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Delphi中DBChart的应用

2013-10-28 15:07 253 查看
在编写Android应用程序时,我们一般将一些计算型的逻辑放在一个独立的进程来处理,这样主进程仍然可以流畅地响应界面事件,提高用户体验。Android系统为我们提供了一个Service类,我们可以实现一个以Service为基类的服务子类,在里面实现自己的计算型逻辑,然后在主进程通过startService函数来启动这个服务。在本文中,将详细分析主进程是如何通过startService函数来在新进程中启动自定义服务的。

在主进程调用startService函数时,会通过Binder进程间通信机制来通知ActivitManagerService来创建新进程,并且启动指定的服务。在Android系统中,Binder进程间通信机制使用非常广泛,因此,希望读者在继续阅读下面的内容之前,对Android系统和Binder进程间通信机制有一定的了解,具体可以参考前面Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍和学习计划一文。

关于startService的具体用法,可以参考前面Android系统匿名共享内存Ashmem(Anonymous Shared Memory)简要介绍和学习计划一文中用到的实例,它是Activity类的一个成员函数:

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packageshy.luo.ashmem;

......

publicclassClientextendsActivityimplementsOnClickListener{

......

IMemoryServicememoryService=null;

......

@Override

publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){

......

IMemoryServicems=getMemoryService();

if(ms==null){

startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server"));

}else{

Log.i(LOG_TAG,"MemoryServicehasstarted.");

}

......

Log.i(LOG_TAG,"ClientActivityCreated.");

}

......

}

这里的“shy.luo.ashmem.server”是在程序配置文件AndroidManifest.xml配置的Service的名字,用来告诉Android系统它所要启动的服务的名字:

view plain

<manifestxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

package="shy.luo.ashmem"

android:sharedUserId="android.uid.system"

android:versionCode="1"

android:versionName="1.0">

<applicationandroid:icon="@drawable/icon"android:label="@string/app_name">

......

<service

android:enabled="true"

android:name=".Server"

android:process=".Server">

<intent-filter>

<actionandroid:name="shy.luo.ashmem.server"/>

<categoryandroid:name="android.intent.category.DEFAULT"/>

</intent-filter>

</service>

</application>

</manifest>

这里,名字“shy.luo.ashmem.server”对应的服务类为shy.luo.ashmem.Server,下面语句:

view plain

startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server"));

就表示要在一个新的进程中启动shy.luo.ashmem.Server这个服务类,它必须继承于Android平台提供的Service类:

view plain

packageshy.luo.ashmem;

......

publicclassServerextendsService{

......

@Override

publicIBinderonBind(Intentintent){

returnnull;

}

@Override

publicvoidonCreate(){

......

}

......

}

下面,我们来看看Activity类中的startService成员函数是如何实现的。

先来看看Activity的类图:



从图中可以看出,Activity继承了ContextWrapper类,而在ContextWrapper类中,实现了startService函数。在ContextWrapper类中,有一个成员变量mBase,它是一个ContextImpl实例,而ContextImpl类和ContextWrapper类一样继承于Context类,ContextWrapper类的startService函数最终过调用ContextImpl类的startService函数来实现。这种类设计方法在设计模式里面,就称之为装饰模式(Decorator),或者包装模式(Wrapper)。

在ContextImpl类的startService类,最终又调用了ActivityManagerProxy类的startService来实现启动服务的操作,看到这里的Proxy关键字,回忆一下前面Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析这篇文章,就会知道ActivityManagerProxy是一个Binder对象的远程接口了,而这个Binder对象就是我们前面所说的ActivityManagerService了。

这个ActivityManagerService类实现在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中,它是Binder进程间通信机制中的Server角色,它是随机启动的。随机启动的Server是在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件里面进行启动的,我们来看一下ActivityManagerService启动相关的代码:

view plain

classServerThreadextendsThread{

......

@Override

publicvoidrun(){

......

//Criticalservices...

try{

......

context=ActivityManagerService.main(factoryTest);

......

ActivityManagerService.setSystemProcess();

......

}catch(RuntimeExceptione){

Slog.e("System","Failurestartingcoreservice",e);

}

......

}

......

}

首先是调用ActivityManagerService.main函数来创建一个ActivityManagerService实例,然后通过调用ActivityManagerService.setSystemProcess函数把这个Binder实例添加Binder进程间通信机制的守护进程ServiceManager中去:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

staticActivityManagerServicemSelf;

......

publicstaticvoidsetSystemProcess(){

try{

ActivityManagerServicem=mSelf;

ServiceManager.addService("activity",m);

......

}catch(PackageManager.NameNotFoundExceptione){

......

}

}

......

publicstaticfinalContextmain(intfactoryTest){

......

ActivityManagerServicem=thr.mService;

mSelf=m;

......

