Android 进阶 - Activity服务启动分析

来源：互联网发布：软件demo是什么编辑：程序博客网时间：2024/06/06 02:49

前面已经介绍了如何创建一个应用服务，如何创建一个系统服务，这里我把Android服务分为：应用服务（ActivityService），系统服务（SystemService），分类是否正确也不清楚，网上并没有资料明确定义，之所以这样分类，因为应用服务放在ActiveServices中管理，而系统服务放在ServiceManager中管理，两者存在明显的不同。由于Android设计时已经把中间层标准化了，我们实现一个服务时，只需要简单实现服务端（Native）和调用端（Proxy）即可。本文将详细描述ActiveService的启动全过程，有关Binder的部分没有详细介绍，后续文章再介绍。

1、Activity服务启动的几个阶段

Activity服务启动大致可以分为以下几个阶段：

准备阶段：做进程启动前的准备工作。
进程启动阶段：通过Zygote启动进程。(当服务已经启动时，此步骤略）
Activity启动阶段：在新的进程里，启动Activity。

本文重点说明第1阶段和第3阶段，进程启动阶段参见前一篇文章《Android 进阶-进程启动分析》。所以，Activity服务与应用的启动过程大致相同。

2. 准备阶段

2.1 流程图

2.2 关键流程说明

上面的流程图，和Activity应用启动相似，最后都分为服务进程已经启动和服务进程未启动两种情况，服务进程已经启动的情况下，不需要进程启动，直接到服务启动步骤。

从先前服务实例中，我们知道，当要调用一个服务时，需要先创建一个ServiceConnection，并在OnServiceConnected函数中，保存服务的Binder接口，以便调用服务的各种接口。然后，再绑定服务，再调用服务。

2.2.1 ContextImpl.bindService

Client是调用Activity.bindService来绑定服务的，怎么会到ContextImpl.bindService中?上图中略去了一些步骤，这里结合代码说明：

Activity 继承自 ContextThemeWrapper ，而ContextThemeWrapper继承自 ContextWrapper，bindService就定义在ContextWraper中。

frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java

public class ContextWrapper extends Context {    Context mBase;    public ContextWrapper(Context base) {        mBase = base;    }    ...    public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,            int flags) {        return mBase.bindService(service, conn, flags);    }    ...}

再看ContextThemeWrapper

frameworks/base/core/java/android/view/ContextThemeWrapper.java

public class ContextThemeWrapper extends ContextWrapper {    ...    public ContextThemeWrapper() {        super(null);    }    ...}

而Activity没有构造函数，这说明我们new一个Activity时，mBase是null，那怎么bindService呢？一定有一个地方设置了mBase。在《Android进阶-Activity应用启动分析》一文中写到ActivityThread.performLaunchActivity函数有介绍。现在继续这个函数：

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public ActivityThread{    private Context createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r,            final Activity activity) {        ContextImpl appContext = new ContextImpl();        appContext.init(r.packageInfo, r.token, this);        appContext.setOuterContext(activity);        ...        Context baseContext = appContext;        ...        return baseContext;    }    ...    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {        // System.out.println("##### [" + System.currentTimeMillis() + "] ActivityThread.performLaunchActivity(" + r + ")");        ...        try {            Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);            ...            if (activity != null) {            //创建上下文                Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);                CharSequence title = r.activityInfo.loadLabel(appContext.getPackageManager());                Configuration config = new Configuration(mCompatConfiguration);                if (DEBUG_CONFIGURATION) Slog.v(TAG, "Launching activity "                        + r.activityInfo.name + " with config " + config);                //连接上下文                activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,                        r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,                        r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config);               ...            }            r.paused = true;            mActivities.put(r.token, r);        } catch (SuperNotCalledException e) {            throw e;        } catch (Exception e) {            if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {                throw new RuntimeException(                    "Unable to start activity " + component                    + ": " + e.toString(), e);            }        }        return activity;    }}

frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java

public Activity{...    final void attach(Context context, ActivityThread aThread,            Instrumentation instr, IBinder token, int ident,            Application application, Intent intent, ActivityInfo info,            CharSequence title, Activity parent, String id,            NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,            Configuration config) {        // 连接mBase        attachBaseContext(context);        mFragments.attachActivity(this, mContainer, null);        ...    }}

frameworks/base/core/java/android/view/ContextThemeWrapper.java

public class ContextThemeWrapper{protected void attachBaseContext(Context newBase) {//连接mBase        super.attachBaseContext(newBase);        mBase = newBase;    }}

从上面的源代码可以看出，当载入Activity类后，便会调用createBaseContextForActivity来创建appContext，再用activity.attach来连接context。而appContext是用newContextImpl()来创建的，所以，Activity.mBase就是一个ContextImpl的类实例。

因此，上图从ContextImpl.bindService开始。

2.2.2 ContextImpl.bindServiceCommon

frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java

    private boolean bindServiceCommon(Intent service, ServiceConnection conn, int flags,            UserHandle user) {        IServiceConnection sd;        if (conn == null) {            throw new IllegalArgumentException("connection is null");        }        if (mPackageInfo != null) {        // 创建一个IServiceConnection对象，服务绑定后，需要调用此对象的connected函数，触发ServiceConnection.onServiceConnected事件            // 此对象是一个LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection对象，见后面的LoadedApk的代码解释            sd = mPackageInfo.getServiceDispatcher(conn, getOuterContext(),                    mMainThread.getHandler(), flags);        } else {            throw new RuntimeException("Not supported in system context");        }        validateServiceIntent(service);        try {            ...            // 通过ActivieyManagerProxy.bindService，经由Binder调用ActivityManagerService.bindService            int res = ActivityManagerNative.getDefault().bindService(                mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(),                service, service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),                sd, flags, user.getIdentifier());            if (res < 0) {                throw new SecurityException(                        "Not allowed to bind to service " + service);            }            return res != 0;        } catch (RemoteException e) {            return false;        }    }

frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java

public class LoadedApk{...static final class ServiceDispatcher {private final ServiceDispatcher.InnerConnection mIServiceConnection;...private static class InnerConnection extends IServiceConnection.Stub {            ...        }        ...        IServiceConnection getIServiceConnection() {        // 返回一个InnerConnection连接            return mIServiceConnection;        }}...public final IServiceConnection getServiceDispatcher(ServiceConnection c,            Context context, Handler handler, int flags) {        synchronized (mServices) {            LoadedApk.ServiceDispatcher sd = null;            ArrayMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher> map = mServices.get(context);            if (map != null) {                sd = map.get(c);            }            if (sd == null) {            // 创建ServiceDispatcher                sd = new ServiceDispatcher(c, context, handler, flags);                if (map == null) {                    map = new ArrayMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher>();                    mServices.put(context, map);                }                map.put(c, sd);            } else {                sd.validate(context, handler);            }            // 返回ServiceDispatcher.getIServiceConnection()            return sd.getIServiceConnection();        }    }...}

本函数做两个事情：

调用mPackageInfo.getServiceDispatcher创建IServiceConnection连接，返回的是ServiceDispatcher.InnerConnection对象，此对象作为bindService的参数，传给后续实现者。此对象可以通过connected函数，来触发ServiceConection.onServiceConnected，来通知调用方，服务已经绑定了，并传入IBinder对象，可以调用方通过此对象来调用服务的各种操作；
通过ActivityManagerProxy.bindService，来调用ActivityManagerService中的bindService方法。说明：ActivityManagerNavite.getDefault()返回的是一个ActivityManagerProxy对象，这在《Android进阶- Activity应用启动分析》一文中已经有介绍。具体的过程见上图，Binder通信过程本文忽略。

