Android系統(tǒng)在新進程中啟動自定義服務過程startService的原理分析

1、在編寫Android應用程序時，我們一般將一些計算型的邏輯放在一個獨立的進程來處理，這樣主進程仍然可以流暢地響應界面事件，提高用戶體驗。Android系統(tǒng)為我們提供了一個Service類，我們可以實現(xiàn)一個以Service為基類的服務子類，在里面實現(xiàn)自己的計算型邏輯，然后在主進程通過startService函數來啟動這個服務。在本文中，將詳細分析主進程是如何通過startService函數來在新進程中啟動自定義服務的。在主進程調用startService函數時，會通過Binder進程間通信機制來通知ActivitManagerService來創(chuàng)建新進程，并且啟動指定的服務。在Android系統(tǒng)中

2、，Binder進程間通信機制使用非常廣泛，因此，希望讀者在繼續(xù)閱讀下面的內容之前，對Android系統(tǒng)和Binder進程間通信機制有一定的了解，具體可以參考前面Android進程間通信(IPC)機制Binder簡要介紹和學習計劃一文。關于startService的具體用法，可以參考前面Android系統(tǒng)匿名共享內存Ashmem(AnonymousSharedMemory)簡要介紹和學習計劃一文中用到的實例，它是Activity類的一個成員函數：viewplain1.packageshy.luo.ashmem;.publicclassClientextendsActivityimp

3、lementsOnClickListener6.7.IMemoryServicememoryService=null;8.9.10.Override11.publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState)12.13.14.IMemoryServicems=getMemoryService();15.if(ms=null)16.startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server");17.else18.Log.i(LOG_TAG,"MemoryServicehasstarted."

4、;);2.23.Log.i(LOG_TAG,"ClientActivityCreated.");25.26.27.)這里的"shy.luo.ashmem.server是在程序配置文件AndroidManifest.xml配置的Service的名字，用來告訴Android系統(tǒng)它所要啟動的服務的名字：viewplain1. <manifestxmlns:android="2. package="shy.luo.ashmem"3. android:sharedUserId="android.uid.sys

5、tem"4. android:versionCode="1"5.android:versionName="1.0">6. <applicationandroid:icon=p_name">7. ."drawable/icon"android:label=string/ap8. <service9. android:enabled="true"10. android:name=".Server"11. android:process=".Ser

6、ver'12. <intent-filter>13. <actionandroid:name=14. <categoryandroid:name=ULT"/>15. </intent-filter>>"shy.luo.ashmem.server"/>"ent.category.DEFA16. </service>17. </application>18. </manifest>這里，名字“shy.luo.ashmem.server對應的

7、服務類為shy.luo.ashmem.Server,下面語句：viewplain1.startService(newIntent("shy.luo.ashmem.server");就表示要在一個新的進程中啟動shy.luo.ashmem.Server這個服務類，它必須繼承于Android平臺提供的Service類：viewplain1. packageshy.luo.ashmem;2.3.1從圖中可以看出，Activity繼承了Contextwrapper類，而在Contextwrapper類中，實現(xiàn)了startService函數。在Contextwrapper類中，有一個

8、成員變量mBase,卜面，我們來看看Activity類中的startService成員函數是如何實現(xiàn)的先來看看Activity的類圖:.1.publicclassServerextendsServiceDatai圖1RaturtScr的皿acrvicc;Inrtcrrt);CfflnpsnenlNjimc4starrservice；service:君meCort口或叩pqrISllHlrtl-i-1ranssat(cade:irt,dais:FBrcai(:Psrc>el.Ibb:irft:bHlear

9、OverridepublicIBinderonBind(Intentintent)returnnullOverridepublicvoidonCreate()日trrmTActiwitySrUt訓mpl+s:artSeiiceistrvic巴.Intsnt1:C匚mponentharneBindwPr。仃-nOtjiectimgdqirtdaiq.Paiccl.icy%pH口口耨.時：；boM型同ctiwityMiEg心rPrxy4如H。*FlHlJr-l4人麗加川仙口州PfdhYrtma#Eindar卜calfer-lApplcstcnT-1jr|?eix>jc：»'

