闹钟

1.概述

        在Android系统中，闹钟和唤醒功能都是由Alarm Manager Service控制并管理的。我们所熟悉的RTC闹钟以及定时器都和它有莫大的关系。为了便于称呼，我常常也把这个service简称为ALMS。

        另外，ALMS还提供了一个AlarmManager辅助类。在实际的代码中，应用程序一般都是通过这个辅助类来和ALMS打交道的。就代码而言，辅助类只不过是把一些逻辑语义传递给ALMS服务端而已，具体怎么做则完全要看ALMS的实现代码了。

        ALMS的实现代码并不算太复杂，主要只是在管理“逻辑闹钟”。它把逻辑闹钟分成几个大类，分别记录在不同的列表中。然后ALMS会在一个专门的线程中循环等待闹钟的激发，一旦时机到了，就“回调”逻辑闹钟对应的动作。

        以上只是一些概要性的介绍，下面我们来看具体的技术细节。

2.AlarmManager

        前文我们已经说过，ALMS只是服务端的东西。它必须向外提供具体的接口，才能被外界使用。在Android平台中，ALMS的外部接口为IAlarmManager。其定义位于frameworks\base\core\java\android\app\IAlarmManager.aidl脚本中，定义截选如下：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">interface</span> IAlarmManager {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> set(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">in</span> PendingIntent operation);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">in</span> PendingIntent operation);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setInexactRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">in</span> PendingIntent operation);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTime(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> millis);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTimeZone(String zone);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> remove(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">in</span> PendingIntent operation);}

        在一般情况下，service的使用者会通过Service Manager Service接口，先拿到它感兴趣的service对应的代理I接口，然后再调用I接口的成员函数向service发出请求。所以按理说，我们也应该先拿到一个IAlarmManager接口，然后再使用它。可是，对Alarm Manager Service来说，情况略有不同，其最常见的调用方式如下：

manager = (AlarmManager)context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

其中，getSystemService()返回的不再是IAlarmManager接口，而是AlarmManager对象。

        我们参考AlarmManager.java文件，可以看到AlarmManager类中聚合了一个IAlarmManager接口，

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> final IAlarmManager mService;

也就是说在执行实际动作时，AlarmManager只不过是把外界的请求转发给内部聚合的IAlarmManager接口而已。

2.1  AlarmManager的成员函数

        AlarmManager的成员函数有：

AlarmManager(IAlarmManager service)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> set(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, PendingIntent operation)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval, PendingIntent operation)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setInexactRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval,                                      PendingIntent operation)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> cancel(PendingIntent operation)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTime(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> millis)<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTimeZone(String timeZone)

即1个构造函数，6个功能函数。基本上完全和IAlarmManager的成员函数一一对应。 

      另外，AlarmManager类中会以不同的公共常量来表示多种不同的逻辑闹钟，在Android 4.0的原生代码中有4种逻辑闹钟：
1）  RTC_WAKEUP
2）  RTC
3）  ELAPSED_REALTIME_WAKEUP
4）  ELAPSED_REALTIME

      应用侧通过调用AlarmManager对象的成员函数，可以把语义传递到AlarmManagerService，并由它进行实际的处理。

3.AlarmManagerService

        ALMS的重头戏在AlarmManagerService中，这个类继承于IAlarmManager.Stub，所以是个binder实体。它包含的重要成员如下：

其中，mRtcWakeupAlarms等4个ArrayList<Alarm>数组分别对应着前文所说的4种“逻辑闹钟”。为了便于理解，我们可以想象在底层有4个“实体闹钟”，注意，是4个，不是4类。上面每一类“逻辑闹钟”都会对应一个“实体闹钟”，而逻辑闹钟则可以有若干个，它们被存储在ArrayList中，示意图如下：

当然，这里所说的“实体闹钟”只是个概念而已，其具体实现和底层驱动有关，在frameworks层不必过多关心。

         Frameworks层应该关心的是那几个ArrayList<Alarm>。这里的Alarm对应着逻辑闹钟。

3.1  逻辑闹钟

        Alarm是AlarmManagerService的一个内嵌类Alarm，定义截选如下：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">static</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">class</span> Alarm {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> count;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> when;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> repeatInterval;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> PendingIntent operation;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> uid;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> pid;    . . . . . .