}

}

这样,ActivityManagerService就启动起来了。

回到ActivityManagerProxy类的startService函数中,它定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

publicComponentNamestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,

StringresolvedType)throwsRemoteException

{

Parceldata=Parcel.obtain();

Parcelreply=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);

data.writeStrongBinder(caller!=null?caller.asBinder():null);

service.writeToParcel(data,0);

data.writeString(resolvedType);

mRemote.transact(START_SERVICE_TRANSACTION,data,reply,0);

reply.readException();

ComponentNameres=ComponentName.readFromParcel(reply);

data.recycle();

reply.recycle();

returnres;

}

......

}

参数service是一个Intent实例,它里面指定了要启动的服务的名称,就是前面我们所说的“shy.luo.ashmem.server”了。

参数caller是一个IApplicationThread实例,它是一个在主进程创建的一个Binder对象。在Android应用程序中,每一个进程都用一个ActivityThread实例来表示,而在ActivityThread类中,有一个成员变量mAppThread,它是一个ApplicationThread实例,实现了IApplicationThread接口,它的作用是用来辅助ActivityThread类来执行一些操作,这个我们在后面会看到它是如何用来启动服务的。

参数resolvedType是一个字符串,它表示service这个Intent的MIME类型,它是在解析Intent时用到的。在这个例子中,我们没有指定这个Intent 的MIME类型,因此,这个参数为null。

ActivityManagerProxy类的startService函数把这三个参数写入到data本地变量去,接着通过mRemote.transact函数进入到Binder驱动程序,然后Binder驱动程序唤醒正在等待Client请求的ActivityManagerService进程,最后进入到ActivityManagerService的startService函数中。

ActivityManagerService的startService函数的处理流程如下图所示:



点击查看大图

在这个序列图中,一共有20个步骤,下面说明每一步。

Step 1. ActivityManagerService.startService

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

publicComponentNamestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,

StringresolvedType){

//Refusepossibleleakedfiledescriptors

if(service!=null&&service.hasFileDescriptors()==true){

thrownewIllegalArgumentException("FiledescriptorspassedinIntent");

}

synchronized(this){

finalintcallingPid=Binder.getCallingPid();

finalintcallingUid=Binder.getCallingUid();

finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();

ComponentNameres=startServiceLocked(caller,service,

resolvedType,callingPid,callingUid);

Binder.restoreCallingIdentity(origId);

returnres;

}

}

......

}

这里的参数caller、service和resolvedType分别对应ActivityManagerProxy.startService传进来的三个参数。

Step 2.ActivityManagerService.startServiceLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

ComponentNamestartServiceLocked(IApplicationThreadcaller,

Intentservice,StringresolvedType,

intcallingPid,intcallingUid){

synchronized(this){

......

ServiceLookupResultres=

retrieveServiceLocked(service,resolvedType,

callingPid,callingUid);

......

ServiceRecordr=res.record;

......

if(!bringUpServiceLocked(r,service.getFlags(),false)){

returnnewComponentName("!","Serviceprocessisbad");

}

returnr.name;

}

}

......

}

函数首先通过retrieveServiceLocked来解析service这个Intent,就是解析前面我们在AndroidManifest.xml定义的Service标签的intent-filter相关内容,然后将解析结果放在res.record中,然后继续调用bringUpServiceLocked进一步处理。

Step 3. ActivityManagerService.bringUpServiceLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalbooleanbringUpServiceLocked(ServiceRecordr,

intintentFlags,booleanwhileRestarting){

......

finalStringappName=r.processName;

......

//Notrunning--getitstarted,andenqueuethisservicerecord

//tobeexecutedwhentheappcomesup.

if(startProcessLocked(appName,r.appInfo,true,intentFlags,

"service",r.name,false)==null){

......

returnfalse;

}

if(!mPendingServices.contains(r)){

mPendingServices.add(r);

}

returntrue;

}

......

}

这里的appName便是我们前面在AndroidManifest.xml文件定义service标签时指定的android:process属性值了,即“.Server”。

接着调用startProcessLocked函数来创建一个新的进程,以便加载自定义的Service类。最后将这个ServiceRecord保存在成员变量mPendingServices列表中,后面会用到。

Step 4.ActivityManagerService.startProcessLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalvoidstartProcessLocked(ProcessRecordapp,

StringhostingType,StringhostingNameStr){

......

try{

......

intpid=Process.start("android.app.ActivityThread",

mSimpleProcessManagement?app.processName:null,uid,uid,

gids,debugFlags,null);

......

if(pid==0||pid==MY_PID){

......

}elseif(pid>0){

app.pid=pid;

app.removed=false;

synchronized(mPidsSelfLocked){

this.mPidsSelfLocked.put(pid,app);

......

}

}else{

......

}

}catch(RuntimeExceptione){

......

}

}

......

}

这里调用Process.start函数创建了一个新的进程,指定新的进程执行android.app.ActivityThread类。最后将表示这个新进程的ProcessRecord保存在mPidSelfLocked列表中,后面会用到。

Step 5. Process.start

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中,这个函数我们就不看了,有兴趣的读者可以自己研究一下。在这个场景中,它就是新建一个进程,然后导入android.app.ActivityThread这个类,然后执行它的main函数。

Step 6.ActivityThread.main

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

publicstaticfinalvoidmain(String[]args){

......

Looper.prepareMainLooper();

......

