Android Service实现详细过程

一、Android Service介绍

Android的Service分为两种：Android Service和Native Service。

Android Service：又称为Java Service，是实现在框架层（framework）里的Server。Android Service以Java编写。

Native Service：又称为System Service，是实现在Runtime层里的Server。

以MediaPlayer 为例，从下图我们可以得出两种服务的关系：



接下来要讨论的Service是Native Service，与应用程序设计上所讨论的Service（android.app.Service）不同。

二、为什么要写底层的核心服务呢？

（1） 因为底层核心服务是Android 框架里最接近Linux/Driver 的部分。为了充分发挥硬件设备的差异化特性，核心服务是让上层Java 应用程序来使用Driver/HW Device 特色的重要管道。

（2） 在开机过程中，就可以启动核心服务(例如汉字输入法服务等)，让众多应用程序来共享之。

（3） 由于共享，所以能有效降低Java 应用程序的大小(Size)。

三、如何实现一个核心服务呢?

要点如下：

（1）核心服务通常在独立的进程(Process)里执行。

（2）必须提供IBinder 接口，让应用程序可以进行跨进程的绑定(Binding)和呼叫。

（3）因为共享，所以必须确保多线裎安全(Thread-safe)。

（4）以C++类别定义，诞生其对象，透过SM 之协助，将该对象参考值传给IServiceManager::addService()函数，就加入到Binder Driver 里了。

（5）应用程序可透过SM 之协助而远距绑定该核心服务，此时SM 会回传IBinder 接口给应用程序。

（6）应用程序可透过IBinder::transact()函数来与核心服务互传数据。

四、Server实现实践

下面以一个小例子来说明具体实现一个Server的步骤。此实例功能为简单的整数加法(Add)运算，我们将其命名AddService。

Step-1：以C++撰写AddService 类别，其完整程序代码为：

AddService.h文件：

#ifndef ANDROID_GUILH_ADD_SERVICE_H

#define ANDROID_GUILH_ADD_SERVICE_H

#include <utils.h>

#include <utils/RefBase.h>

#include <utils/IInterface.h>

#include <utils/Parcel.h>

namespace android

{

class AddService : public BBinder

{

mutable Mutex mLock;

int32_t mNextConnId;

public:

static int instantiate();

AddService();

virtual ~AddService();

virtual status_t onTransact(uint32_t, const Parcel&, Parcel*, uint32_t);

};

}

#endif

AddService.cpp文件：

#include "AddService.h"

#include <utils/IServiceManager.h>

#include <utils/IPCThreadState.h>

namespace android {

static struct sigaction oldact;

static pthread_key_t sigbuskey;

int AddService::instantiate() {

LOGE("AddService instantiate");

int r = defaultServiceManager()->addService(

String16("guilh.add"), new AddService());

LOGE("AddService r = %d/n", r);

return r;

}

AddService::AddService()

{ LOGV("AddService created");

mNextConnId = 1;

pthread_key_create(&sigbuskey, NULL);

}

AddService::~AddService()

{ pthread_key_delete(sigbuskey);

LOGV("AddService destroyed");

}

status_t AddService::onTransact(

uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){

switch(code) {

case 0: {

pid_t pid = data.readInt32();

int num = data.readInt32();

num = num + 1000;

reply->writeInt32(num);

return NO_ERROR;

} break;

default:

return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);

}

}

};

Android.mk文件：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= AddService.cpp

#LOCAL_C_INCLUDES:= $(JNI_H_INCLUDE)

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libutils

LOCAL_MODULE:= libAddService

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Step-2：以C++撰写一个可独立执行的addserver.cpp 程序，它的用途是：诞生一个AddService 类别之对象，然后将该对象参考存入Binder Driver 里。其内容为：

addserver.cpp文件：

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <grp.h>

#include <utils/IPCThreadState.h>

#include <utils/ProcessState.h>

#include <utils/IServiceManager.h>

#include <utils/Log.h>

#include <private/android_filesystem_config.h>

#include "../libaddservice/AddService.h"

using namespace android;

int main(int argc, char** argv)

{

sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());

