Android地理位置服務解析

GPS

基于衛星發射的信號，可以推算出手機到每顆衛星的距離，根據衛星的位置，推測出手機的位置。

這是一張簡單的GPS定位原理圖，需要一點數學知識，先不討論這個細節，需要的同學看 這里 。

現在衛星信號全球都覆蓋了，手機一般都有GPS芯片，因此可以實現定位。GPS方式準確度是最高的，走衛星通道，不需要聯網就可以要使用。但是它的缺點也非常明顯：

• 1.比較耗電;
• 2.絕大部分用戶默認不開啟GPS模塊，也不會長時間開著;
• 3.從GPS模塊啟動到獲取第一次定位數據，可能需要 比較長的時間 ;
• 4. 只能在戶外使用 ，當有遮擋物干擾時，幾乎無法使用，如城市大樓密集的地方。

WiFi

通過獲取當前所連接的WiFi熱點的一些信息，然后訪問定位服務以獲得經緯度坐標。

這是一張簡單的WiFi定位原理圖。

因為WiFi熱點一般都是固定位置，所以只要能知道手機連接的WiFi熱點的位置，也就可以推算出手機的位置。而且由于手機一般連接的WiFi不會太遠，所以其實精確度也不會太差。也不會像GPS那樣需要耗時比較久才能獲得位置信息。

Cell-ID

采集到手機所連接的基站ID號(cellid)和其它的一些信息(MNC，MCC，LAC等)，然后通過網絡訪問定位服務，獲取并返回對應的經緯度坐標。

這是一張簡單的基站定位原理圖。

現在各大運營商的基站已經覆蓋了全國大部分地區，每個基站的ID號是全球唯一的，只要有手機信號，就能接收到周圍基站的信號。基站定位的精確度不如GPS，但優點是能夠在室內用，只要網絡通暢就行。

其實各種定位方式，大體都是基于三角定位的原理，不過計算的時候會有一些自己的特點，這里先不深究背景知識了。下面進入正題。

Android系統上如何獲取地理位置

方法1：Google Play Service提供的API

這個不多說，因為國內不可用！！！

需要的同學可以自己爬梯子看下用法，比較簡單： https://developer.android.com/google/play-services/location.html

方法2：系統提供的原生API：主要就是系統的 android.location 中提供的兩個類。

• LocationManager： 和大多數系統提供的 SystemService 一樣是單例，通過 locationManager = (LocationManager) context.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE); 來獲取。
• LocationListener： 非常典型的觀察者模式，需要監聽地理位置的時候，創建一個 Listener ，實現LocationListener中的幾個回調方法。把Listener傳給LocationManager，當地理位置變化的時候就會回調 onLocationChanged(Location location) 發出通知。
• 官方指導： https://developer.android.com/guide/topics/location/strategies.html

方法3：使用百度、高德之類的地圖SDK。

這簡直就是大招了，各家都有自己的數據庫，比起系統提供的API強太多了。這個這次也不說，各家的接入文檔寫的很清楚。

使用原生API采集地理位置的方法

下面介紹一下我對使用原生API的理解，畢竟不是所有場景都需要用到大招級別的sdk，有的情況我們需要自己實現定位服務。

1.首先需要了解PROVIDER

看過前面介紹的3種定位方式之后，可以很容易理解PROVIDER是什么。其實它就對應著地理位置采集的幾種方式：

• LocationManager.GPS_PROVIDER：通過gps來獲取地理位置的經緯度信息，優點：獲取地理位置信息精確度高，缺點：只能在戶外使用， 耗時，耗電 。
• LocationManager.NETWORK_PROVIDER：通過移動網絡的基站或者WiFi來獲得地理位置，優點：只要有網絡，獲取速度快，耗電低，在室內室外都可以使用。
• LocationManager.PASSIVE_PROVIDER：被動的接收更新的地理位置信息，而不用自己主動請求地理位置。意思就是共享手機上其他App采集的位置信息，而不是自己主動去采集。

下圖是3種Provider的特點和區別：

2.打開手機的設置

先看下原生系統中地理位置設置的界面截圖：

以原生系統為例，需要采集地理位置時，需要：

• 打開通知欄的GPS開關
• 進入 設置->位置信息->模式 ，打開開關。然后我們可以看到，這里有3類模式：
  • 高精確度：使用GPS、WLAN、藍牙或者移動網絡確定位置
  • 節電：使用WLAN、藍牙或者移動網絡確定位置
  • 僅限設備：使用GPS確定位置
  </li> </ul>

