Android6.0之App的Service组件运行机制介绍

App中耗时的操作都会放到service中去完成。那么这个Service究竟是什么?线程or进程?

Service与线程和进程的关系

service是Android的四大组件之一,Android系统的一个宗旨就是弱化进程的概念,强化组件。App中的不同组件可以运行在不同的进程里,也可以运行在相同的进程。

简单的说,service和线程,进程半毛钱关系都没有。service是一个组件,一个对象而已。这个组件对象可以运行某个进程中的某个线程。然而进程线程中可以存在多个对象。

zygote孵化而来的进程的代码执行入口点是ActivityThread.main()方法。main()方法初始化运行环境,最后创建一个looper并进入looper消息处理循环。main()方法所在的线程是进程的主线程,也称为UI线程。当启动的service没有通过android:process属性指定运行在一个新的进程中时,这个service也是运行在UI线程中的。那么这种情况下的service作用就大大折扣了,因为一旦这里执行耗时操作,后果可想而知。

Service生命周期

service既然是一个组件,那么必然有其生命周期了。其生命周期相较于activity来说简单的太多了,


android_app_service-1.png

上图是两种启动service的方法下启动的service的生命周期图示。

第一次 startService 会触发 onCreate 和 onStartCommand,以后在服务运行过程中,每次 startService 都只会触发 onStartCommand。而且不论 startService 多少次,stopService 一次就会停止服务。

第一次 bindService 会触发 onCreate 和 onBind,以后在服务运行过程中,每次 bindService 都不会触发任何回调。这里要注意的是 bindService 多少次,就要有对应多少次的 unbindService, 最后的一次uunbindService执行完后,就会停止当前服务。

service在AMS中的代表

组件的生命周期方法都是AMS负责管理的,service当然也不例外了。一个运行着的service在AMS中的代表是ServiceRecord:

final class ServiceRecord extends Binder {
    ...............
    final ActivityManagerService ams;
    final ComponentName name; // service component.
    final String shortName; // name.flattenToShortString().
    final Intent.FilterComparison intent;// original intent used to find service.
    final ServiceInfo serviceInfo;// all information about the service.
    final ApplicationInfo appInfo;  // information about service's app.
    final int userId;       // user that this service is running as
    final String packageName; // the package implementing intent's component
    final String processName; // process where this component wants to run
    final String permission;// permission needed to access service
    final boolean exported; // from ServiceInfo.exported
    final Runnable restarter; // used to schedule retries of starting the service
    final long createTime;  // when this service was created
    final ArrayMap<Intent.FilterComparison, IntentBindRecord> bindings
               = new ArrayMap<Intent.FilterComparison, IntentBindRecord>();// All active bindings to the service.
    final ArrayMap<IBinder, ArrayList<ConnectionRecord>> connections
                = new ArrayMap<IBinder, ArrayList<ConnectionRecord>>();// IBinder -> ConnectionRecord of all bound clients
    // service所在的进程
    ProcessRecord app;      // where this service is running or null.
}

serviceInfo和appInfo都是从PMS中获取的,PMS又是在该apk安装的时候通过解析AndroidManifest.xml中的service和applictaion标签获取的,并将信息存储到serviceInfo和appInfo。

重点介绍一下后面三个成员,其他成员注释已经解释的很清楚了。

每个Service均可能有不同的应用进程来bind,bind service时需要用到intent。 AMS为每类bind 该service的Intent分配了一个IntentBindRecord类型对象,并存储在ServiceRecord.bindings成员变量中;注意这里说的是一类,在启动service时,一般是显示的intent,只需要指定service组件的名字,不需要设置其他参数,这类intent,只会创建一个IntentBindRecord类型对象。

AMS为每次bind的连接分配一个ConnectionRecord类型对象,并存储在ServiceRecord.connections成员变量中:

/**
* Description of a single binding to a service.
*/
final class ConnectionRecord {
   final AppBindRecord binding;    // The application/service binding.
   final ActivityRecord activity;  // If non-null, the owning activity.
   // 这里是绑定服务的客户端的一个binder,通过它可以调用客户端的方法
   // ServiceConnection.onServiceConnected()
   final IServiceConnection conn;  // The client connection.
   final int flags;                // Binding options.
   final int clientLabel;          // String resource labeling this client.
   final PendingIntent clientIntent; // How to launch the client.
   String stringName;              // Caching of toString.
   boolean serviceDead;            // Well is it?