AddService::instantiate();

ProcessState::self()->startThreadPool();

IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

}

Android.mk文件：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= addserver.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libutils libAddService

LOCAL_MODULE:= addservice

include $(BUILD_EXECUTABLE)

Step-3：编译上述两个文件分别产出了libAdd.so 类别库和addserver 可执行程序。接着将libAdd.so 拷贝到Android 仿真器的/system/lib/里；也把addserver拷贝到/system/bin/里。

Step-4：执行addserver。其中的指令：AddServer::instantiate()就执行到AddServer 类别的instantiate()函数，其内容为：

int AddService::instantiate() {

LOGE("AddService instantiate");

int r = defaultServiceManager()->addService(

String16("guilh.add"), new AddService());

LOGE("AddService r = %d/n", r);

return r;

}

其先执行到new AddServer()，就诞生一个AddServer 类别之对象；

接着，呼叫defaultServiceManager()函数取得SM 的IServiceManager 接口；

再呼叫IServiceManager::addServer()将该对象参考存入Binder Driver 里。

Step-5：这样就成功地将AddService 服务加入到Binder Driver 里了。现在就可以写个Add 类来使用AddService 核心服务了。以C++撰写Add 类别，其完整程序代码为：

Add.h文件：

#ifndef ANDROID _ADD_H

#define ANDROID _ADD_H

namespace android {

class Add {

public:

int setN(int n);

private:

static const void getAddService();

};

}; //namespace

#endif // ANDROID _ADD_H

Add.cpp文件：

#include <utils/IServiceManager.h>

#include <utils/IPCThreadState.h>

#include "Add.h"

namespace android {

sp<IBinder> binder;

int Add::setN(int n){

getAddService();

Parcel data, reply;

data.writeInt32(getpid());

data.writeInt32(n);

LOGE("BpAddService::create remote()->transact()/n");

binder->transact(0, data, &reply);

int i = reply.readInt32();

return i;

}

const void Add::getAddService(){

sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

binder = sm->getService(String16("guilh.add"));

LOGE("Add::getAddService %p/n",sm.get());

if (binder == 0) {

LOGW("AddService not published, waiting...");

return;

}

}

};

Android.mk文件：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=Add.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAddService

LOCAL_MODULE := libAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Step-6：下面写个JNI Native 类别来使用Add 类别之对象。透过JNI Native 函数，就可以与Java 层的Service 服务衔接起来。

首选使用javah命令生成相应头文件。

com_hello_Service_MySer.h文件：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class com_hello_Service_MySer */

#ifndef _Included_com_hello_Service_MySer

#define _Included_com_hello_Service_MySer

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

* Class: com_hello_Service_MySer

* Method: intFromJNI

* Signature: ()I

*/

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_Service_MySer_intFromJNI

(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

然后实现相应函数。

com_hello_Service_MySer.cpp文件：

#include <jni.h>

#include <JNIHelp.h>

#include "../libadd/Add.h"

#include "com_hello_Service_MySer.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_Service_MySer_intFromJNI(JNIEnv * env, jobject thiz)

{

android::Add myadd;

int r = myadd.setN(5);

return r;

}

Android.mk文件：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=com_hello_Service_MySer.cpp

LOCAL_C_INCLUDES:= $(JNI_H_INCLUDE)

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAdd

LOCAL_MODULE := libJniAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

所有相关文件组织：

a@ubuntu:~/work/android/source_android/development/my_module$ tree service

service

|-- addserver

| |-- Android.mk

| `-- addserver.cpp

|-- jni

| |-- Android.mk

| |-- com_hello_Service_MySer.cpp

| `-- com_hello_Service_MySer.h

|-- libadd

| |-- Add.cpp

| |-- Add.h

| `-- Android.mk

`-- libaddservice

|-- AddService.cpp

|-- AddService.h

`-- Android.mk

4 directories, 11 files

在Eclipse中创建一个工程使用以上的Add类，即可使用我们的AddService了。

MySer.java文件：

package com.hello.Service;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.widget.TextView;

public class MySer extends Activity {

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

int i = intFromJNI();

