Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划

在Android系统中，广播（Broadcast）是在组件之间传播数据（Intent）的一种机制；这些组件甚至是可以位于不同的进程中，这样它就像Binder机制一样，起到进程间通信的作用；本文通过一个简单的例子来学习Android系统的广播机制，为后续分析广播机制的源代码作准备。
在Android系统中，为什么需要广播机制呢？广播机制，本质上它就是一种组件间的通信方式，如果是两个组件位于不同的进程当中，那么可以用Binder机制来实现，如果两个组件是在同一个进程中，那么它们之间可以用来通信的方式就更多了，这样看来，广播机制似乎是多余的。然而，广播机制却是不可替代的，它和Binder机制不一样的地方在于，广播的发送者和接收者事先是不需要知道对方的存在的，这样带来的好处便是，系统的各个组件可以松耦合地组织在一起，这样系统就具有高度的可扩展性，容易与其它系统进行集成。
在软件工程中，是非常强调模块之间的高内聚低耦合性的，不然的话，随着系统越来越庞大，就会面临着越来越难维护的风险，最后导致整个项目的失败。Android应用程序的组织方式，可以说是把这种高内聚低耦合性的思想贯彻得非常透彻，在任何一个Activity中，都可以使用一个简单的Intent，通过startActivity或者startService，就可以把另外一个Activity或者Service启动起来为它服务，而且它根本上不依赖这个Activity或者Service的实现，只需要知道它的字符串形式的名字即可，而广播机制更绝，它连接收者的名字都不需要知道。
不过话又说回来，广播机制在Android系统中，也不算是什么创新的东西。如果读者了解J2EE或者COM，就会知道，在J2EE中，提供了消息驱动Bean（Message-Driven Bean），用来实现应用程序各个组件之间的消息传递；而在COM中，提供了连接点（Connection Point）的概念，也是用来在应用程序各个组间间进行消息传递。无论是J2EE中的消息驱动Bean，还是COM中的连接点，或者Android系统的广播机制，它们的实现机理都是消息发布/订阅模式的事件驱动模型，消息的生产者发布事件，而使用者订阅感兴趣的事件。
废话说了一大堆，现在开始进入主题了，和前面的文章一样，我们通过具体的例子来介绍Android系统的广播机制。在这个例子中，有一个Service，它在另外一个线程中实现了一个计数器服务，每隔一秒钟就自动加1，然后将结果不断地反馈给应用程序中的界面线程，而界面线程中的Activity在得到这个反馈后，就会把结果显示在界面上。为什么要把计数器服务放在另外一个线程中进行呢？我们可以把这个计数器服务想象成是一个耗时的计算型逻辑，如果放在界面线程中去实现，那么势必就会导致应用程序不能响应界面事件，最后导致应用程序产生ANR（Application Not Responding）问题。计数器线程为了把加1后的数字源源不断地反馈给界面线程，这时候就可以考虑使用广播机制了。
首先在Android源代码工程中创建一个Android应用程序工程，名字就称为Broadcast吧。关于如何获得Android源代码工程，请参考在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码一文；关于如何在Android源代码工程中创建应用程序工程，请参考在Ubuntu上为Android系统内置Java应用程序测试Application Frameworks层的硬件服务一文。这个应用程序工程定义了一个名为shy.luo.broadcast的package，这个例子的源代码主要就是实现在这里了。下面，将会逐一介绍这个package里面的文件。
首先，我们在src/shy/luo/broadcast/ICounterService.java文件中定义计数器的服务接口：

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package shy.luo.broadcast;

import android.app.Activity;

import android.content.BroadcastReceiver;

import android.content.ComponentName;

import android.content.Context;

import android.content.Intent;

import android.content.IntentFilter;

import android.content.ServiceConnection;

import android.os.Bundle;

import android.os.IBinder;

import android.util.Log;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;

import android.widget.Button;

import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {

private final static String LOG_TAG = "shy.luo.broadcast.MainActivity";

private Button startButton = null;

private Button stopButton = null;

private TextView counterText = null;

private ICounterService counterService = null;

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

startButton = (Button)findViewById(R.id.button_start);

stopButton = (Button)findViewById(R.id.button_stop);

counterText = (TextView)findViewById(R.id.textview_counter);

startButton.setOnClickListener(this);

stopButton.setOnClickListener(this);

startButton.setEnabled(true);

stopButton.setEnabled(false);

Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);

bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);

Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");

}

@Override

public void onResume() {

super.onResume();

IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);

registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);

}

@Override

public void onPause() {

super.onPause();

unregisterReceiver(counterActionReceiver);

}

@Override

public void onDestroy() {

super.onDestroy();

unbindService(serviceConnection);

}

@Override

public void onClick(View v) {

if(v.equals(startButton)) {

if(counterService != null) {

counterService.startCounter(0);

startButton.setEnabled(false);

stopButton.setEnabled(true);

}

} else if(v.equals(stopButton)) {

if(counterService != null) {

counterService.stopCounter();

startButton.setEnabled(true);

stopButton.setEnabled(false);