  PS：我發現小米手機上，即使你把通知欄里面地理位置開關關閉了，進入系統的設置界面，還是可以看到地理位置是開啟的，默認選擇的是 節電 模式。而原生系統你只要在通知欄關閉了開關，就無法使用定位服務了。這里感覺國內廠商在細節上可能會有一些不同的實現。

  3.給你的App注冊權限

  當你在代碼里面使用3種不同的Provider時，應該關注到兩個權限：

  • LocationManager.GPS_PROVIDER：android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION
  • LocationManager.NETWORK_PROVIDER：android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION 或者 android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION。
    • 當聲明ACCESS_FINE_LOCATION時，拿到的位置信息將更精確（幾十米到幾百米）
    • 當聲明ACCESS_COARSE_LOCATION時，拿到的位置會粗略一點（幾百米到幾千米）
    </li>
  • LocationManager.PASSIVE_PROVIDER：android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION
  </ul>

  注意：如果聲明了ACCESS_FINE_LOCATION時，就不用再聲明ACCESS_COARSE_LOCATION了，因為ACCESS_FINE_LOCATION已經包含了使用NETWORK_PROVIDER的能力。此外從Android6.0開始，ACCESS_FINE_LOCATION和ACCESS_COARSE_LOCATION已經是 dangerous permission ，開發者需要注意這一點，當用戶在運行你的App時，如果沒有授權，仍然是無法獲取到地理位置信息的。

  4.根據需求的場景寫代碼（記住要盡量省電）

  一定要省電：這是一個非常重要的用戶體驗，我們應該對自己做的App負責。什么時候開始使用地理位置服務，什么時候停止使用，我們一定要想清楚，盡量不要一直占用著這種高耗電的資源。

  4.1基本代碼

  下面看代碼，一段基本的獲取地理位置的代碼是這么寫的，這段代碼可以讓你通過異步的方式獲取到用戶的地理位置。

  // 獲得Location Manager的實例
  LocationManager locationManager = (LocationManager) this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);
  
  // 定義一個監聽器，實現onLocationChanged方法，在這個方法里面可以拿到更新后的地理位置
  LocationListener locationListener = new LocationListener() {
      public void onLocationChanged(Location location) {
        // 新的Location值在這里返回，Location實例中包含著緯度、經度、海拔、精確度、更新時間等一系列信息。
        makeUseOfNewLocation(location);
      }
  
  public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {}
  
  public void onProviderEnabled(String provider) {}
  
  public void onProviderDisabled(String provider) {}
  
  };
  // 注冊監聽器，當地理位置變化時，發出通知給Listener。這個方法很關鍵。4個參數需要了解清楚：
  // 第1個參數：你所使用的provider名稱，是個String
  // 第2個參數minTime：地理位置更新時發出通知的最小時間間隔
  // 第3個參數minDistance：地理位置更新發出通知的最小距離，第2和第3個參數的作用關系是“或”的關系，也就是滿足任意一個條件都會發出通知。這里第2、3個參數都是0，意味著任何時間，只要位置有變化就會發出通知。
  // 第4個參數：你的監聽器
  locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.NETWORK_PROVIDER, 0, 0, locationListener);</code></pre> 
    
  4.2如何優化
   
    
  但是實戰中一定要盡量去優化，雖然獲取地理位置只能是異步的，但是仍然不建議一直不停地監聽地理位置的變化。
   
    
  谷歌官方也給出了一個采集地理位置的思路，非常值得我們來參考。思路的基本步驟如下：
   
    
   
     
  啟動應用。
   
     
  當用戶進入到應用中需要使用地理位置場景時，選擇一個合適的Provider，開始監聽地理位置的變化。
   
     
  獲取系統中緩存的上次的地理位置 LastKnownLocation ，保存到當前地理位置變量 currentLocation 中作為備選值，當拿到新的地理位置后，對比兩者，選擇最優的那個繼續保存它。
   
     
  停止監聽地理位置的變化。
   
     
  使用當前維護著的這個Location作為用戶的位置。
   
    
   
    
  谷歌還給出了這個方案的一個timeline圖示。
   
    
   
    
  4.3關鍵問題
   
    
  我們比較關注下面4點：
   
    
   