TextView tv = new TextView(this);

tv.setText( String.valueOf(i) );

setContentView(tv);

}

public native int intFromJNI();

static {

System.loadLibrary("JniAdd");

}

}

五、Service编译问题

Android所用的Toolchain（即交叉编译工具链）可从下面的网址下载：
http://android.kernel.org/pub/android-toolchain-20081019.tar.bz2。如果下载了完整的Android项目的源代码，则可以在“<your_android>/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin”目录下找到交叉编译工具，比如Android所用的arm-eabi-gcc-4.2.1。我们可以直接使用源码包来进行编译。
Android并没有采用glibc作为C库，而是采用了Google自己开发的Bionic Libc，它的官方Toolchain也是基于Bionic Libc而并非glibc的。这使得使用或移植其他Toolchain来用于Android要比较麻烦：在Google公布用于Android的官方Toolchain之前，多数的Android爱好者使用的Toolchain是在http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm/download.html 下载的一个通用的Toolchain，它用来编译和移植Android
的Linux内核是可行的，因为内核并不需要C库，但是开发Android的应用程序时，直接采用或者移植其他的Toolchain都比较麻烦，其他Toolchain编译的应用程序只能采用静态编译的方式才能运行于Android模拟器中，这显然是实际开发中所不能接受的方式。目前尚没有看到说明成功移植其他交叉编译器来编译Android应用程序的资料。

与glibc相比，Bionic Libc有如下一些特点：

l 采用BSD License，而不是glibc的GPL License；

l 大小只有大约200k，比glibc差不多小一半，且比glibc更快；

l 实现了一个更小、更快的pthread；

l 提供了一些Android所需要的重要函数，如”getprop”, “LOGI”等；

l 不完全支持POSIX标准，比如C++ exceptions，wide chars等；

l 不提供libthread_db 和 libm的实现

另外，Android中所用的其他一些二进制工具也比较特殊：

加载动态库时使用的是/system/bin/linker而不是常用的/lib/ld.so;

prelink工具不是常用的prelink而是apriori，其源代码位于“<your_android>/build/tools/apriori”

strip工具也没有采用常用的strip，而是“<your_android>/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin”目录下的arm-eabi-strip，而是位于<your_android>/out/host/linux-x86/bin/的soslim工具。

下面就具体说一下如何编译我们刚才创建的Service程序。

1. 在$(YOUR_ANDROID)/development 目录下创建my_module目录，然后将我们的server文件夹拷贝到此目录下，其中$(YOUR_ANDROID)指Android源代码所在的目录。

# mkdir $(YOUR_ANDROID)/development/ my_module

2. Android.mk这是Android Makefile的标准命名，不要更改。Android.mk文件的格式和内容可以参考其他已有的Android.mk文件的写法，针对Add程序的Android.mk文件内容如下：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=Add.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAddService

LOCAL_MODULE := libAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

注意上面LOCAL_SRC_FILES用来指定源文件；，LOCAL_MODULE指定要编译的模块的名字，下一步骤编译时就要用到；include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)表示要编译成动态库，如果想编译成一个可执行文件则可用BUILD_EXECUTABLE，这些可以在$(YOUR_ANDROID)/build/core/config.mk查到。

3. 回到Android源代码顶层目录进行编译：

# cd $(YOUR_ANDROID) && make libAdd

注意make libAdd中的目标名libAdd就是上面Android.mk文件中由LOCAL_MODULE指定的模块名。

4．编译后的可执行文件存放在通过”adb push”将它传送到模拟器上，再通过”adb shell”登录到模拟器终端，就可以执行了。

六、出现问题及及解决办法：

（1）提示缺bison，安装bison：sudo apt-get install bison

（2）出现frameworks/policies/base/PolicyConfig.mk:22: *** No module defined for the given PRODUCT_POLICY (android.policy_phone). Stop.错误。

解决办法：

在build/tools/findleaves.sh中的第89行，

这一句find "${@:0:$nargs}" $findargs -type f -name "$filename" -print |

改为find "${@:1:$nargs-1}" $findargs -type f -name "$filename" -print |