需要注意的是，InnerConnection继承自IServiceConnection.Stub，即，新创建的InnerConnection是一个Binder服务端对象。

2.2.3 ActivityManagerProxy.bindService

public class ActivityManagerProxy{        public int bindService(IApplicationThread caller, IBinder token,            Intent service, String resolvedType, IServiceConnection connection,            int flags, int userId) throws RemoteException {        Parcel data = Parcel.obtain();        Parcel reply = Parcel.obtain();        data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);        data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);        data.writeStrongBinder(token);        service.writeToParcel(data, 0);        data.writeString(resolvedType);        // 写入connection的binder接口        data.writeStrongBinder(connection.asBinder());        data.writeInt(flags);        data.writeInt(userId);        mRemote.transact(BIND_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);        reply.readException();        int res = reply.readInt();        data.recycle();        reply.recycle();        return res;    }}

将connection组包，并经由Binder驱动程序，传输至ActivityManagerService.bindService，但connection将由Binder，变为BinderProxy，这个转换将在Binder传输过程完成。因为connection在Activity调用端创建的，而ActivityManagerService是在系统服务进程，在不同的进程中传递对象会做这些转换，在后续文章中将会介绍。

2.2.4 ActivityManagerService.bindService

流程走到ActivityManagerService.bindService中后，又有两个关键动作，即ActiveServices.realStartServiceLocked和ActiveServices.reuqestServiceBindLocked。

2.2.5 ActiveServices.bringUpServiceLocked

frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActiveServices.java

public class ActiveServices{...private final String bringUpServiceLocked(ServiceRecord r,            int intentFlags, boolean execInFg, boolean whileRestarting) {        ...        ProcessRecord app;        if (!isolated) {            app = mAm.getProcessRecordLocked(procName, r.appInfo.uid, false);            if (DEBUG_MU) Slog.v(TAG_MU, "bringUpServiceLocked: appInfo.uid=" + r.appInfo.uid                        + " app=" + app);            if (app != null && app.thread != null) {            // 如果服务进程已经启动                try {                    app.addPackage(r.appInfo.packageName, mAm.mProcessStats);                    realStartServiceLocked(r, app, execInFg);                    return null;                } catch (RemoteException e) {                    Slog.w(TAG, "Exception when starting service " + r.shortName, e);                }                // If a dead object exception was thrown -- fall through to                // restart the application.            }        } else {            ...        }        // Not running -- get it started, and enqueue this service record        // to be executed when the app comes up.        if (app == null) {        // 如果服务进程未启动            if ((app=mAm.startProcessLocked(procName, r.appInfo, true, intentFlags,                    "service", r.name, false, isolated, false)) == null) {                ...                return msg;            }            if (isolated) {                r.isolatedProc = app;            }        }...        return null;    }}

上面的函数流程很简单，就是判断如果服务进程已经启动，则直接调用realStartServiceLocked启动服务，否则调用ActivityManagerService.startProcessLocked启动进程，进入进程启动阶段。

3. 进程启动阶段

略。详见《Android 进阶 - 进程启动分析》一文。

4. 服务启动阶段

4.1 流程图

4.2 关键流程分析

上面的图看似比Activity启动要复杂，实际上大的步骤差不过，只不过，服务启动时，先要createService，再bindService，要发两次消息，而Activity启动只需要发一次消息。

如果服务进程已经启动的情况下，可直接从3.1:realStartServiceLocked一步往下看。

请先参看《Android 进阶 - Looper进程内通信》和《Android 进阶 -Activity应用启动分析》，从bindServiceLocked到sendMessage，再到消息进入到Looper.mainLooper.queue队列中，如果看了前面两篇文章，相信这一部分很容易看懂，这里不再讨论。流程主要发了两个消息H.CREATE_SERVICE和H.BIND_SERVICE，一个是创建服务的消息，一个是绑定服务的消息。这些消息会在Looper.loop函数依次处理。