     
  1.如何選擇一個最好的provider？
   
     
  2.什么時候開始監聽地理位置變化，什么時候結束？
   
     
  3.如何比較兩個地理位置，決定哪個更好？
   
     
  4.LastknownPostion怎么獲取，怎么使用？
   
    
   
    
  下面介紹我的想法：
   
    
  第1點：如何選擇一個最好的provider？
   
    
  這需要看你的需求。系統中也提供了一些方法來幫我們選擇，可以設定一個條件 Criteria ，指定帥選最符合條件的地理位置提供者，根據Cirteria指定的條件，設備會自動選擇哪種location provider。
   
    
  代碼如下：
   
    
  Criteria criteria = new Criteria();//
  criteria.setAccuracy(Criteria.ACCURACY_FINE);//設置定位精準度
  criteria.setAltitudeRequired(false);//是否要求海拔
  criteria.setBearingRequired(true);//是否要求方向
  criteria.setCostAllowed(true);//是否要求收費
  criteria.setSpeedRequired(true);//是否要求速度
  criteria.setPowerRequirement(Criteria.POWER_LOW);//設置相對省電
  criteria.setBearingAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//設置方向精確度
  criteria.setSpeedAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//設置速度精確度
  criteria.setHorizontalAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//設置水平方向精確度
  criteria.setVerticalAccuracy(Criteria.ACCURACY_HIGH);//設置垂直方向精確度
  
  // 返回滿足條件的，當前設備可用的location provider
  // 當第2個參數為false時，返回當前設備所有provider中最符合條件的那個（但是不一定可用）。
  // 當第2個參數為true時，返回當前設備所有可用的provider中最符合條件的那個。
  String rovider  = mLocationManager.getBestProvider(criteria,true);</code></pre> 
    
  總之，一共就3個provider，其實對于大部分開發者，選來選去就是 gps or network 。
   
    
  第2點，什么時候開始，什么時候結束？
   
    
  我認為最好開啟了監聽器后，要盡可能早地結束它。也就是不要調用了 requestLocationUpdates(provider, minTime, minDistance, listener) 讓位置服務開始工作后，很長時間都不去 removeUpdates(listener) 來停止服務。
   
    
  雖然在 requestLocationUpdates 方法中，有 minTime 、 minDistance 參數可以設置。比如設置了60000ms的minTime，希望采更新完一次地理位置后休息60s。或者設置2000米的minDistance，希望位置變化不超過2公里，也休息。這樣做 看起來好像 是可以省電。
   
    
  但是實測中發現，如果調用 requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER, 60000, 2000, listener) 注冊監聽器后，系統的狀態欄上面的GPS那個小圖標一直在顯示。只要你不 removeUpdates(listener) ，他就一直在工作。其實我理解，即使你設置了minTime和minDistance，位置服務還是一直處于工作狀態的，不然它怎么知道位置變化超過了你設定的minDistance呢？
   
    
   
    
  所以我的建議是，當你調用 requestLocationUpdates 后，還應該是設置一個定時器，比如30s。當30s時間到了之后，就 removeUpdate ，不再監聽地理位置了，轉而使用備選的LastKnownLocation。當下次需要使用地理位置時，再重新注冊監聽器，監聽30s，然后就移除監聽器。如果對實時性要求高，我們可以在用戶進入App中某個需要定位服務的場景之前，采用這個方法獲取一次地理位置，把它保存下來。
   
    
  第3點，如何比較兩個Location，選出更好的那個？
   
    
  谷歌也給出了代碼示例，先看一下。
   
    
  private static final int TWO_MINUTES = 1000  60  2;
  
  /** Determines whether one Location reading is better than the current Location fix
  
  @param location  The new Location that you want to evaluate
  @param currentBestLocation  The current Location fix, to which you want to compare the new one
  */
  protected boolean isBetterLocation(Location location, Location currentBestLocation) {
  if (currentBestLocation == null) {
  
  // A new location is always better than no location
  return true;
  
  }
  // Check whether the new location fix is newer or older
  long timeDelta = location.getTime() - currentBestLocation.getTime();
  boolean isSignificantlyNewer = timeDelta > TWO_MINUTES;
  boolean isSignificantlyOlder = timeDelta < -TWO_MINUTES;
  boolean isNewer = timeDelta > 0;
  // If it's been more than two minutes since the current location, use the new location
  // because the user has likely moved
  if (isSignificantlyNewer) {
  
  return true;
  
