Android应用程序绑定服务（bindService）的过程源代码分析（1）

Android应用程序组件Service与Activity一样，既可以在新的进程中启动，也可以在应用程序进程内部启动；前面我们已经分析了在新的进程中启动Service的过程，本文将要介绍在应用程序内部绑定Service的过程，这是一种在应用程序进程内部启动Service的方法。

在前面一篇文章Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划中，我们就曾经提到，在Android系统中，每一个应用程序都是由一些Activity和Service组成的，一般Service运行在独立的进程中，而Activity有可能运行在同一个进程中，也有可能运行在不同的进程中；在接下来的文章中，Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文介绍了在新的进程中启动Service的过程，Android应用程序启动过程源代码分析一文介绍了在新的进程中启动Activity的过程，而Android应用程序内部启动Activity过程（startActivity）的源代码分析一文则介绍了在应用程序进程内部启动Activity的过程；本文接过最后一棒，继续介绍在应用程序进程内部启动Service的过程，这种过程又可以称在应用程序进程内部绑定服务（bindService）的过程，这样，读者应该就可以对Android应用程序启动Activity和Service有一个充分的认识了。
这里仍然是按照老规矩，通过具体的例子来分析Android应用程序绑定Service的过程，而所使用的例子便是前面我们在介绍Android系统广播机制的一篇文章Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划中所开发的应用程序Broadcast了。
我们先简单回顾一下这个应用程序实例绑定Service的过程。在这个应用程序的MainActivity的onCreate函数中，会调用bindService来绑定一个计数器服务CounterService，这里绑定的意思其实就是在MainActivity内部获得CounterService的接口，所以，这个过程的第一步就是要把CounterService启动起来。当CounterService的onCreate函数被调用起来了，就说明CounterService已经启动起来了，接下来系统还要调用CounterService的onBind函数，跟CounterService要一个Binder对象，这个Binder对象是在CounterService内部自定义的CounterBinder类的一个实例，它继承于Binder类，里面实现一个getService函数，用来返回外部的CounterService接口。系统得到这个Binder对象之后，就会调用MainActivity在bindService函数里面传过来的ServiceConnection实例的onServiceConnected函数，并把这个Binder对象以参数的形式传到onServiceConnected函数里面，于是，MainActivity就可以调用这个Binder对象的getService函数来获得CounterService的接口了。
这个过程比较复杂，但总体来说，思路还是比较清晰的，整个调用过程为MainActivity.bindService->CounterService.onCreate->CounterService.onBind->MainActivity.ServiceConnection.onServiceConnection->CounterService.CounterBinder.getService。下面，我们就先用一个序列图来总体描述这个服务绑定的过程，然后就具体分析每一个步骤。




Step 1. ContextWrapper.bindService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java文件中：

public class ContextWrapper extends Context {
Context mBase;
......

@Override
public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,
int flags) {
return mBase.bindService(service, conn, flags);
}

......
}

这里的mBase是一个ContextImpl实例变量，于是就调用ContextImpl的bindService函数来进一步处理。

Step 2. ContextImpl.bindService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件中：

class ContextImpl extends Context {
......

@Override
public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,
int flags) {
IServiceConnection sd;
if (mPackageInfo != null) {
sd = mPackageInfo.getServiceDispatcher(conn, getOuterContext(),
mMainThread.getHandler(), flags);
} else {
......
}
try {
int res = ActivityManagerNative.getDefault().bindService(
mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(),
service, service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),
sd, flags);
......
return res != 0;
} catch (RemoteException e) {
return false;
}
}

......

}

这里的mMainThread是一个ActivityThread实例，通过它的getHandler函数可以获得一个Handler对象，有了这个Handler对象后，就可以把消息分发到ActivityThread所在的线程消息队列中去了，后面我们将会看到这个用法，现在我们暂时不关注，只要知道这里从ActivityThread处获得了一个Handler并且保存在下面要介绍的ServiceDispatcher中去就可以了。

我们先看一下ActivityThread.getHandler的实现，然后再回到这里的bindService函数来。
Step 3. ActivityThread.getHandler
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：

public final class ActivityThread {
......

final H mH = new H();

......

private final class H extends Handler {
......

public void handleMessage(Message msg) {
......
}

......
}

......

final Handler getHandler() {
return mH;
}

......
}

这里返回的Handler是在ActivityThread类内部从Handler类继承下来的一个H类实例变量。

回到Step 2中的ContextImpl.bindService函数中，获得了这个Handler对象后，就调用mPackageInfo.getServiceDispatcher函数来获得一个IServiceConnection接口，这里的mPackageInfo的类型是LoadedApk，我们来看看它的getServiceDispatcher函数的实现，然后再回到ContextImpl.bindService函数来。
Step 4. LoadedApk.getServiceDispatcher
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java文件中：

final class LoadedApk {
......

public final IServiceConnection getServiceDispatcher(ServiceConnection c,
Context context, Handler handler, int flags) {
synchronized (mServices) {
LoadedApk.ServiceDispatcher sd = null;
HashMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher> map = mServices.get(context);
if (map != null) {
sd = map.get(c);
}
if (sd == null) {
sd = new ServiceDispatcher(c, context, handler, flags);
if (map == null) {
map = new HashMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher>();
mServices.put(context, map);
}
map.put(c, sd);
} else {
sd.validate(context, handler);
}
return sd.getIServiceConnection();
}
}

......

static final class ServiceDispatcher {
private final ServiceDispatcher.InnerConnection mIServiceConnection;
private final ServiceConnection mConnection;
private final Handler mActivityThread;
......

private static class InnerConnection extends IServiceConnection.Stub {
final WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher> mDispatcher;
......