其中记录了逻辑闹钟的一些关键信息。 

• type域：记录着逻辑闹钟的闹钟类型，比如RTC_WAKEUP、ELAPSED_REALTIME_WAKEUP等；
• count域：是个辅助域，它和repeatInterval域一起工作。当repeatInterval大于0时，这个域可被用于计算下一次重复激发alarm的时间，详细情况见后文；
• when域：记录闹钟的激发时间。这个域和type域相关，详细情况见后文；
• repeatInterval域：表示重复激发闹钟的时间间隔，如果闹钟只需激发一次，则此域为0，如果闹钟需要重复激发，此域为以毫秒为单位的时间间隔；
• operation域：记录闹钟激发时应该执行的动作，详细情况见后文；
• uid域：记录设置闹钟的进程的uid；
• pid域：记录设置闹钟的进程的pid。

        总体来说还是比较简单的，我们先补充说明一下其中的count域。这个域是针对重复性闹钟的一个辅助域。重复性闹钟的实现机理是，如果当前时刻已经超过闹钟的激发时刻，那么ALMS会先从逻辑闹钟数组中摘取下Alarm节点，并执行闹钟对应的逻辑动作，然后进一步比较“当前时刻”和“Alarm理应激发的理想时刻”之间的时间跨度，从而计算出Alarm的“下一次理应激发的理想时刻”，并将这个激发时间记入Alarm节点，接着将该节点重新排入逻辑闹钟列表。这一点和普通Alarm不太一样，普通Alarm节点摘下后就不再还回逻辑闹钟列表了。

        “当前时刻”和“理应激发时刻”之间的时间跨度会随实际的运作情况而变动。我们分两步来说明“下一次理应激发时刻”的计算公式：
1）  count  =  (时间跨度 /  repeatInterval ) + 1 ；
2）  “下一次理应激发时刻” = “上一次理应激发时刻”+ count * repeatInterval ；

        我们画一张示意图，其中绿色的可激发时刻表示“上一次理应激发时刻”，我们假定“当前时刻”分别为now_1处或now_2处，可以看到会计算出不同的“下一次理应激发时刻”，这里用桔红色表示。

        可以看到，如果当前时刻为now_1，那么它和“上一次理应激发时刻”之间的“时间跨度”是小于一个repeatInterval的，所以count数为1。而如果当前时刻为now_2，那么“时间跨度”与repeatInterval的商取整后为2，所以count数为3。另外，图中那两个虚线箭头对应的可激发时刻，只是用来做刻度的东西。

3.2  主要行为

        接下来我们来看ALMS中的主要行为，这些行为和AlarmManager辅助类提供的成员函数相对应。

3.2.1   设置alarm

        外界能接触的设置alarm的函数是set()：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> set(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, PendingIntent operation)

type：表示要设置的alarm类型。如前文所述，有4个alarm类型。
triggerAtTime：表示alarm“理应激发”的时间。
operation：指明了alarm闹铃激发时需要执行的动作，比如执行某种广播通告。

        设置alarm的动作会牵扯到一个发起者。简单地说，发起者会向Alarm Manager Service发出一个设置alarm的请求，而且在请求里注明了到时间后需要执行的动作。由于“待执行的动作”一般都不会马上执行，所以要表达成PendingIntent的形式。（PendingIntent的详情可参考其他文章）

         另外，triggerAtTime参数的意义也会随type参数的不同而不同。简单地说，如果type是和RTC相关的话，那么triggerAtTime的值应该是标准时间，即从1970 年 1 月 1 日午夜开始所经过的毫秒数。而如果type是其他类型的话，那么triggerAtTime的值应该是从本次开机开始算起的毫秒数。

3.2.2   重复性alarm

        另一个设置alarm的函数是setRepeating()：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval,PendingIntent operation)

其参数基本上和set()函数差不多，只是多了一个“时间间隔”参数。事实上，在Alarm Manager Service一侧，set()函数内部也是在调用setRepeating()的，只不过会把interval设成了0。

         setRepeating()的实现函数如下：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setRepeating(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> triggerAtTime, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> interval,                         PendingIntent operation) {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (operation == <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>) {        Slog.w(TAG, <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"set/setRepeating ignored because there is no intent"</span>);        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span>;    }    synchronized (mLock) {        Alarm alarm = <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> Alarm();        alarm.type = type;        alarm.when = triggerAtTime;        alarm.repeatInterval = interval;        alarm.operation = operation;        <span class="rem" style="color:#0800;margin: 0px; padding: 0px;">// Remove this alarm if already scheduled.</span>        removeLocked(operation);        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (localLOGV) Slog.v(TAG, <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"set: "</span> + alarm);        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> index = addAlarmLocked(alarm);        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (index == 0) {            setLocked(alarm);        }    }}