10、Intern,rwO'VcType:Strng'匚qipcrEFgn正IMivitMariiflg«r產ENFfHHIApplet!CTlTTMd£Blvl££FIr1口I-yITyp-S|rij-11eIrIH11"它是一個Contextlmpl實例，而Contextlmpl類和Contextwrapper類一樣繼承于Context類，Contextwrapper類的startService函數最終過調用Contextlmpl類的startService函數來實現(xiàn)。這種類設計方法在設計模式里面，就稱之為裝飾模式(Decorat

11、or),或者包裝模式(Wrapper)。在Contextlmpl類的startService類，最終又調用了ActivityManagerProxy類的startService來實現(xiàn)啟動服務的操作，看到這里的Proxy關鍵字，回憶一下前面Android系統(tǒng)進程間通信Binder機制在應用程序框架層的Java接口源代碼分析這篇文章，就會知道ActivityManagerProxy是一個Binder對象的遠程接口了，而這個Binder對象就是我們前面所說的ActivityManagerService了。這個ActivityManagerService類實現(xiàn)在frameworks/base/serv

12、ices/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中，它是Binder進程間通信機制中的Server角色，它是隨機啟動的。隨機啟動的Server是在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件里面進行啟動的，我們來看一下ActivityManagerService啟動相關的代碼：viewplain1. classServerThreadextendsThread. Override6. publicvoidrun()7

13、.8. 9.10. /Criticalservices.11. try12.13. .14.15. context=ActivityManagerService.main(factoryTest);16.17. .18.19. ActivityManagerService.setSystemProcess();20.21. .22.23. catch(RuntimeExceptione)7.28.Slog.e()"System","Failurestartingcoreservice'29. 30.31. .32.33. 首先是調用Ac

14、tivityManagerService.main函數來創(chuàng)建一個ActivityManagerService實例，然后通過調用ActivityManagerService.setSystemProcess函數把這個Binder實例添加Binder進程間通信機制的守護進程ServiceManager中去：viewplain.5.publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNativeimplementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback6.7.

15、3.24.25.staticActivityManagerServicemSelf;publicstaticvoidsetSystemProcess()tryActivityManagerServicem=mSelf;ServiceManager.addService("activity",m);catch(PackageManager.NameNotFoundExceptione)publicstaticfinalContextmain(intfactoryTest)28.29. Ac

16、tivityManagerServicem=thr.mService;30. mSelf=m;31.32. .33.34. 35. 這樣，ActivityManagerService就啟動起來了?；氐紸ctivityManagerProxy類的startService函數中，它定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:viewplain1. classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager2. 3.4.5. publicComponentNa

17、mestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,6. StringresolvedType)throwsRemoteException7. 8. Parceldata=Parcel.obtain();9. Parcelreply=Parcel.obtain();10. data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);11. data.writeStrongBinder(caller!=null?caller.asBinder():null);12. service.write

18、ToParcel(data,0);13. data.writeString(resolvedType);14. mRemote.transact(START_SERVICE_TRANSACTION,data,reply,0);15. reply.readException();16. ComponentNameres=ComponentName.readFromParcel(reply);17. data.recycle();18. reply.recycle();19. returnres;20. 21.22.23. 參數service是一個Intent實例，它里面指定了要啟動的服務的名稱，

19、就是前面我們所說的"shy.luo.ashmem.server”了。參數caller是一個lApplicationThread實例，它是一個在主進程創(chuàng)建的一個Binder對象。在Android應用程序中，每一個進程都用一個ActivityThread實例來表示，而在ActivityThread類中，有一個成員變量mAppThread,它是一個ApplicationThread實例，實現(xiàn)了lApplicationThread接口，它的作用是用來輔助ActivityThread類來執(zhí)行一些操作，這個我們在后面會看到它是如何用來啟動服務的。參數resolvedType是一個字符串，它表示s