4.2.1 handleCreateService

H.CREATE_SERVICE的消息，经由H.dispatchMessage，会进入ActivityThread.handleCreateService函数。

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public clas ActivityThread{...private void handleCreateService(CreateServiceData data) {        // If we are getting ready to gc after going to the background, well        // we are back active so skip it.        unscheduleGcIdler();        LoadedApk packageInfo = getPackageInfoNoCheck(                data.info.applicationInfo, data.compatInfo);        Service service = null;        try {            java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();            service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();        } catch (Exception e) {            if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {                throw new RuntimeException(                    "Unable to instantiate service " + data.info.name                    + ": " + e.toString(), e);            }        }        try {            if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Creating service " + data.info.name);            ContextImpl context = new ContextImpl();            context.init(packageInfo, null, this);            Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);            context.setOuterContext(service);            // 连接服务上下文            service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,                    ActivityManagerNative.getDefault());            // 触发服务的onCreate事件            service.onCreate();            mServices.put(data.token, service);            try {                ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(                        data.token, 0, 0, 0);            } catch (RemoteException e) {                // nothing to do.            }        } catch (Exception e) {            if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {                throw new RuntimeException(                    "Unable to create service " + data.info.name                    + ": " + e.toString(), e);            }        }    }}

4.2.2 handleBindService

H.BIND_SERVICE的消息，经由H.dispatchMessage，会进入ActivityThread.handleBindService函数。

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public class ActivityThread{...    private void handleBindService(BindServiceData data) {        Service s = mServices.get(data.token);        if (DEBUG_SERVICE)            Slog.v(TAG, "handleBindService s=" + s + " rebind=" + data.rebind);        if (s != null) {            try {                data.intent.setExtrasClassLoader(s.getClassLoader());                try {                    if (!data.rebind) {                    // 触发服务的onBind事件                        IBinder binder = s.onBind(data.intent);                        // 通过Binder，调用ActivityManagerService.publishService发布服务                        ActivityManagerNative.getDefault().publishService(                                data.token, data.intent, binder);                    } else {                        ...                    }                    ensureJitEnabled();                } catch (RemoteException ex) {                }            } catch (Exception e) {               ...            }        }    }}

4.2.3 publishService

上节的源码中说明，服务绑定完成之后，会通过ActivityManagerProxy代理，经由Binder，调用ActivityManagerService的publishService函数。frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

pulbic class ActivityManagerService{...public void publishService(IBinder token, Intent intent, IBinder service) {        // Refuse possible leaked file descriptors        if (intent != null && intent.hasFileDescriptors() == true) {            throw new IllegalArgumentException("File descriptors passed in Intent");        }        synchronized(this) {            if (!(token instanceof ServiceRecord)) {                throw new IllegalArgumentException("Invalid service token");            }            mServices.publishServiceLocked((ServiceRecord)token, intent, service);        }    }    ...}

经由Binder驱动程序传输到ActivityManagerService后，service由服务端的Binder对象自动变了客户端的BinderProxy对象。

frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActiveServices.java

pulbic class ActiveServices{...void publishServiceLocked(ServiceRecord r, Intent intent, IBinder service) {        final long origId = Binder.clearCallingIdentity();        try {            if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG, "PUBLISHING " + r                    + " " + intent + ": " + service);            if (r != null) {                Intent.FilterComparison filter                        = new Intent.FilterComparison(intent);                IntentBindRecord b = r.bindings.get(filter);                if (b != null && !b.received) {                    b.binder = service;                    b.requested = true;                    b.received = true;                    for (int conni=r.connections.size()-1; conni>=0; conni--) {                        ArrayList<ConnectionRecord> clist = r.connections.valueAt(conni);                        for (int i=0; i<clist.size(); i++) {                            ConnectionRecord c = clist.get(i);                            ...                            try {                            // c.conn 为 服务启动准备阶段 在ContextImpl.bindServiceCommon中创建的，为一个LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection的实例的远程接口，通过Binder驱动调用服务端触发onServiceConnected事件。                                c.conn.connected(r.name, service);                            } catch (Exception e) {                                Slog.w(TAG, "Failure sending service " + r.name +                                      " to connection " + c.conn.asBinder() +                                      " (in " + c.binding.client.processName + ")", e);                            }                        }                    }                }                serviceDoneExecutingLocked(r, mDestroyingServices.contains(r), false);            }        } finally {            Binder.restoreCallingIdentity(origId);        }    }    ...}