        代码很简单，会创建一个逻辑闹钟Alarm，而后调用addAlarmLocked()将逻辑闹钟添加到内部逻辑闹钟数组的某个合适位置。

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> addAlarmLocked(Alarm alarm) {    ArrayList<Alarm> alarmList = getAlarmList(alarm.type);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> index = Collections.binarySearch(alarmList, alarm, mIncreasingTimeOrder);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (index < 0) {        index = 0 - index - 1;    }    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (localLOGV) Slog.v(TAG, <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"Adding alarm "</span> + alarm + <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">" at "</span> + index);    alarmList.add(index, alarm);    . . . . . .    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span> index;}

        逻辑闹钟列表是依据alarm的激发时间进行排序的，越早激发的alarm，越靠近第0位。所以，addAlarmLocked()在添加新逻辑闹钟时，需要先用二分查找法快速找到列表中合适的位置，然后再把Alarm对象插入此处。

如果所插入的位置正好是第0位，就说明此时新插入的这个逻辑闹钟将会是本类alarm中最先被激发的alarm，而正如我们前文所述，每一类逻辑闹钟会对应同一个“实体闹钟”，此处我们在第0位设置了新的激发时间，明确表示我们以前对“实体闹钟”设置的激发时间已经不准确了，所以setRepeating()中必须重新调整一下“实体闹钟”的激发时间，于是有了下面的句子：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (index == 0) {    setLocked(alarm);}

        setLocked()内部会调用native函数set()：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> native <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> set(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> fd, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> type, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> seconds, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> nanoseconds);

重新设置“实体闹钟”的激发时间。这个函数内部会调用ioctl()和底层打交道。具体代码可参考frameworks/base/services/jni/com_android_server_AlarmManagerService.cpp文件：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">static</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> android_server_AlarmManagerService_set(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd, jint type, jlong seconds, jlong nanoseconds){    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">struct</span> timespec ts;    ts.tv_sec = seconds;    ts.tv_nsec = nanoseconds;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_SET(type), &ts);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (result < 0)    {        ALOGE(<span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"Unable to set alarm to %lld.%09lld: %s\n"</span>, seconds, nanoseconds, strerror(errno));    }}

         我们知道，PendingIntent只是frameworks一层的概念，和底层驱动是没有关系的。所以向底层设置alarm时只需要type信息以及激发时间信息就可以了。

3.2.3   取消alarm

        用户端是调用AlarmManager对象的cancel()函数来取消alarm的。这个函数内部其实是调用IAlarmManager的remove()函数。所以我们只来看AlarmManagerService的remove()就可以了。

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> remove(PendingIntent operation) {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (operation == <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>) {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span>;    }    synchronized (mLock) {        removeLocked(operation);    }}

      

       注意，在取消alarm时，是以一个PendingIntent对象作为参数的。这个PendingIntent对象正是当初设置alarm时，所传入的那个operation参数。我们不能随便创建一个新的PendingIntent对象来调用remove()函数，否则remove()是不会起作用的。PendingIntent的运作细节不在本文论述范围之内，此处我们只需粗浅地知道，PendingIntent对象在AMS（Activity Manager Service）端会对应一个PendingIntentRecord实体，而ALMS在遍历逻辑闹钟列表时，是根据是否指代相同PendingIntentRecord实体来判断PendingIntent的相符情况的。如果我们随便创建一个PendingIntent对象并传入remove()函数的话，那么在ALMS端势必找不到相符的PendingIntent对象，所以remove()必然无效。

         remove()中调用的removeLocked()如下：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> removeLocked(PendingIntent operation) {    removeLocked(mRtcWakeupAlarms, operation);    removeLocked(mRtcAlarms, operation);    removeLocked(mElapsedRealtimeWakeupAlarms, operation);    removeLocked(mElapsedRealtimeAlarms, operation);}

简单地说就是，把4个逻辑闹钟数组都遍历一遍，删除其中所有和operation相符的Alarm节点。removeLocked()的实现代码如下：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> removeLocked(ArrayList<Alarm> alarmList,                               PendingIntent operation) {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (alarmList.size() <= 0) {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span>;    }    <span class="rem" style="color:#0800;margin: 0px; padding: 0px;">// iterator over the list removing any it where the intent match</span>    Iterator<Alarm> it = alarmList.iterator();    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">while</span> (it.hasNext()) {        Alarm alarm = it.next();        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (alarm.operation.equals(operation)) {            it.remove();        }    }}