ActivityThreadthread=newActivityThread();

thread.attach(false);

......

Looper.loop();

......

thread.detach();

......

}

}

注意,执行到这里的时候,已经是在上一步创建的新进程里面了,即这里的进程是用来启动服务的,原来的主进程已经完成了它的命令,返回了。

前面我们提到,在Android应用程序中,每一个进程对应一个ActivityThread实例,所以,这个函数会创建一个thread实例,然后调用ActivityThread.attach函数进一步处理。

Step 7.ActivityThread.attach

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidattach(booleansystem){

......

if(!system){

......

IActivityManagermgr=ActivityManagerNative.getDefault();

try{

mgr.attachApplication(mAppThread);

}catch(RemoteExceptionex){

}

}else{

......

}

......

}

......

}

从Step 6中,这里传进来的参数system为false。成员变量mAppThread是一个ApplicationThread实例,我们在前面已经描述过这个实例的作用,它是用来辅助ActivityThread来执行一些操作的。

调用ActivityManagerNative.getDefault函数得到ActivityManagerService的远程接口,即ActivityManagerProxy,接着调用它的attachApplication函数。

Step 8.ActivityManagerProxy.attachApplication

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

publicvoidattachApplication(IApplicationThreadapp)throwsRemoteException

{

Parceldata=Parcel.obtain();

Parcelreply=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);

data.writeStrongBinder(app.asBinder());

mRemote.transact(ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION,data,reply,0);

reply.readException();

data.recycle();

reply.recycle();

}

......

}

这个函数主要是将新进程里面的IApplicationThread实例通过Binder驱动程序传递给ActivityManagerService。

Step 9. ActivityManagerService.attachApplication

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

publicfinalvoidattachApplication(IApplicationThreadthread)

{

synchronized(this){

intcallingPid=Binder.getCallingPid();

finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();

attachApplicationLocked(thread,callingPid);

Binder.restoreCallingIdentity(origId);

}

}

......

}

这里通过调用attachApplicationLocked函数进一步处理。

Step 10.ActivityManagerService.attachApplicationLocked

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalbooleanattachApplicationLocked(IApplicationThreadthread,

intpid){

//Findtheapplicationrecordthatisbeingattached...eithervia

//thepidifwearerunninginmultipleprocesses,orjustpullthe

//nextapprecordifweareemulatingprocesswithanonymousthreads.

ProcessRecordapp;

if(pid!=MY_PID&&pid>=0){

synchronized(mPidsSelfLocked){

app=mPidsSelfLocked.get(pid);

}

}elseif(mStartingProcesses.size()>0){

app=mStartingProcesses.remove(0);

app.setPid(pid);

}else{

app=null;

}

......

StringprocessName=app.processName;

......

app.thread=thread;

......

booleanbadApp=false;

......

//Findanyservicesthatshouldberunninginthisprocess...

if(!badApp&&mPendingServices.size()>0){

ServiceRecordsr=null;

try{

for(inti=0;i<mPendingServices.size();i++){

sr=mPendingServices.get(i);

if(app.info.uid!=sr.appInfo.uid

||!processName.equals(sr.processName)){

continue;

}

mPendingServices.remove(i);

i--;

realStartServiceLocked(sr,app);

didSomething=true;

}

}catch(Exceptione){

......

}

}

......

returntrue;

}

......

}

回忆一下在上面的Step 4中,以新进程的pid值作为key值保存了一个ProcessRecord在mPidsSelfLocked列表中,这里先把它取出来,存放在本地变量app中,并且将app.processName保存在本地变量processName中。

再回忆一下在上面的Step 3中,在成员变量mPendingServices中,保存了一个ServiceRecord,这里通过进程uid和进程名称将它找出来,然后通过realStartServiceLocked函数来进一步处理。

Step 11.ActivityManagerService.realStartServiceLocked

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

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

privatefinalvoidrealStartServiceLocked(ServiceRecordr,

ProcessRecordapp)throwsRemoteException{

......

r.app=app;

......

try{

......

app.thread.scheduleCreateService(r,r.serviceInfo);

......

}finally{

......

}

......

}

......

}

这里的app.thread是一个ApplicationThread对象的远程接口,它是在上面的Step 6创建ActivityThread对象时作为ActivityThread对象的成员变量同时创建的,然后在Step 9中传过来的。然后调用这个远程接口的scheduleCreateService函数回到原来的ActivityThread对象中执行启动服务的操作。

Step 12. ApplicationThreadProxy.scheduleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationThreadNative.java文件中:

view plain

classApplicationThreadProxyimplementsIApplicationThread{

......

publicfinalvoidscheduleCreateService(IBindertoken,ServiceInfoinfo)

throwsRemoteException{

Parceldata=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);

data.writeStrongBinder(token);

info.writeToParcel(data,0);

mRemote.transact(SCHEDULE_CREATE_SERVICE_TRANSACTION,data,null,

IBinder.FLAG_ONEWAY);

data.recycle();

}

......

