Delphi中DBChart的应用
2013-10-28 15:07
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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:
view plain
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:
view plain
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:
view plain
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:
view plain
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。
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