         请注意，所谓的取消alarm，只是删除了对应的逻辑Alarm节点而已，并不会和底层驱动再打什么交道。也就是说，是不存在针对底层“实体闹钟”的删除动作的。所以，底层“实体闹钟”在到时之时，还是会被“激发”出来的，只不过此时在frameworks层，会因为找不到符合要求的“逻辑闹钟”而不做进一步的激发动作。

3.2.4   设置系统时间和时区

        AlarmManager还提供设置系统时间的功能，设置者需要具有android.permission.SET_TIME权限。

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTime(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> millis) {    mContext.enforceCallingOrSelfPermission(<span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"android.permission.SET_TIME"</span>, <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"setTime"</span>);    SystemClock.setCurrentTimeMillis(millis);}

         另外，还具有设置时区的功能：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> setTimeZone(String tz)

相应地，设置者需要具有android.permission.SET_TIME_ZONE权限。

3.3  运作细节

3.3.1   AlarmThread和Alarm的激发

        AlarmManagerService内部是如何感知底层激发alarm的呢？首先，AlarmManagerService有一个表示线程的mWaitThread成员：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> final AlarmThread mWaitThread = <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> AlarmThread();

在AlarmManagerService构造之初，就会启动这个专门的“等待线程”。

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> AlarmManagerService(Context context) {    mContext = context;    mDescriptor = init();    . . . . . .    . . . . . .    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mDescriptor != -1)     {        mWaitThread.start();   <span class="rem" style="color:#0800;margin: 0px; padding: 0px;">// 启动线程！</span>    }     <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">else</span>     {        Slog.w(TAG, <span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"Failed to open alarm driver. Falling back to a handler."</span>);    }}

AlarmManagerService的构造函数一开始就会调用一个init()函数，该函数是个native函数，它的内部会打开alarm驱动，并返回驱动文件句柄。只要能够顺利打开alarm驱动，ALMS就可以走到mWaitThread.start()一句，于是“等待线程”就启动了。

3.3.1.1  AlarmThread中的run()

         AlarmThread本身是AlarmManagerService中一个继承于Thread的内嵌类：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">class</span> AlarmThread extends Thread<br style="margin: 0px; padding: 0px;" />其最核心的run()函数的主要动作流程图如下： 

我们分别来阐述上图中的关键步骤。

3.3.1.2  waitForAlarm()

        首先，从上文的流程图中可以看到，AlarmThread线程是在一个while(true)循环里不断调用waitForAlarm()函数来等待底层alarm激发动作的。waitForAlarm()是一个native函数：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> native <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> waitForAlarm(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> fd);

其对应的C++层函数是android_server_AlarmManagerService_waitForAlarm()：

【com_android_server_AlarmManagerService.cpp】

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">static</span> jint android_server_AlarmManagerService_waitForAlarm(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd){    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> result = 0;    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">do</span>    {        result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_WAIT);    } <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">while</span> (result < 0 && errno == EINTR);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (result < 0)    {        ALOGE(<span class="str" style="color:#06080;margin: 0px; padding: 0px;">"Unable to wait on alarm: %s\n"</span>, strerror(errno));        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span> 0;    }    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span> result;}

       当AlarmThread调用到ioctl()一句时，线程会阻塞住，直到底层激发alarm。而且所激发的alarm的类型会记录到ioctl()的返回值中。这个返回值对外界来说非常重要，外界用它来判断该遍历哪个逻辑闹钟列表。

3.3.1.3  triggerAlarmsLocked()

        一旦等到底层驱动的激发动作，AlarmThread会开始遍历相应的逻辑闹钟列表：

ArrayList<Alarm> triggerList = <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> ArrayList<Alarm>();. . . . . .final <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> nowRTC = System.currentTimeMillis();final <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">long</span> nowELAPSED = SystemClock.elapsedRealtime();. . . . . .<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> ((result & RTC_WAKEUP_MASK) != 0)    triggerAlarmsLocked(mRtcWakeupAlarms, triggerList, nowRTC);<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> ((result & RTC_MASK) != 0)    triggerAlarmsLocked(mRtcAlarms, triggerList, nowRTC);<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> ((result & ELAPSED_REALTIME_WAKEUP_MASK) != 0)    triggerAlarmsLocked(mElapsedRealtimeWakeupAlarms, triggerList, nowELAPSED);<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> ((result & ELAPSED_REALTIME_MASK) != 0)    triggerAlarmsLocked(mElapsedRealtimeAlarms, triggerList, nowELAPSED);

