Android 属性系统设计分析

Android 属性系统设计分析


前面已经讲过 "Android 属性系统 Property service 设定分析" ,请参考


这篇博文主要讲解其属性系统的设计原理与思想方法，前一篇是实践，这一篇是理论，本质性原理。

首先看下整个属性系统结构图：

属性读取进程（property consumer）把这块共享内存映射到自己的进程空间，然后直接读取它。属性设置进程（property setter）也加载这块共享到他的进程空间，但是他不能直接写这块共享内存。当他需要增加或者修改属性的时候，通过Unix Socket发生属性给Property service，Property service将代表设置进程写入共享内存和属性文件。


1、属性服务初始化：

main @ /system/core/init  调用 property_init();

void property_init(void)
{
    init_property_area();
    
    // 加载默认 default.prop 文件
    load_properties_from_file(PROP_PATH_RAMDISK_DEFAULT);
}


属性服务代码： /system/core/init/property_service.c

static int init_property_area(void)

{

    // 1、 创建一块用于存储属性的存储区域，其实就是一块匿名内存空间

    if(init_workspace(&pa_workspace, PA_SIZE))

    return -1;

    fcntl(pa_workspace.fd, F_SETFD, FD_CLOEXEC);


    pa_info_array = (void*) (((char*) pa_workspace.data) + PA_INFO_START);


    pa = pa_workspace.data;
    memset(pa, 0, PA_SIZE);
    pa->magic = PROP_AREA_MAGIC;
    pa->version = PROP_AREA_VERSION;

   // 这是由 bionic libc 库定义，大有来头哟，也是其它进程能够访问属性系统的关键所在

   /* plug into the lib property services */

   __system_property_area__ = pa;

}


以上代码建立的共享内存布局如下：

2、Property区域共享问题

Property service运行于init进程中，这里创建一块共享内存空间，但android系统希望其它进程也能够读取到这里内存中的内容，这里如何做到的呢？

A、属性系统内存区域建立于共享内存上，跨进程可以使用。由init_workspace()函数完成
B、利用linux的环境变量传递参数，这里传递 fd 及 size 
service_start @ /system/core/init
void service_start(struct service *svc, const char *dynamic_args)

{

   // 新的进程创建

     pid = fork();

     if (pid == 0) {

        ...
        get_property_workspace(&fd, &sz);
        // 注意这里哟，不同的进程需要使用必须首先dup(fd)值,最开始的 fd = 4 ,size = 32768
        sprintf(tmp, "%d,%d", dup(fd), sz);
        
        // 注意这个环境变量： "ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE" 后面会使用到
        add_environment("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE", tmp);
        
}


这里就是获取创建空间内存空间时的 fd 及 size 参数值
void get_property_workspace(int *fd, int *sz)
{
   *fd = pa_workspace.fd;
   *sz = pa_workspace.size;
}


C、利用 gcc 的 Contructor 属性
/* We flag the __libc_preinit function as a constructor to ensure
* that its address is listed in libc.so's .init_array section.
* This ensures that the function is called by the dynamic linker
* as soon as the shared library is loaded.
*/
void __attribute__((constructor)) __libc_prenit(void);
每个进程启动时都需要加载 bionic libc 库，那么这个函数将会一定自动执行，而这里将完成将属性共享内存空间映射到本地进程的内存空间。

__libc_prenit @ /bionic/libc/bionic/libc_init_dynamic.c

void __libc_prenit(void)
{
__libc_init_common(elfdata);
}
-->
void __libc_init_common(uintptr_t *elfdata)

{

    /* setup system properties - requires environment */

    __system_properties_init();

}


ok,现在看看我们重点关注的函数：

__system_properties_init @ /bionic/libc/bionic/system_properties.c

int __system_properties_init(void){prop_area *pa;int s, fd;unsigned sz;char *env;if(__system_property_area__ != ((void*) &dummy_props)) {return 0;}// 1、这里利用init进程中设定的环境变量 "ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE"获取fd及size值   env = getenv("ANDROID_PROPERTY_WORKSPACE");if (!env) {return -1;}fd = atoi(env);env = strchr(env, ',');if (!env) {return -1;}sz = atoi(env + 1);// 本地进程映射属性内存空间，如此本地进程就可以使用这块共享内存，只能读取（PROT_READ）pa = mmap(0, sz, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);if(pa == MAP_FAILED) {return -1;}if((pa->magic != PROP_AREA_MAGIC) || (pa->version != PROP_AREA_VERSION)) {munmap(pa, sz);return -1;}// ok, __system_property_area__ 指向共享内存首地址__system_property_area__ = pa;return 0;}

可以在 __system_properties_init 函数加打印 env 值，发现有新的进程加载bionic libc时，其值依次为:

__system_properties_init env = 4,32768

__system_properties_init env = 5,32768

__system_properties_init env = 6,32768

__system_properties_init env = 7,32768

__system_properties_init env = 8,32768

__system_properties_init env = 9,32768

因为在 init 进程中每次更新环境变量，dup(fd)值所以发生变化。

3、Property service 接收设置请求，利用socket请求，前面已经讲过就不复述了。


4、Property 属性系统使用
Native代码主要接口：
/system/core/libcutils/properties.c
int property_get(const char *key, char *value, const char *default_value);
int property_set(const char *key, const char *value);
int property_list(void (*propfn)(const char *key, const char *value, void *cookie), void *cookie);    


JAVA代码主要接口，存在两种访问方式：

libcore下面的System.java 

System.getProperty(String prop,String defaultValue);
SystemsetProperty(String prop, String value);

/**
* Internal class holding the System properties. Needed by the Dalvik VM for the
* two native methods. Must not be a local class, since we don't have a System
* instance.
*/
class SystemProperties extends Properties {
   // Dummy, just to make the compiler happy.

   native void preInit();

   native void postInit();
}

libcore下面的Properties.java
public class Properties extends Hashtable<Object, Object>

注意：这层属性操作的接口利用JVM中hash表来维护Java的属性

另处一种方式就是 通过framworks下面的 SystemProperties.java 利用jni操作属性系统
getXXX 及 set 函数