}

这里通过Binder驱动程序回到新进程的ApplicationThread对象中去执行scheduleCreateService函数。

Step 13.ApplicationThread.scheduleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalclassApplicationThreadextendsApplicationThreadNative{

......

publicfinalvoidscheduleCreateService(IBindertoken,

ServiceInfoinfo){

CreateServiceDatas=newCreateServiceData();

s.token=token;

s.info=info;

queueOrSendMessage(H.CREATE_SERVICE,s);

}

......

}

......

}

这里调用ActivityThread的queueOrSendMessage将一个CreateServiceData数据放到消息队列中去,并且分开这个消息。注意,这里已经是在上面Step 4创建的新进程中执行了。
Step 14.ActivityThread.queueOrSendMessage

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidqueueOrSendMessage(intwhat,Objectobj){

queueOrSendMessage(what,obj,0,0);

}

privatefinalvoidqueueOrSendMessage(intwhat,Objectobj,intarg1,intarg2){

synchronized(this){

......

Messagemsg=Message.obtain();

msg.what=what;

msg.obj=obj;

msg.arg1=arg1;

msg.arg2=arg2;

mH.sendMessage(msg);

}

}

......

}

这里调用成员变量mH的sendMessage函数进行消息分发。这里的mH的类型为H,它继承于Handler类。

Step 15. H.sendMessage

这个函数继承于Handle类的sendMessage函数中,定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中。这个函数我们就不看了,有兴趣的读者可以自己研究一下。消息分发以后,就进入到H.handleMessage函数进行处理了。

Step 16. H.handleMessage

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalclassHextendsHandler{

......

publicvoidhandleMessage(Messagemsg){

......

switch(msg.what){

......

caseCREATE_SERVICE:

handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);

break;

......

}

......

}

......

}

......

}

这里要处理的消息是CREATE_SERVICE,它调用ActivityThread类的handleCreateService成员函数进一步处理。
Step 17.ActivityThread.handleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidhandleCreateService(CreateServiceDatadata){

//Ifwearegettingreadytogcaftergoingtothebackground,well

//wearebackactivesoskipit.

unscheduleGcIdler();

LoadedApkpackageInfo=getPackageInfoNoCheck(

data.info.applicationInfo);

Serviceservice=null;

try{

java.lang.ClassLoadercl=packageInfo.getClassLoader();

service=(Service)cl.loadClass(data.info.name).newInstance();

}catch(Exceptione){

if(!mInstrumentation.onException(service,e)){

thrownewRuntimeException(

"Unabletoinstantiateservice"+data.info.name

+":"+e.toString(),e);

}

}

try{

if(localLOGV)Slog.v(TAG,"Creatingservice"+data.info.name);

ContextImplcontext=newContextImpl();

context.init(packageInfo,null,this);

Applicationapp=packageInfo.makeApplication(false,mInstrumentation);

context.setOuterContext(service);

service.attach(context,this,data.info.name,data.token,app,

ActivityManagerNative.getDefault());

service.onCreate();

mServices.put(data.token,service);

try{

ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(

data.token,0,0,0);

}catch(RemoteExceptione){

//nothingtodo.

}

}catch(Exceptione){

if(!mInstrumentation.onException(service,e)){

thrownewRuntimeException(

"Unabletocreateservice"+data.info.name

+":"+e.toString(),e);

}

}

}

......

}

这里的data.info.name就是自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server了。
Step 18. ClassLoader.loadClass

这一步实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中:

view plain

java.lang.ClassLoadercl=packageInfo.getClassLoader();

service=(Service)cl.loadClass(data.info.name).newInstance();

Step 19. Obtain Service
这一步也是实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中。上面通过ClassLoader.loadClass来导入自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server并且创建它的一个实例后,就通过强制类型转换得到一个Service类实例。前面我们说过,自己的服务类必须要继承于Service类,这里就体现出来了为什么要这样做了。

Step 20. Service.onCreate

这一步继续实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中:

view plain

service.onCreate();

因为这里的service实际上是一个shy.luo.ashmem.Server类实例,因此,这里就是执行shy.luo.ashmem.Server类的onCreate函数了:

view plain

publicclassServerextendsService{

......

@Override

publicvoidonCreate(){

......

}

......

}

至此,这个自定义的服务就启动起来了。
这样,Android系统在新进程中启动服务的过程就分析完成了,虽然很复杂,但是条理很清晰。它通过三次Binder进程间通信完成了服务的启动过程,分别是:

一. Step 1至Step 7,从主进程调用到ActivityManagerService进程中,完成新进程的创建;

二. Step 8至Step 11,从新进程调用到ActivityManagerService进程中,获取要在新进程启动的服务的相关信息;

三. Step 12至Step 20,从ActivityManagerService进程又回到新进程中,最终将服务启动起来。

学习完Android系统在新进程中启动服务的过程后,希望读者对Android系统的Service有一个深刻的理解。在编写Android应用程序的时候,尽量把一些计算型的逻辑以Service在形式来实现,使得这些耗时的计算能在一个独立的进程中进行,这样就能保持主进程流畅地响应界面事件,提高用户体验。