下面的代码是经由Binder远程接口传回至Activity调用端。

frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java

public class LoadApk{...static final class ServiceDispatcher {private static class InnerConnection extends IServiceConnection.Stub {            final WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher> mDispatcher;            InnerConnection(LoadedApk.ServiceDispatcher sd) {                mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher>(sd);            }// 通知已经连接            public void connected(ComponentName name, IBinder service) throws RemoteException {                LoadedApk.ServiceDispatcher sd = mDispatcher.get();                if (sd != null) {                // 进入下面的connected函数                    sd.connected(name, service);                }            }        }        ...        public void connected(ComponentName name, IBinder service) {            if (mActivityThread != null) {                mActivityThread.post(new RunConnection(name, service, 0));            } else {            // 进入下面的doConnected函数                doConnected(name, service);            }        }        ...        public void doConnected(ComponentName name, IBinder service) {            ServiceDispatcher.ConnectionInfo old;            ServiceDispatcher.ConnectionInfo info;            ...            // If there was an old service, it is not disconnected.            if (old != null) {            // 假如是服务，触发onServiceDisconnected事件                mConnection.onServiceDisconnected(name);            }            // If there is a new service, it is now connected.            if (service != null) {            // 假如是新服务，则触发onServiceConnected。mConnection为在Activity.bindService是传入的参数，也即是绑定服务前用户创建的ServiceConnection类实例。                mConnection.onServiceConnected(name, service);            }        }}}

流程走到这里，就算是完成了，进入了调用者创建的ServiceConnection.onServiceConnected函数中，此函数会传回服务的IBinder接口，调用者可以保存此接口调用服务的各类操作。

5. 结语

最后，我们总结一下，如下图。

上图是简化了的流程，只从三个进程来描述。从上图可以看出，Android已经屏蔽了进程概念，要在一个Activity里，绑定一个服务，其实是三个进程之间打交道，进程之间的数据，全部经由Binder传递。

ServiceConnection在Activity里由调用方创建，实现onSeviceConnected事件，接收传回的service远程接口（BinderProxy）；
创建IServiceConnection的Binder服务端，此步骤在ContextImpl.bindServiceCommon里创建，是一个LoadedApk.ServiceDistpatch.InnerConnection类的实例。
binderService，此处经由Binder，传入到ActivityManagerService中，数据传递ActivityManagerService时，会将IServiceConnection服务端对象转换为BinderProxy的远程接口代理对象，此时，ActivityManagerService是Activity的客户端。
保存IServiceConnection至服务的连接列表中
如果有必要，启动服务进程
调用app.thread.scheduleCreateService创建服务，app.thread是一个基于ActivityThread.ApplicationThread的Binder远程接口，由此接口，可以与服务进程通讯，真正的操作在服务进程里。
同理，调用app.thread.scheduleBindService绑定服务，绑定操作在服务进程里
服务进程通过ActivityManagerProxy，经由Binder接口，将publishService转发至ActivityManagerService中。
ActivityManagerService进程查找此服务的IServiceConnection远程Binder接口。
调用IServiceConnection远程Binder接口，进入到IServiceConnection服务端（即Activity服务调用进程），执行connected操作
最后执行ServiceConnection.onServiceConnected，通知Activity，服务绑定完成。并得到了服务的远程接口。

3 0