这里暂时不关心clientIntent,这个数据结构在一个特殊情况下会使用:多个不同进程可能使用同一个Intent来bind serice。

重点关注IServiceConnection对象conn。这是app进程中的一个代理binder对象,通过这个对象AMS最终可以调用ServiceConnection.onServiceConnected()。后面会详细分析。

ProcessRecord是一个运行的进程在AMS中的代表,与service相关的重要成员:

final class ProcessRecord {
  .........
  IApplicationThread thread;  // the actual proc...  may be null only if
  // all ServiceRecord running in this process
  final ArraySet<ServiceRecord> services = new ArraySet<>();
  // All ConnectionRecord this process holds
  final ArraySet<ConnectionRecord> connections = new ArraySet<>();
  .........
}

其中IApplicationThread类型的对象thread就是app进程中的ActivityThread.mAppThread这个binder在AMS中的代理。通过这个代理binder对象,AMS就可以间接跨进程调用app进程中的ActivityThread中的相关方法来创建一个service对象,并执行其生命周期方法了。

ProcessRecord中的services是这个进程中的运行着的service的集合。connections是bind这个进程中的service时,分配的所有ConnectionRecord集合。

另外ServiceRecord继承自Binder,说明在AMS中,负责管理service的ServiceRecord节点本身就是个binder实体。

service在app进程的代表

app开发中都需要继承Service类,来自定义一个service,service在App的进程就是Service类对象了:

public abstract class Service extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
  // set by the thread after the constructor and before onCreate(Bundle icicle) is called.
   private ActivityThread mThread = null;
   private String mClassName = null;
   private IBinder mToken = null;
   private Application mApplication = null;
   private IActivityManager mActivityManager = null;
   private boolean mStartCompatibility = false;
}

通过以上代码可以看出来,service紧紧是一个Context而已,与线程啊,进程啊真没啥关系。

注释中也说的很清楚了,在这个service被创建之后,有thread,也就是ActivityThread来设置这些属性成员,之后在执行service的第一个声明周期方法:onCreate.

mThread就是service所在进程的ActivityThread对象。

mToken就是这个service在AMS中的代表ServiceRecord的一个代理对象。

mActivityManager是AMS在当前进程的代理对象。

当service创建之后,它和AMS的关系如下:

android_app_service-2.png
  1. service所在的进程是一个普通的app进程,是由zygote孵化的,这样的进程中有一个唯一的ActivityThread对象;

  2. app进程在AMS中用ProcessRecord对象来表示;

  3. ActivityThread.mAppThread是一个ApplicationThread类型的binder实体对象,在app进程启动后,会在ActivityThread.main()方法中传递给AMS,在AMS进程中这个binder的代理binder保存在ProcessRecord.thread中,这样的AMS可以通过这个代理binder跨进程调用某个app进程中的方法;

  4. ActivityThread同样保存了AMS的代理binder,这样app进程也可以跨进程请求AMS中的方法。

  5. ActivityThread.mServices:

 final ArrayMap<IBinder, Service> mServices = new ArrayMap<>();

这个map中的key 是一个运行在该进程中的service在AMS中的代表ServiceRecord这个实体binder在app进程中的代理binder。当AMS请求app进程运行一个service时,会将这个代理binder传递到app进程,然后作为key保存mservice中。value就是运行在这个进程中的service。这个代理binder还会在Service对象创建之后,在service.attach中以参数的形式传入service,并作保存在service.mToken中。

  1. AMS中代表一个运行着的Service的ServiceRecord对象中保存了其所在的ProcessRecord。
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