在编写Android应用程序时,我们一般将一些计算型的逻辑放在一个独立的进程来处理,这样主进程仍然可以流畅地响应界面事件,提高用户体验。Android系统为我们提供了一个Service类,我们可以实现一个以Service为基类的服务子类,在里面实现自己的计算型逻辑,然后在主进程通过startService函数来启动这个服务。在本文中,将详细分析主进程是如何通过startService函数来在新进程中启动自定义服务的。

在主进程调用startService函数时,会通过Binder进程间通信机制来通知ActivitManagerService来创建新进程,并且启动指定的服务。在Android系统中,Binder进程间通信机制使用非常广泛,因此,希望读者在继续阅读下面的内容之前,对Android系统和Binder进程间通信机制有一定的了解,具体可以参考前面Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍和学习计划一文。

关于startService的具体用法,可以参考前面Android系统匿名共享内存Ashmem(Anonymous Shared Memory)简要介绍和学习计划一文中用到的实例,它是Activity类的一个成员函数:

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packageshy.luo.ashmem;

......

publicclassClientextendsActivityimplementsOnClickListener{

......

IMemoryServicememoryService=null;

......

@Override

publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){

......

IMemoryServicems=getMemoryService();

if(ms==null){

startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server"));

}else{

Log.i(LOG_TAG,"MemoryServicehasstarted.");

}

......

Log.i(LOG_TAG,"ClientActivityCreated.");

}

......

}

这里的“shy.luo.ashmem.server”是在程序配置文件AndroidManifest.xml配置的Service的名字,用来告诉Android系统它所要启动的服务的名字:

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<manifestxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

package="shy.luo.ashmem"

android:sharedUserId="android.uid.system"

android:versionCode="1"

android:versionName="1.0">

<applicationandroid:icon="@drawable/icon"android:label="@string/app_name">

......

<service

android:enabled="true"

android:name=".Server"

android:process=".Server">

<intent-filter>

<actionandroid:name="shy.luo.ashmem.server"/>

<categoryandroid:name="android.intent.category.DEFAULT"/>

</intent-filter>

</service>

</application>

</manifest>

这里,名字“shy.luo.ashmem.server”对应的服务类为shy.luo.ashmem.Server,下面语句:

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startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server"));

就表示要在一个新的进程中启动shy.luo.ashmem.Server这个服务类,它必须继承于Android平台提供的Service类:

view plain

packageshy.luo.ashmem;

......

publicclassServerextendsService{

......

@Override

publicIBinderonBind(Intentintent){

returnnull;

}

@Override

publicvoidonCreate(){

......

}

......

}

下面,我们来看看Activity类中的startService成员函数是如何实现的。

先来看看Activity的类图:



从图中可以看出,Activity继承了ContextWrapper类,而在ContextWrapper类中,实现了startService函数。在ContextWrapper类中,有一个成员变量mBase,它是一个ContextImpl实例,而ContextImpl类和ContextWrapper类一样继承于Context类,ContextWrapper类的startService函数最终过调用ContextImpl类的startService函数来实现。这种类设计方法在设计模式里面,就称之为装饰模式(Decorator),或者包装模式(Wrapper)。

在ContextImpl类的startService类,最终又调用了ActivityManagerProxy类的startService来实现启动服务的操作,看到这里的Proxy关键字,回忆一下前面Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析这篇文章,就会知道ActivityManagerProxy是一个Binder对象的远程接口了,而这个Binder对象就是我们前面所说的ActivityManagerService了。

这个ActivityManagerService类实现在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中,它是Binder进程间通信机制中的Server角色,它是随机启动的。随机启动的Server是在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件里面进行启动的,我们来看一下ActivityManagerService启动相关的代码:

view plain

classServerThreadextendsThread{

......

@Override

publicvoidrun(){

......

//Criticalservices...

try{

......

context=ActivityManagerService.main(factoryTest);

......

ActivityManagerService.setSystemProcess();

......

}catch(RuntimeExceptione){

Slog.e("System","Failurestartingcoreservice",e);

}

......

}

......

}

首先是调用ActivityManagerService.main函数来创建一个ActivityManagerService实例,然后通过调用ActivityManagerService.setSystemProcess函数把这个Binder实例添加Binder进程间通信机制的守护进程ServiceManager中去:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

staticActivityManagerServicemSelf;

......

publicstaticvoidsetSystemProcess(){

try{

ActivityManagerServicem=mSelf;

ServiceManager.addService("activity",m);

......

}catch(PackageManager.NameNotFoundExceptione){

......

}

}

......

publicstaticfinalContextmain(intfactoryTest){

......

ActivityManagerServicem=thr.mService;

mSelf=m;

......

}

}

这样,ActivityManagerService就启动起来了。

回到ActivityManagerProxy类的startService函数中,它定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

publicComponentNamestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,

StringresolvedType)throwsRemoteException

{

Parceldata=Parcel.obtain();

Parcelreply=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);

data.writeStrongBinder(caller!=null?caller.asBinder():null);

service.writeToParcel(data,0);

data.writeString(resolvedType);

mRemote.transact(START_SERVICE_TRANSACTION,data,reply,0);

reply.readException();

ComponentNameres=ComponentName.readFromParcel(reply);

data.recycle();

reply.recycle();

returnres;

}

......