}

}

}

private BroadcastReceiver counterActionReceiver = new BroadcastReceiver(){

public void onReceive(Context context, Intent intent) {

int counter = intent.getIntExtra(CounterService.COUNTER_VALUE, 0);

String text = String.valueOf(counter);

counterText.setText(text);

Log.i(LOG_TAG, "Receive counter event");

}

};

private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {

counterService = ((CounterService.CounterBinder)service).getService();

Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Connected");

}

public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {

counterService = null;

Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Disconnected");

}

};

}

MainActivity的实现也很简单，它在创建（onCreate）的时候，会调用bindService函数来把计数器服务（CounterService）启动起来，它的第二个参数serviceConnection是一个ServiceConnection实例。计数器服务启动起来后，系统会调用这个实例的onServiceConnected函数将一个Binder对象传回来，通过调用这个Binder对象的getService函数，就可以获得计数器服务接口。这里，把这个计数器服务接口保存在MainActivity的counterService成员变量中。同样，当我们调用unbindService停止计数器服务时，系统会调用这个实例的onServiceDisconnected函数告诉MainActivity，它与计数器服务的连接断开了。
注意，这里通过调用bindService函数来启动Service时，这个Service与启动它的Activity是位于同一个进程中，它不像我们在前面一篇文章Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析中所描述那样在新的进程中启动服务，后面我们再写一篇文章来分析bindService启动服务的过程。

在MainActivity的onResume函数中，通过调用registerReceiver函数注册了一个广播接收器counterActionReceiver，它是一个BroadcastReceiver实例，并且指定了这个广播接收器只对CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播感兴趣。当CounterService发出一个CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播时，系统就会把这个广播发送到counterActionReceiver实例的onReceiver函数中去。在onReceive函数中，从参数intent中取出计数器当前的值，显示在界面上。
MainActivity界面上有两个按钮，分别是Start Counter和Stop Counter按钮，点击前者开始计数，而点击后者则停止计数。
计数器服务CounterService实现在src/shy/luo/broadcast/CounterService.java文件中：

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LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)

LOCAL_PACKAGE_NAME := Broadcast

include $(BUILD_PACKAGE)

接下来就要编译了。有关如何单独编译Android源代码工程的模块，以及如何打包system.img，请参考如何单独编译Android源代码中的模块一文。
执行以下命令进行编译和打包：

[html] view plaincopy




USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ emulator

模拟器启动起，就可以App Launcher中找到Broadcast应用程序图标，接着把它启动起来，然后点击界面上的Start Counter按钮，就可以把计数器服务启动起来了，计数器服务又通过广播把计数值反馈给MainActivity，于是，我们就会在MainActivity界面看到计数器的值不断地增加了：



这样，使用广播的例子就介绍完了。回顾一下，使用广播的两个步骤：
1. 广播的接收者需要通过调用registerReceiver函数告诉系统，它对什么样的广播有兴趣，即指定IntentFilter，并且向系统注册广播接收器，即指定BroadcastReceiver：

[java] view plaincopy




Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);

intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);

sendBroadcast(intent)

这里，指定的广播为CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION，并且附带的带参数当前的计数器值counter。调用了sendBroadcast函数之后，所有注册了CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION广播的接收者便可以收到这个广播了。

在第1步中，广播的接收者把广播接收器注册到ActivityManagerService中；在第2步中，广播的发送者同样是把广播发送到ActivityManagerService中，由ActivityManagerService去查找注册了这个广播的接收者，然后把广播分发给它们。
在第2步的分发的过程，其实就是把这个广播转换成一个消息，然后放入到接收器所在的线程消息队列中去，最后就可以在消息循环中调用接收器的onReceive函数了。这里有一个要非常注意的地方是，由于ActivityManagerService把这个广播放进接收器所在的线程消息队列后，就返回了，它不关心这个消息什么时候会被处理，因此，对广播的处理是异步的，即调用sendBroadcast时，这个函数不会等待这个广播被处理完后才返回。
下面，我们以一个序列图来总结一下，广播的注册和发送的过程：



虚线上面Step 1到Step 4步是注册广播接收器的过程，其中Step 2通过LoadedApk.getReceiverDispatcher在LoadedApk内部创建了一个IIntentReceiver接口，并且传递给ActivityManagerService；虚线下面的Step 5到Step 11是发送广播的过程，在Step 8中，ActivityManagerService利用上面得到的IIntentReceiver远程接口，调用LoadedApk.performReceiver接口，LoadedApk.performReceiver接口通过ActivityThread.H接口的post函数将这个广播消息放入到ActivityThread的消息队列中去，最后这个消息在LoadedApk的Args.run函数中处理，LoadedApk.Args.run函数接着调用MainActivity.BroadcastReceiver的onReceive函数来最终处理这个广播。
文章开始的时候，我们提到，举这个例子的最终目的，是为了进一步学习Android系统的广播机制，因此，在接下来的两篇文章中，我们将详细描述上述注册广播接收器和发送广播的过程：