20、ervice這個Intent的MIME類型，它是在解析Intent時用到的。在這個例子中，我們沒有指定這個Intent的MIME類型，因此，這個參數為nulloActivityManagerProxy類的startService函數把這三個參數寫入到data本地變量去，接著通過mRemote.transact函數進入到Binder驅動程序，然后Binder驅動程序喚醒正在等待Client請求的ActivityManagerService進程，最后進入到ActivityManagerService的startService函數中。ActivityManagerService的startServi

21、ce函數的處理流程如下圖所示：點擊查看大圖在這個序列圖中，一共有20個步驟，下面說明每一步。Step1.ActivityManagerService.startService這個函數定義在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1.publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative2.implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.

22、BatteryCallback. publicComponentNamestartService(IApplicationThreadcaller,Intentservice,7. StringresolvedType)8. /Refusepossibleleakedfiledescriptors9. if(service!=null&&service.hasFileDescriptors()=true)10. thrownewIllegalArgumentException("FiledescriptorspassedinIntent");1

23、1. 12.13. synchronized(this)14. finalintcallingPid=Binder.getCallingPid();15. finalintcallingUid=Binder.getCallingUid();16. finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();17. ComponentNameres=startServiceLocked(caller,service,18. resolvedType,callingPid,callingUid);19. Binder.restoreCallingIdentity(o

24、rigId);20. returnres;21. 22. 6. 這里的參數caller、service和resolvedType分別對應ActivityManagerProxy.startService傳進來的三個參數。Step2.ActivityManagerService.startServiceLocked這個函數同樣定義在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityManag

25、erServiceextendsActivityManagerNative2. implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback3.46. ComponentNamestartServiceLocked(IApplicationThreadcaller,7. Intentservice,StringresolvedType,8. intcallingPid,intcallingUid)9. synchronized(this)10. .11.12. ServiceLookupResultres=13. retrieveSer

26、viceLocked(service,resolvedType,14. callingPid,callingUid);15.16. .17.18. ServiceRecordr=res.record;19.20. .21.22. if(!bringUpServiceLocked(r,service.getFlags(),false)23. returnnewComponentName("!","Serviceprocessisbad");24. 25. ;26. 27. 1. 函數首先通過retrieveSer

27、viceLocked來解析service這個Intent,就是解析前面我們在AndroidManifest.xml定義的Service標簽的intent-filter相關內容，然后將解析結果放在res.record中，然后繼續(xù)調用bringUpServiceLocked進一步處理。Step3.ActivityManagerService.bringUpServiceLocked這個函數同樣定義在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1. public

28、finalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative2. implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback3.46. privatefinalbooleanbringUpServiceLocked(ServiceRecordr,7. intintentFlags,booleanwhileRestarting)8.9. .10.11. finalStringappName=cessName;12.13. .14.15. /Notrunning-get

29、itstarted,andenqueuethisservicerecord16. /tobeexecutedwhentheappcomesup.17. if(startProcessLocked(appName,r.appInfo,true,intentFlags,18. "service",,false)=null)19.20. .21.22. returnfalse;23. 24.25. if(!mPendingServices.contains(r)26. mPendingServices.add(r);27. 28.29. returntrue;30.3

30、1. 5. 這里的appName便是我們前面在AndroidManifest.xml文件定義service標簽時指定的android:process屬性值了，即“.Server。"接著調用startProcessLocked函數來創(chuàng)建一個新的進程，以便加載自定義的Service類。最后將這個ServiceRecord保存在成員變量mPendingServices列表中，后面會用到。Step4.ActivityManagerService.startProcessLocked這個函數同樣定義在frameworks/base/services/java/com/and

31、roid/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1.publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative2.implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.Ba3.4.5.tteryCallback6.7.privatefinalvoidstartProcessLocked(ProcessRecordapp,StringhostingType,StringhostingNameStr)1.try12

32、.13.14.15.intpid=Process.start("android.app.ActivityThread"16.mSimpleProcessManagement?cessName:nul0.l,uid,uid,gids,debugFlags,null);21.if(pid=0|pid=MY_PID)5.elseif(pid>0)26.27.app.pid=pid;app.removed=false;28.synchronized(mPidsSelfLocked)29.this.mPidsSelfLock