}

参数service是一个Intent实例,它里面指定了要启动的服务的名称,就是前面我们所说的“shy.luo.ashmem.server”了。

参数caller是一个IApplicationThread实例,它是一个在主进程创建的一个Binder对象。在Android应用程序中,每一个进程都用一个ActivityThread实例来表示,而在ActivityThread类中,有一个成员变量mAppThread,它是一个ApplicationThread实例,实现了IApplicationThread接口,它的作用是用来辅助ActivityThread类来执行一些操作,这个我们在后面会看到它是如何用来启动服务的。

参数resolvedType是一个字符串,它表示service这个Intent的MIME类型,它是在解析Intent时用到的。在这个例子中,我们没有指定这个Intent 的MIME类型,因此,这个参数为null。

ActivityManagerProxy类的startService函数把这三个参数写入到data本地变量去,接着通过mRemote.transact函数进入到Binder驱动程序,然后Binder驱动程序唤醒正在等待Client请求的ActivityManagerService进程,最后进入到ActivityManagerService的startService函数中。

ActivityManagerService的startService函数的处理流程如下图所示:



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在这个序列图中,一共有20个步骤,下面说明每一步。

Step 1. ActivityManagerService.startService

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

publicComponentNamestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,

StringresolvedType){

//Refusepossibleleakedfiledescriptors

if(service!=null&&service.hasFileDescriptors()==true){

thrownewIllegalArgumentException("FiledescriptorspassedinIntent");

}

synchronized(this){

finalintcallingPid=Binder.getCallingPid();

finalintcallingUid=Binder.getCallingUid();

finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();

ComponentNameres=startServiceLocked(caller,service,

resolvedType,callingPid,callingUid);

Binder.restoreCallingIdentity(origId);

returnres;

}

}

......

}

这里的参数caller、service和resolvedType分别对应ActivityManagerProxy.startService传进来的三个参数。

Step 2.ActivityManagerService.startServiceLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

ComponentNamestartServiceLocked(IApplicationThreadcaller,

Intentservice,StringresolvedType,

intcallingPid,intcallingUid){

synchronized(this){

......

ServiceLookupResultres=

retrieveServiceLocked(service,resolvedType,

callingPid,callingUid);

......

ServiceRecordr=res.record;

......

if(!bringUpServiceLocked(r,service.getFlags(),false)){

returnnewComponentName("!","Serviceprocessisbad");

}

returnr.name;

}

}

......

}

函数首先通过retrieveServiceLocked来解析service这个Intent,就是解析前面我们在AndroidManifest.xml定义的Service标签的intent-filter相关内容,然后将解析结果放在res.record中,然后继续调用bringUpServiceLocked进一步处理。

Step 3. ActivityManagerService.bringUpServiceLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalbooleanbringUpServiceLocked(ServiceRecordr,

intintentFlags,booleanwhileRestarting){

......

finalStringappName=r.processName;

......

//Notrunning--getitstarted,andenqueuethisservicerecord

//tobeexecutedwhentheappcomesup.

if(startProcessLocked(appName,r.appInfo,true,intentFlags,

"service",r.name,false)==null){

......

returnfalse;

}

if(!mPendingServices.contains(r)){

mPendingServices.add(r);

}

returntrue;

}

......

}

这里的appName便是我们前面在AndroidManifest.xml文件定义service标签时指定的android:process属性值了,即“.Server”。

接着调用startProcessLocked函数来创建一个新的进程,以便加载自定义的Service类。最后将这个ServiceRecord保存在成员变量mPendingServices列表中,后面会用到。

Step 4.ActivityManagerService.startProcessLocked

这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalvoidstartProcessLocked(ProcessRecordapp,

StringhostingType,StringhostingNameStr){

......

try{

......

intpid=Process.start("android.app.ActivityThread",

mSimpleProcessManagement?app.processName:null,uid,uid,

gids,debugFlags,null);

......

if(pid==0||pid==MY_PID){

......

}elseif(pid>0){

app.pid=pid;

app.removed=false;

synchronized(mPidsSelfLocked){

this.mPidsSelfLocked.put(pid,app);

......

}

}else{

......

}

}catch(RuntimeExceptione){

......

}

}

......

}

这里调用Process.start函数创建了一个新的进程,指定新的进程执行android.app.ActivityThread类。最后将表示这个新进程的ProcessRecord保存在mPidSelfLocked列表中,后面会用到。

Step 5. Process.start

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中,这个函数我们就不看了,有兴趣的读者可以自己研究一下。在这个场景中,它就是新建一个进程,然后导入android.app.ActivityThread这个类,然后执行它的main函数。

Step 6.ActivityThread.main

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

publicstaticfinalvoidmain(String[]args){

......

Looper.prepareMainLooper();

......

ActivityThreadthread=newActivityThread();

thread.attach(false);

......

Looper.loop();

......

thread.detach();

......

