult getCachedTimeResult() {
        return mTimeResult;
}


frameworks/base/core/java/android/util/NtpTrustedTime.java
 
public boolean forceRefresh() {
	NtpConnectionInfo connectionInfo = getNtpConnectionInfo();
	final SntpClient client = new SntpClient();
	final String serverName = connectionInfo.getServer();
	final int timeoutMillis = connectionInfo.getTimeoutMillis();
	Log.d(TAG, "forceRefresh, serverName = " + serverName);
 
	if (client.requestTime(serverName, timeoutMillis, network)) {
		long ntpCertainty = client.getRoundTripTime() / 2;
		mTimeResult = new TimeResult(
				client.getNtpTime(), client.getNtpTimeReference(), ntpCertainty);
		Log.d(TAG, "]forceRefresh()-->requestTime true");
		return true;
	} else {
		Log.d(TAG, "forceRefresh()-->requestTime false");
		return false;
	}
}

1.4.2 根据拿到的ntp时间设置系统时间

再回到onPollNetworkTimeUnderWakeLock方法，mTime.forceRefresh后，我们看到再次获取了一下cachedNtpResult，此时cachedNtpResult不再是null，所以下面代码的

if (cachedNtpResult != null && cachedNtpResult.getAgeMillis() < mPollingIntervalMs)

分支可以执行到，里面调用timeSuggestion将获取到的ntp时间设置到系统时间里

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NetworkTimeUpdateService.java
 
private void onPollNetworkTimeUnderWakeLock(int event) {
	NtpTrustedTime.TimeResult cachedNtpResult = mTime.getCachedTimeResult();
	if (cachedNtpResult == null || cachedNtpResult.getAgeMillis() >= mPollingIntervalMs) {
		mTime.forceRefresh();
		cachedNtpResult = mTime.getCachedTimeResult();
	}
 
	if (cachedNtpResult != null && cachedNtpResult.getAgeMillis() < mPollingIntervalMs) {
		resetAlarm(mPollingIntervalMs);
 
		// Suggest the time to the time detector. It may choose use it to set the system clock.
		TimestampedValue<Long> timeSignal = new TimestampedValue<>(
				cachedNtpResult.getElapsedRealtimeMillis(), cachedNtpResult.getTimeMillis());
		NetworkTimeSuggestion timeSuggestion = new NetworkTimeSuggestion(timeSignal);
		timeSuggestion.addDebugInfo("Origin: NetworkTimeUpdateService. event=" + event);
	mTimeDetector.suggestNetworkTime(timeSuggestion);
	} else {}
}

1.4.3 Sntp获取ntp服务器的时间

ntp端口123，在SntpClient里，会组一个udp包向ntpserver发送，并且阻塞的等待返回结果

public boolean requestTime(InetAddress address, int port, int timeout, Network network) {
	DatagramSocket socket = null;
	final int oldTag = TrafficStats.getAndSetThreadStatsTag(
			TrafficStatsConstants.TAG_SYSTEM_NTP);
		socket = new DatagramSocket();
		network.bindSocket(socket);
		socket.setSoTimeout(timeout);
		byte[] buffer = new byte[NTP_PACKET_SIZE];
		DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, port);
 
		// set mode = 3 (client) and version = 3
		// mode is in low 3 bits of first byte
		// version is in bits 3-5 of first byte
		buffer[0] = NTP_MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 
		// get current time and write it to the request packet
		final long requestTime = System.currentTimeMillis();
		final long requestTicks = SystemClock.elapsedRealtime();
		writeTimeStamp(buffer, TRANSMIT_TIME_OFFSET, requestTime);
 
		socket.send(request);
 
		// read the response
		DatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
		socket.receive(response);
}

面试题解析

回答是作者根据自己知识来回答的，没有标准答案，仅供参考：

简述下NTP时间同步的原理？⭐⭐⭐

回答：NTP（Network Time Protocol）时间同步的原理是通过网络协议来获取准确的时间信息，以使设备与网络上的时间保持同步。NTP采用了一种分层的时间同步算法，其中包括客户端和服务器之间的时间同步过程。基本原理如下：

a. 客户端向NTP服务器发送时间请求。
b. NTP服务器回复时间响应，包含服务器的时间信息。
c. 客户端接收响应后，计算与服务器之间的时间差，并将其应用于本地时间。NTP算法还包括了一些复杂的机制，如时钟频率补偿、时钟偏移调整和时钟漂移补偿等，以提高时间同步的准确性和稳定性。

请简单解释下Android系统NTP网络时间同步的流程？ ⭐⭐⭐

回答：
a. Android设备向NTP服务器发送时间请求，可以通过ntpdate命令或SntpClient类来实现。
b. NTP服务器回复时间响应，包含服务器的时间信息。
c. Android设备接收响应后，通过计算与服务器之间的时间差，将其应用于本地时间。
d. Android系统会将同步后的时间保存在系统时钟中，并在需要时更新系统时间。Android系统还提供了一些系统服务和API，如AlarmManager和 SystemClock，用于管理和调整系统时间，以确保时间的准确性和同步性。

如果有个系统时间不对的问题，请给出你的问题定位思路。⭐⭐⭐⭐⭐

回答：
a. 检查网络连接：确保设备与网络连接正常，NTP时间同步需要通过网络进行。如果是在未联网下报的问题，首先考虑电路是否带RTC计时、时区是否正确等
b. 检查NTP服务器配置：确认设备是否正确配置了可用的NTP服务器地址。
c. 检查系统时间设置：检查设备的系统时间设置，确保自动同步时间的选项已启用。
d. 手动进行时间同步：尝试手动进行时间同步，可以通过系统设置中的时间和日期选项进行。
e. 检查系统日志：查看系统日志，寻找与时间同步相关的错误或警告信息。
f. 检查硬件时钟：如果问题持续存在，可能是硬件时钟出现问题，可能需要进行硬件故障排查或更换硬件。

通过以上步骤的排查，可以逐步定位和解决系统时间不对的问题。

alt