         可以看到，AlarmThread先创建了一个临时的数组列表triggerList，然后根据result的值对相应的alarm数组列表调用triggerAlarmsLocked()，一旦发现alarm数组列表中有某个alarm符合激发条件，就把它移到triggerList中。这样，4条alarm数组列表中需要激发的alarm就汇总到triggerList数组列表中了。

         接下来，只需遍历一遍triggerList就可以了：

Iterator<Alarm> it = triggerList.iterator();<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">while</span> (it.hasNext()) {    Alarm alarm = it.next();    . . . . . .    alarm.operation.send(mContext, 0,                         mBackgroundIntent.putExtra(Intent.EXTRA_ALARM_COUNT, alarm.count),                         mResultReceiver, mHandler);    <span class="rem" style="color:#0800;margin: 0px; padding: 0px;">// we have an active broadcast so stay awake.</span>    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBroadcastRefCount == 0) {        setWakelockWorkSource(alarm.operation);        mWakeLock.acquire();    }    mInFlight.add(alarm.operation);    mBroadcastRefCount++;    mTriggeredUids.add(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> Integer(alarm.uid));    BroadcastStats bs = getStatsLocked(alarm.operation);    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (bs.nesting == 0) {        bs.startTime = nowELAPSED;    } <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">else</span> {        bs.nesting++;    }    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (alarm.type == AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP        || alarm.type == AlarmManager.RTC_WAKEUP) {        bs.numWakeup++;        ActivityManagerNative.noteWakeupAlarm(alarm.operation);    }}

在上面的while循环中，每遍历到一个Alarm对象，就执行它的alarm.operation.send()函数。我们知道，alarm中记录的operation就是当初设置它时传来的那个PendingIntent对象，现在开始执行PendingIntent的send()操作啦。

         PendingIntent的send()函数代码是：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> send(Context context, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> code, Intent intent,                    OnFinished onFinished, Handler handler) throws CanceledException{    send(context, code, intent, onFinished, handler, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>);}

调用了下面的send()函数：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> send(Context context, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> code, Intent intent,                 OnFinished onFinished, Handler handler, String requiredPermission)                 throws CanceledException {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">try</span>     {        String resolvedType = intent != <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>                               ? intent.resolveTypeIfNeeded(context.getContentResolver())                              : <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>;        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> res = mTarget.send(code, intent, resolvedType,                               onFinished != <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>                               ? <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> FinishedDispatcher(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">this</span>, onFinished, handler)                               : <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">null</span>,                               requiredPermission);        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (res < 0)         {            <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">throw</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> CanceledException();        }    }     <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">catch</span> (RemoteException e)     {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">throw</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> CanceledException(e);    }}

mTarget是个IPendingIntent代理接口，它对应AMS（Activity Manager Service）中的某个PendingIntentRecord实体。需要说明的是，PendingIntent的重要信息都是在AMS的PendingIntentRecord以及PendingIntentRecord.Key对象中管理的。AMS中有一张哈希表专门用于记录所有可用的PendingIntentRecord对象。

        相较起来，在创建PendingIntent对象时传入的intent数组，其重要性并不太明显。这种intent数组主要用于一次性启动多个activity，如果你只是希望启动一个activity或一个service，那么这个intent的内容有可能在最终执行PendingIntent的send()动作时，被新传入的intent内容替换掉。

         AMS中关于PendingIntentRecord哈希表的示意图如下：

AMS是整个Android平台中最复杂的一个核心service了，所以我们不在这里做过多的阐述，有兴趣的读者可以参考其他相关文档。

3.3.1.4  进一步处理“唤醒闹钟”

        在AlarmThread.run()函数中while循环的最后，会进一步判断，当前激发的alarm是不是“唤醒闹钟”。如果闹钟类型为RTC_WAKEUP或ELAPSED_REALTIME_WAKEUP，那它就属于“唤醒闹钟”，此时需要通知一下AMS：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (alarm.type == AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP    || alarm.type == AlarmManager.RTC_WAKEUP) {    bs.numWakeup++;    ActivityManagerNative.noteWakeupAlarm(alarm.operation);}