33、ed.put(pid,app);30.31.32.else6.37.catch(RuntimeExceptione)1.43. )7. )這里調用Process.start函數創(chuàng)建了一個新的進程，指定新的進程執(zhí)行android.app.ActivityThread類。最后將表示這個新進程的ProcessRecord保存在mPidSelfLocked列表中，后面會用到。Step5.Process.start這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中，這個函數我們

34、就不看了，有興趣的讀者可以自己研究一下。在這個場景中，它就是新建一個進程，然后導入android.app.ActivityThread這個類，然后執(zhí)行它的main函數。Step6.ActivityThread.main這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityThread. publicstaticfinalvoidmain(String口args)6.7. .8.9. Looper.prepareMainLoope

35、r();10.11. .12.13. ActivityThreadthread=newActivityThread();14. thread.attach(false);15.16. .17.18. Looper.100P();19.20. .21.23.24. .25. )26. 注意，執(zhí)行到這里的時候，已經是在上一步創(chuàng)建的新進程里面了，即這里的進程是用來啟動服務的，原來的主進程已經完成了它的命令，返回了。前面我們提到，在Android應用程序中，每一個進程對應一個ActivityThread實例，所以，這個函數會創(chuàng)建一個thread實例，然后調用ActivityThread.attach函

36、數進一步處理。Step7.ActivityThread.attach這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：viewplain1.publicfinalclassActivityThread. privatefinalvoidattach(booleansystem)6.7. .8.9. if(!system)10.11. .12.13. IActivityManagermgr=ActivityManagerNative.getDefault();14. try15. mgr.atta

37、chApplication(mAppThread);16. catch(RemoteExceptionex)17. 18. else19.20. .21.22. 23.24. .25.26. 28.29.30. 從Step6中，這里傳進來的參數system為false。成員變量mAppThread是一個ApplicationThread實例，我們在前面已經描述過這個實例的作用，它是用來輔助ActivityThread來執(zhí)行一些操作的。調用ActivityManagerNative.getDefault函數得到ActivityManagerService的遠程接口，即ActivityManage

38、rProxy,接著調用它的attachApplication函數。Step8.ActivityManagerProxy.attachApplication這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：viewplain1. classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager2. 3.4.5. publicvoidattachApplication(IApplicationThreadapp)throwsRemoteException6. 7

39、. Parceldata=Parcel.obtain();8. Parcelreply=Parcel.obtain();9. data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);10. data.writeStrongBinder(app.asBinder();11. mRemote.transact(ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION,data,reply,0);12. reply.readException();13. data.recycle();14. reply.recycle();15. 16.17.

40、18.19. 這個函數主要是將新進程里面的IApplicationThread實例通過Binder驅動程序傳遞給ActivityManagerService。Step9.ActivityManagerService.attachApplication這個函數定義在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNative2. impl

41、ementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback3.45.6.publicfinalvoidattachApplication(IApplicationThreadthread)7.8. synchronized(this)9. intcallingPid=Binder.getCallingPid();10. finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity();11. attachApplicationLocked(thread,callingPid);12. Binder.restoreCa

42、llingIdentity(origId);13. 14. 15. 1617. 18.這里通過調用attachApplicationLocked函數進一步處理。Step10.ActivityManagerService.attachApplicationLocked這個函數定義在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityManagerServiceextendsActivityManagerNativ

43、e2. implementsWatchdog.Monitor,BatteryStatsImpl.BatteryCallback3.45.6.privatefinalbooleanattachApplicationLocked(IApplicationThreadthread,8. /Findtheapplicationrecordthatisbeingattached.eithervia9. /thepidifwearerunninginmultipleprocesses,orjustpullthe10. /nextapprecordifweareemulatingprocesswithano