}

}

注意,执行到这里的时候,已经是在上一步创建的新进程里面了,即这里的进程是用来启动服务的,原来的主进程已经完成了它的命令,返回了。

前面我们提到,在Android应用程序中,每一个进程对应一个ActivityThread实例,所以,这个函数会创建一个thread实例,然后调用ActivityThread.attach函数进一步处理。

Step 7.ActivityThread.attach

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidattach(booleansystem){

......

if(!system){

......

IActivityManagermgr=ActivityManagerNative.getDefault();

try{

mgr.attachApplication(mAppThread);

}catch(RemoteExceptionex){

}

}else{

......

}

......

}

......

}

从Step 6中,这里传进来的参数system为false。成员变量mAppThread是一个ApplicationThread实例,我们在前面已经描述过这个实例的作用,它是用来辅助ActivityThread来执行一些操作的。

调用ActivityManagerNative.getDefault函数得到ActivityManagerService的远程接口,即ActivityManagerProxy,接着调用它的attachApplication函数。

Step 8.ActivityManagerProxy.attachApplication

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

publicvoidattachApplication(IApplicationThreadapp)throwsRemoteException

{

Parceldata=Parcel.obtain();

Parcelreply=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);

data.writeStrongBinder(app.asBinder());

mRemote.transact(ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION,data,reply,0);

reply.readException();

data.recycle();

reply.recycle();

}

......

}

这个函数主要是将新进程里面的IApplicationThread实例通过Binder驱动程序传递给ActivityManagerService。

Step 9. ActivityManagerService.attachApplication

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

publicfinalvoidattachApplication(IApplicationThreadthread)

{

synchronized(this){

intcallingPid=Binder.getCallingPid();

finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();

attachApplicationLocked(thread,callingPid);

Binder.restoreCallingIdentity(origId);

}

}

......

}

这里通过调用attachApplicationLocked函数进一步处理。

Step 10.ActivityManagerService.attachApplicationLocked

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

view plain

publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative

implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback{

......

privatefinalbooleanattachApplicationLocked(IApplicationThreadthread,

intpid){

//Findtheapplicationrecordthatisbeingattached...eithervia

//thepidifwearerunninginmultipleprocesses,orjustpullthe

//nextapprecordifweareemulatingprocesswithanonymousthreads.

ProcessRecordapp;

if(pid!=MY_PID&&pid>=0){

synchronized(mPidsSelfLocked){

app=mPidsSelfLocked.get(pid);

}

}elseif(mStartingProcesses.size()>0){

app=mStartingProcesses.remove(0);

app.setPid(pid);

}else{

app=null;

}

......

StringprocessName=app.processName;

......

app.thread=thread;

......

booleanbadApp=false;

......

//Findanyservicesthatshouldberunninginthisprocess...

if(!badApp&&mPendingServices.size()>0){

ServiceRecordsr=null;

try{

for(inti=0;i<mPendingServices.size();i++){

sr=mPendingServices.get(i);

if(app.info.uid!=sr.appInfo.uid

||!processName.equals(sr.processName)){

continue;

}

mPendingServices.remove(i);

i--;

realStartServiceLocked(sr,app);

didSomething=true;

}

}catch(Exceptione){

......

}

}

......

returntrue;

}

......

}

回忆一下在上面的Step 4中,以新进程的pid值作为key值保存了一个ProcessRecord在mPidsSelfLocked列表中,这里先把它取出来,存放在本地变量app中,并且将app.processName保存在本地变量processName中。

再回忆一下在上面的Step 3中,在成员变量mPendingServices中,保存了一个ServiceRecord,这里通过进程uid和进程名称将它找出来,然后通过realStartServiceLocked函数来进一步处理。

Step 11.ActivityManagerService.realStartServiceLocked

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

view plain

classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager

{

......

privatefinalvoidrealStartServiceLocked(ServiceRecordr,

ProcessRecordapp)throwsRemoteException{

......

r.app=app;

......

try{

......

app.thread.scheduleCreateService(r,r.serviceInfo);

......

}finally{

......

}

......

}

......

}

这里的app.thread是一个ApplicationThread对象的远程接口,它是在上面的Step 6创建ActivityThread对象时作为ActivityThread对象的成员变量同时创建的,然后在Step 9中传过来的。然后调用这个远程接口的scheduleCreateService函数回到原来的ActivityThread对象中执行启动服务的操作。

Step 12. ApplicationThreadProxy.scheduleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationThreadNative.java文件中:

view plain

classApplicationThreadProxyimplementsIApplicationThread{

......

publicfinalvoidscheduleCreateService(IBindertoken,ServiceInfoinfo)

throwsRemoteException{

Parceldata=Parcel.obtain();

data.writeInterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);

data.writeStrongBinder(token);

info.writeToParcel(data,0);

mRemote.transact(SCHEDULE_CREATE_SERVICE_TRANSACTION,data,null,

IBinder.FLAG_ONEWAY);

data.recycle();

}

......