InnerConnection(LoadedApk.ServiceDispatcher sd) {
mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher>(sd);
}

......
}

......

ServiceDispatcher(ServiceConnection conn,
Context context, Handler activityThread, int flags) {
mIServiceConnection = new InnerConnection(this);
mConnection = conn;
mActivityThread = activityThread;
......
}

......

IServiceConnection getIServiceConnection() {
return mIServiceConnection;
}

......
}

......
}

在getServiceDispatcher函数中，传进来的参数context是一个MainActivity实例，先以它为Key值在mServices中查看一下，是不是已经存在相应的ServiceDispatcher实例，如果有了，就不用创建了，直接取出来。在我们这个情景中，需要创建一个新的ServiceDispatcher。在创建新的ServiceDispatcher实例的过程中，将上面传下来ServiceConnection参数c和Hanlder参数保存在了ServiceDispatcher实例的内部，并且创建了一个InnerConnection对象，这是一个Binder对象，一会是要传递给ActivityManagerService的，ActivityManagerServic后续就是要通过这个Binder对象和ServiceConnection通信的。

函数getServiceDispatcher最后就是返回了一个InnerConnection对象给ContextImpl.bindService函数。回到ContextImpl.bindService函数中，它接着就要调用ActivityManagerService的远程接口来进一步处理了。
Step 5. ActivityManagerService.bindService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：

class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
......

public int bindService(IApplicationThread caller, IBinder token,
Intent service, String resolvedType, IServiceConnection connection,
int flags) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
data.writeStrongBinder(token);
service.writeToParcel(data, 0);
data.writeString(resolvedType);
data.writeStrongBinder(connection.asBinder());
data.writeInt(flags);
mRemote.transact(BIND_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.readException();
int res = reply.readInt();
data.recycle();
reply.recycle();
return res;
}

......
}

这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService的bindService函数去了。

Step 6. ActivityManagerService.bindService
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......

public int bindService(IApplicationThread caller, IBinder token,
Intent service, String resolvedType,
IServiceConnection connection, int flags) {
......

synchronized(this) {
......
final ProcessRecord callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
......

ActivityRecord activity = null;
if (token != null) {
int aindex = mMainStack.indexOfTokenLocked(token);
......
activity = (ActivityRecord)mMainStack.mHistory.get(aindex);
}

......

ServiceLookupResult res =
retrieveServiceLocked(service, resolvedType,
Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid());

......

ServiceRecord s = res.record;

final long origId = Binder.clearCallingIdentity();

......

AppBindRecord b = s.retrieveAppBindingLocked(service, callerApp);
ConnectionRecord c = new ConnectionRecord(b, activity,
connection, flags, clientLabel, clientIntent);

IBinder binder = connection.asBinder();
ArrayList<ConnectionRecord> clist = s.connections.get(binder);

if (clist == null) {
clist = new ArrayList<ConnectionRecord>();
s.connections.put(binder, clist);
}
clist.add(c);
b.connections.add(c);
if (activity != null) {
if (activity.connections == null) {
activity.connections = new HashSet<ConnectionRecord>();
}
activity.connections.add(c);
}
b.client.connections.add(c);
clist = mServiceConnections.get(binder);
if (clist == null) {
clist = new ArrayList<ConnectionRecord>();
mServiceConnections.put(binder, clist);
}

clist.add(c);

if ((flags&Context.BIND_AUTO_CREATE) != 0) {
......
if (!bringUpServiceLocked(s, service.getFlags(), false)) {
return 0;
}
}

......
}

return 1;
}

......
}

函数首先根据传进来的参数token是MainActivity在ActivityManagerService里面的一个令牌，通过这个令牌就可以将这个代表MainActivity的ActivityRecord取回来了。

接着通过retrieveServiceLocked函数，得到一个ServiceRecord，这个ServiceReocrd描述的是一个Service对象，这里就是CounterService了，这是根据传进来的参数service的内容获得的。回忆一下在MainActivity.onCreate函数绑定服务的语句：

Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);
bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);

这里的参数service，就是上面的bindIntent了，它里面设置了CounterService类的信息（CounterService.class），因此，这里可以通过它来把CounterService的信息取出来，并且保存在ServiceRecord对象s中。

接下来，就是把传进来的参数connection封装成一个ConnectionRecord对象。注意，这里的参数connection是一个Binder对象，它的类型是LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection，是在Step 4中创建的，后续ActivityManagerService就是要通过它来告诉MainActivity，CounterService已经启动起来了，因此，这里要把这个ConnectionRecord变量c保存下来，它保在在好几个地方，都是为了后面要用时方便地取回来的，这里就不仔细去研究了，只要知道ActivityManagerService要使用它时就可以方便地把它取出来就可以了，具体后面我们再分析。
最后，传进来的参数flags的位Context.BIND_AUTO_CREATE为1（参见上面MainActivity.onCreate函数调用bindService函数时设置的参数），因此，这里会调用bringUpServiceLocked函数进一步处理。