44、nymousthreads.11. ProcessRecordapp;12. if(pid!=MY_PID&&pid>=0)13. synchronized(mPidsSelfLocked)14. app=mPidsSelfLocked.get(pid);15. 16. elseif(mStartingProcesses.size()>0)17. app=mStartingProcesses.remove(0);18. app.setPid(pid);19. else20. app=null;21. 22.23. .24.25.26. StringprocessNa

45、me=cessName;27.28. .29.30. app.thread=thread;31.32. .33.34. booleanbadApp=false;35.36. .37.38. /Findanyservicesthatshouldberunninginthisprocess.39. if(!badApp&&mPendingServices.size()>0)40. ServiceRecordsr=null;41. try42. for(inti=0;i<mPendingServices.size();i+)43. sr=mPendingSe

46、rvices.get(i);44. if(.uid!=sr.appInfo.uid45. |!processName.equals(cessName)46. continue;47. 48.49. mPendingServices.remove(i);50. i-;51. realStartServiceLocked(sr,app);52. didSomething=true;53. 54. catch(Exceptione)55.56. .57.58. 59. 60.61. .62.63. returntrue;64. 8. 回憶一下在上面的S

47、tep4中，以新進程的pid值作為key值保存了一個ProcessRecord在mPidsSelfLocked列表中，這里先把它取出來，存放在本地變量app中，并且將cessName保存在本地變量processName中。再回憶一下在上面的Step3中，在成員變量mPendingServices中，保存了一個ServiceRecord,這里通過進程uid和進程名稱將它找出來，然后通過realStartServiceLocked函數來進一步處理。Step11.ActivityManagerService.realStartServiceLocked這個函數定義在frameworks

48、/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：viewplain1. classActivityManagerProxyimplementsIActivityManager2. 3.4.5. privatefinalvoidrealStartServiceLocked(ServiceRecordr,6. ProcessRecordapp)throwsRemoteException7.8. .10. r.app=app;11.12. .13.14. try15.16. .17.18. app.th

49、read.scheduleCreateService(r,r.serviceInfo);19.20. .21.22. finally23.24. .25.26. 27.28. .29.30. 4. 這里的app.thread是一個ApplicationThread對象的遠程接口，它是在上面的Step6創(chuàng)建ActivityThread對象時作為ActivityThread對象的成員變量同時創(chuàng)建的，然后在Step9中傳過來的。然后調用這個遠程接口的scheduleCreateService函數回到原來的ActivityThread對象中執(zhí)行啟動服務的操作。Step12.Appl

50、icationThreadProxy.scheduleCreateService這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationThreadNative.java文件中:viewplain1. classApplicationThreadProxyimplementsIApplicationThread2.5. publicfinalvoidscheduleCreateService(IBindertoken,Serviceinfoinfo)6. throwsRemoteException7. Parceldata=Parcel.

51、obtain();8. data.writeinterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);9. data.writeStrongBinder(token);10. info.writeToParcel(data,0);11. mRemote.transact(SCHEDULE_CREATE_SERVICE_TRANSACTION,data,null12. IBinder.FLAG_ONEWAY);13. data.recycle();14. 8. 這里通過Binder驅動程序回到新進程的ApplicationThread對象中去

52、執(zhí)行scheduleCreateService函數。Step13.ApplicationThread.scheduleCreateService這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityThread. privatefinalclassApplicationThreadextendsApplicationThreadNative6.7. .8.9. publicfinalvoidscheduleCreateServi

53、ce(IBindertoken,10. ServiceInfoinfo)11. CreateServiceDatas=newCreateServiceData();12. s.token=token;13. =info;14.15. queueOrSendMessage(H.CREATE_SERVICE,s);16. 17. .18.19. 3. 這里調用ActivityThread的queueOrSendMessage將一個CreateServiceData數據放到消息隊列中去，并且分開這個消息。注意，這里已經是在上面Step4創(chuàng)建的新進程中執(zhí)行了。Step14.ActivityThread.queueOrSendMessage這個函數定義在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：viewplain1. publicfinalclassActivityThread. privatefinalvoidqueueOrSendMessage(intwhat,Objec