}

这里通过Binder驱动程序回到新进程的ApplicationThread对象中去执行scheduleCreateService函数。

Step 13.ApplicationThread.scheduleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalclassApplicationThreadextendsApplicationThreadNative{

......

publicfinalvoidscheduleCreateService(IBindertoken,

ServiceInfoinfo){

CreateServiceDatas=newCreateServiceData();

s.token=token;

s.info=info;

queueOrSendMessage(H.CREATE_SERVICE,s);

}

......

}

......

}

这里调用ActivityThread的queueOrSendMessage将一个CreateServiceData数据放到消息队列中去,并且分开这个消息。注意,这里已经是在上面Step 4创建的新进程中执行了。
Step 14.ActivityThread.queueOrSendMessage

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidqueueOrSendMessage(intwhat,Objectobj){

queueOrSendMessage(what,obj,0,0);

}

privatefinalvoidqueueOrSendMessage(intwhat,Objectobj,intarg1,intarg2){

synchronized(this){

......

Messagemsg=Message.obtain();

msg.what=what;

msg.obj=obj;

msg.arg1=arg1;

msg.arg2=arg2;

mH.sendMessage(msg);

}

}

......

}

这里调用成员变量mH的sendMessage函数进行消息分发。这里的mH的类型为H,它继承于Handler类。

Step 15. H.sendMessage

这个函数继承于Handle类的sendMessage函数中,定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中。这个函数我们就不看了,有兴趣的读者可以自己研究一下。消息分发以后,就进入到H.handleMessage函数进行处理了。

Step 16. H.handleMessage

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalclassHextendsHandler{

......

publicvoidhandleMessage(Messagemsg){

......

switch(msg.what){

......

caseCREATE_SERVICE:

handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);

break;

......

}

......

}

......

}

......

}

这里要处理的消息是CREATE_SERVICE,它调用ActivityThread类的handleCreateService成员函数进一步处理。
Step 17.ActivityThread.handleCreateService

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

view plain

publicfinalclassActivityThread{

......

privatefinalvoidhandleCreateService(CreateServiceDatadata){

//Ifwearegettingreadytogcaftergoingtothebackground,well

//wearebackactivesoskipit.

unscheduleGcIdler();

LoadedApkpackageInfo=getPackageInfoNoCheck(

data.info.applicationInfo);

Serviceservice=null;

try{

java.lang.ClassLoadercl=packageInfo.getClassLoader();

service=(Service)cl.loadClass(data.info.name).newInstance();

}catch(Exceptione){

if(!mInstrumentation.onException(service,e)){

thrownewRuntimeException(

"Unabletoinstantiateservice"+data.info.name

+":"+e.toString(),e);

}

}

try{

if(localLOGV)Slog.v(TAG,"Creatingservice"+data.info.name);

ContextImplcontext=newContextImpl();

context.init(packageInfo,null,this);

Applicationapp=packageInfo.makeApplication(false,mInstrumentation);

context.setOuterContext(service);

service.attach(context,this,data.info.name,data.token,app,

ActivityManagerNative.getDefault());

service.onCreate();

mServices.put(data.token,service);

try{

ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(

data.token,0,0,0);

}catch(RemoteExceptione){

//nothingtodo.

}

}catch(Exceptione){

if(!mInstrumentation.onException(service,e)){

thrownewRuntimeException(

"Unabletocreateservice"+data.info.name

+":"+e.toString(),e);

}

}

}

......

}

这里的data.info.name就是自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server了。
Step 18. ClassLoader.loadClass

这一步实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中:

view plain

java.lang.ClassLoadercl=packageInfo.getClassLoader();

service=(Service)cl.loadClass(data.info.name).newInstance();

Step 19. Obtain Service
这一步也是实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中。上面通过ClassLoader.loadClass来导入自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server并且创建它的一个实例后,就通过强制类型转换得到一个Service类实例。前面我们说过,自己的服务类必须要继承于Service类,这里就体现出来了为什么要这样做了。

Step 20. Service.onCreate

这一步继续实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中:

view plain

service.onCreate();

因为这里的service实际上是一个shy.luo.ashmem.Server类实例,因此,这里就是执行shy.luo.ashmem.Server类的onCreate函数了:

view plain

publicclassServerextendsService{

......

@Override

publicvoidonCreate(){

......

}

......

}

至此,这个自定义的服务就启动起来了。
这样,Android系统在新进程中启动服务的过程就分析完成了,虽然很复杂,但是条理很清晰。它通过三次Binder进程间通信完成了服务的启动过程,分别是:

一. Step 1至Step 7,从主进程调用到ActivityManagerService进程中,完成新进程的创建;

二. Step 8至Step 11,从新进程调用到ActivityManagerService进程中,获取要在新进程启动的服务的相关信息;

三. Step 12至Step 20,从ActivityManagerService进程又回到新进程中,最终将服务启动起来。

学习完Android系统在新进程中启动服务的过程后,希望读者对Android系统的Service有一个深刻的理解。在编写Android应用程序的时候,尽量把一些计算型的逻辑以Service在形式来实现,使得这些耗时的计算能在一个独立的进程中进行,这样就能保持主进程流畅地响应界面事件,提高用户体验。
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