这两种alarm就是我们常说的0型和2型闹钟，它们和我们手机的续航时间息息相关。

         AMS里的noteWakeupAlarm()比较简单，只是在调用BatteryStatsService服务的相关动作，但是却会导致机器的唤醒：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> noteWakeupAlarm(IIntentSender sender) {    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (!(sender instanceof PendingIntentRecord))     {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">return</span>;    }        BatteryStatsImpl stats = mBatteryStatsService.getActiveStatistics();    synchronized (stats)     {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBatteryStatsService.isOnBattery())         {            mBatteryStatsService.enforceCallingPermission();            PendingIntentRecord rec = (PendingIntentRecord)sender;            <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> MY_UID = Binder.getCallingUid();            <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> uid = rec.uid == MY_UID ? Process.SYSTEM_UID : rec.uid;            BatteryStatsImpl.Uid.Pkg pkg = stats.getPackageStatsLocked(uid, rec.key.packageName);            pkg.incWakeupsLocked();        }    }}

         好了，说了这么多，我们还是画一张AlarmThread示意图作为总结：

3.3.2   说说AlarmManagerService中的mBroadcastRefCount

        下面我们说说AlarmManagerService中的mBroadcastRefCount，之所以要说它，仅仅是因为我在修改AlarmManagerService代码的时候，吃过它的亏。

         我们先回顾一下处理triggerList列表的代码，如下：

Iterator<Alarm> it = triggerList.iterator();<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">while</span> (it.hasNext()) {    Alarm alarm = it.next();    . . . . . .    alarm.operation.send(mContext, 0,                         mBackgroundIntent.putExtra(Intent.EXTRA_ALARM_COUNT, alarm.count),                         mResultReceiver, mHandler);    <span class="rem" style="color:#0800;margin: 0px; padding: 0px;">// we have an active broadcast so stay awake.</span>    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBroadcastRefCount == 0) {        setWakelockWorkSource(alarm.operation);        mWakeLock.acquire();    }    mInFlight.add(alarm.operation);    mBroadcastRefCount++;    . . . . . .    . . . . . .}

可以看到，在AlarmThread.run()中，只要triggerList中含有可激发的alarm，mBroadcastRefCount就会执行加一操作。一开始mBroadcastRefCount的值为0，所以会进入上面那句if语句，进而调用mWakeLock.acquire()。

         后来我才知道，这个mBroadcastRefCount变量，是决定何时释放mWakeLock的计数器。AlarmThread的意思很明确，只要还有处于激发状态的逻辑闹钟，机器就不能完全睡眠。那么释放这个mWakeLock的地方又在哪里呢？答案就在alarm.operation.send()一句的mResultReceiver参数中。

         mResultReceiver是AlarmManagerService的私有成员变量：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">private</span> final ResultReceiver mResultReceiver = newResultReceiver();

类型为ResultReceiver，这个类实现了PendingIntent.OnFinished接口：

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">class</span> ResultReceiver implements PendingIntent.OnFinished

当send()动作完成后，框架会间接回调这个对象的onSendFinished()成员函数。

<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">public</span> <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">void</span> onSendFinished(PendingIntent pi, Intent intent, <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">int</span> resultCode,                                String resultData, Bundle resultExtras) {    . . . . . .    . . . . . .    <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBlockedUids.contains(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> Integer(uid)))    {        mBlockedUids.remove(<span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">new</span> Integer(uid));    }     <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">else</span>     {        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBroadcastRefCount > 0)        {            mInFlight.removeFirst();            mBroadcastRefCount--;                        <span class="kwrd" style="color:#00ff;margin: 0px; padding: 0px;">if</span> (mBroadcastRefCount == 0)             {                mWakeLock.release();            }             . . . . . .        }         . . . . . .    }    . . . . . .}

也就是说每当处理完一个alarm的send()动作，mBroadcastRefCount就会减一，一旦减为0，就释放mWakeLock。

         我一开始没有足够重视这个mBroadcastRefCount，所以把alarm.operation.send()语句包在了一条if语句中，也就是说在某种情况下，程序会跳过alarm.operation.send()一句，直接执行下面的语句。然而此时的mBroadcastRefCount还在坚定不移地加一，这直接导致mBroadcastRefCount再也减不到0了，于是mWakeLock也永远不会释放了。令人头痛的是，这个mWakeLock虽然不让手机深睡眠下去，却也不会点亮屏幕，所以这个bug潜藏了好久才被找到。还真是应了我说的那句话：“魔鬼总藏在细节中。”