  // If the new location is more than two minutes older, it must be worse
  } else if (isSignificantlyOlder) {
  
  return false;
  
  }
  // Check whether the new location fix is more or less accurate
  int accuracyDelta = (int) (location.getAccuracy() - currentBestLocation.getAccuracy());
  boolean isLessAccurate = accuracyDelta > 0;
  boolean isMoreAccurate = accuracyDelta < 0;
  boolean isSignificantlyLessAccurate = accuracyDelta > 200;
  // Check if the old and new location are from the same provider
  boolean isFromSameProvider = isSameProvider(location.getProvider(),
  
      currentBestLocation.getProvider());
  
  
  // Determine location quality using a combination of timeliness and accuracy
  if (isMoreAccurate) {
  
  return true;
  
  } else if (isNewer && !isLessAccurate) {
  
  return true;
  
  } else if (isNewer && !isSignificantlyLessAccurate && isFromSameProvider) {
  
  return true;
  
  }
  return false;
  }
  
  
  /* Checks whether two providers are the same /
  private boolean isSameProvider(String provider1, String provider2) {
      if (provider1 == null) {
        return provider2 == null;
      }
      return provider1.equals(provider2);
  }</code></pre> 
    
  這段代碼的策略是：
   
    
   
     
  1.先看更新時間：設定一個時間范圍，2分鐘。 
      
   
       
  如果新的Location比舊的Location獲取時間更新，且超過2分鐘，那么認為新的Location更好。
   
       
  如果新的Location比舊的Location獲取時間更老，且超過2分鐘，那么認為新的Location不夠好。
   
       
  如果新的Location比舊的Location獲取時間更新，但沒有超過2分鐘，那么看下它們的精確度。
   
      
   </li> 
     
  2.再看精確度：設定一個精確度范圍，200米。 
      
   
       
  如果新的Location比舊的Location精確度更高，那么認為新的Location更好。
   
       
  如果新的Location和舊的Location精確度相等，且獲取時間更新，那么認為新的Location更好。
   
       
  如果新的Location比舊的Location精確度低200m以內，且獲取時間更新，來自同一個provider，那么為認為新的Location更好。
   
       
  其他情況都認為舊的Location更好。
   
      </ul> </li> 
    </ul> 
    
  這段代碼是一個參考，我們實際開發中可以更具需要去定義自己的 Better Location 策略。
   
    
  另外，從API>=17開始，Location類還增加了一個 getElapsedRealtimeNanos 方法（獲取從系統啟動后走過的時間），這是為了解決 getTime 方法（獲取UTC時間）不夠精確，容易產生誤差的問題。這個方法在比較兩個Location時將更加可靠。
   
    
  第4點，怎么獲取LastknownPostion，怎么使用？
   
    
  相信有了第3點，應該知道怎么選擇 Better Location 。至于獲取LastKnownLocation直接看代碼。
   
    
  Location gpsLocation = null;
  Location networkLocation = null;
  
  if (context.checkCallingOrSelfPermission(Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
      gpsLocation = locationManager.getLastKnownLocation(LocationManager.GPS_PROVIDER);
  }
  if (context.checkCallingOrSelfPermission(Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
      networkLocation = locationManager.getLastKnownLocation(LocationManager.NETWORK_PROVIDER);
  }
  // 下面可以比較一下哪個更好...
  Location currentLocation = gpsLocation;
  if (isBetterLocation(currentLocation, networkLocation)){
      currentLocation = networkLocation;
  }</code></pre> 
    
  總結一下
   
    
  說了一大堆，我覺得平時開發的時候應該這么做：
   
    
   
     
  1.確定自己的應用什么時候要開始監聽地理位置變化，什么時候停止。
   
     
  2.選擇一個合適的provider，開始監聽它提供的地理位置變化。
   
     
  3.讀取系統中GPS和NETWORK這兩個Provide緩存的 LastKnownPostion ，選出Better Location保存到currentBestLocation變量中。
   
     
  4.監聽到地理位置更新后，把更新到的Location和保存的currentBestLocation比較，得出Better One，再保存到currentBestLocation變量中。
   
     
  5.使用currentBestLocation作為用戶的位置，并在合適時機移除監聽器。
   
    
   
    
   
   
    
  來自：http://unclechen.github.io/2016/09/02/Android地理位置服務解析/