一、前言
最近在看关于插件化的知识,遇到了如何实现Service
插件化的问题,因此,先学习一下Service
内部的实现原理,这里面会涉及到应用进程和ActivityManagerService
的通信,建议大家先阅读一下之前的这篇文章 Framework 源码解析知识梳理(1) - 应用进程与 AMS 的通信实现,整个Service
的启动过程离不开和AMS
的通信,从整个宏观上来看,它的模型如下,是不是和我们之前分析的通信过程一模一样:
二、源码分析
当我们在Activity/Service/Application
中,通过下面这个方法启动Service
时:
public ComponentName startService(Intent service)
与之前分析过的很多源码类似,最终会调用到ContextImpl
的同名方法当中,而该方法又会调用内部的startServiceCommon(Intent, UserHandle)
:
在该方法中,主要做了两件事:
- 校验
Intent
的合法性,对于Android 5.0
以后,我们要求Intent
中需要制定Package
和Component
中至少一个,否则会抛出异常。 - 通过
Binder
通信调用到ActivityManagerService
的对应方法,关于调用的详细过程可以参考 Framework 源码解析知识梳理(1) - 应用进程与 AMS 的通信实现 中对于应用进程到ActivityManagerService
的通信部分分析。
ActivityManagerService
中的实现为:
这里面,通过
mServices
变量来去实现Service
的启动,而mServices
的类型为ActiveServices
,它是ActivityManagerService
中负责处理Service
相关业务的类,无论我们是通过start
还是bind
方式启动的Service
,都是通过它来实现的,它也被称为“应用服务”的管理类。
从通过ActiveServices
调用startServiceLocked
,到Service
真正被启动的过程如下图所示,下面,我们就来一一分析每一个阶段究竟做了什么:
我们首先来看入口函数startServiceLocked
的内部实现:
ComponentName startServiceLocked(IApplicationThread caller, Intent service, String resolvedType,
int callingPid, int callingUid, String callingPackage, final int userId)
throws TransactionTooLargeException {
final boolean callerFg;
//caller是调用者进程在AMS的远程代理对象,类型为ApplicationThreadProxy。
if (caller != null) {
//获得调用者的进程信息。
final ProcessRecord callerApp = mAm.getRecordForAppLocked(caller);
if (callerApp == null) {
throw new SecurityException(
"Unable to find app for caller " + caller
+ " (pid=" + Binder.getCallingPid()
+ ") when starting service " + service);
}
callerFg = callerApp.setSchedGroup != ProcessList.SCHED_GROUP_BACKGROUND;
} else {
callerFg = true;
}
//通过传递的信息,解析出要启动的Service,封装在ServiceLookupResult中。
ServiceLookupResult res =
retrieveServiceLocked(service, resolvedType, callingPackage,
callingPid, callingUid, userId, true, callerFg, false);
if (res == null) {
return null;
}
if (res.record == null) {
return new ComponentName("!", res.permission != null
? res.permission : "private to package");
}
//对于每个被启动的Service,它们在AMS端的数据结构为ServiceRecord。
ServiceRecord r = res.record;
if (!mAm.mUserController.exists(r.userId)) {
Slog.w(TAG, "Trying to start service with non-existent user! " + r.userId);
return null;
}
//判断是否允许启动该服务。
if (!r.startRequested) {
final long token = Binder.clearCallingIdentity();
try {
final int allowed = mAm.checkAllowBackgroundLocked(
r.appInfo.uid, r.packageName, callingPid, true);
if (allowed != ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL) {
Slog.w(TAG, "Background start not allowed: service "
+ service + " to " + r.name.flattenToShortString()
+ " from pid=" + callingPid + " uid=" + callingUid
+ " pkg=" + callingPackage);
return null;
}
} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(token);
}
}
//是否需要配置相应的权限。
NeededUriGrants neededGrants = mAm.checkGrantUriPermissionFromIntentLocked(
callingUid, r.packageName, service, service.getFlags(), null, r.userId);
if (Build.PERMISSIONS_REVIEW_REQUIRED) {
if (!requestStartTargetPermissionsReviewIfNeededLocked(r, callingPackage,
callingUid, service, callerFg, userId)) {
return null;
}
}
//如果该Service正在等待被重新启动,那么移除它。
if (unscheduleServiceRestartLocked(r, callingUid, false)) {
if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG_SERVICE, "START SERVICE WHILE RESTART PENDING: " + r);
}
//给ServiceRecord添加必要的信息。
r.lastActivity = SystemClock.uptimeMillis();
r.startRequested = true;
r.delayedStop = false;
r.pendingStarts.add(new ServiceRecord.StartItem(r, false, r.makeNextStartId(),
service, neededGrants));
//其它的一些逻辑,与第一次启动无关,就先不分析了。
return startServiceInnerLocked(smap, service, r, callerFg, addToStarting);
}
简单地来说,就是根据Intent
查找需要启动的Service
,封装成ServiceRecord
对象,初始化其中的关键变量,在这一过程中,加入了一些必要的逻辑判断,最终调用了startServiceInnerLocked
方法。
ComponentName startServiceInnerLocked(ServiceMap smap, Intent service, ServiceRecord r,
boolean callerFg, boolean addToStarting) throws TransactionTooLargeException {
//...
String error = bringUpServiceLocked(r, service.getFlags(), callerFg, false, false);
//...
return r.name;
}
这里面的逻辑我们先忽略掉一部分,只需要知道在正常情况下它会去调用bringUpServiceLocked
来启动Service
:
private final String bringUpServiceLocked(ServiceRecord r, int intentFlags, boolean execInFg,
boolean whileRestarting) throws TransactionTooLargeException {
//如果该Service已经启动。
if (r.app != null && r.app.thread != null) {
sendServiceArgsLocked(r, execInFg, false);
return null;
}
//如果正在等待被重新启动,那么什么也不做。
if (!whileRestarting && r.restartDelay > 0) {
return null;
}
if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG_SERVICE, "Bringing up " + r + " " + r.intent);
//清除等待被重新启动的状态。
if (mRestartingServices.remove(r)) {
r.resetRestartCounter();
clearRestartingIfNeededLocked(r);
}
//因为我们马上就要启动该Service,因此去掉它的延时属性。
if (r.delayed) {
if (DEBUG_DELAYED_STARTS) Slog.v(TAG_SERVICE, "REM FR DELAY LIST (bring up): " + r);
getServiceMap(r.userId).mDelayedStartList.remove(r);
r.delayed = false;
}
//如果该Service所属的用户没有启动,那么调用 bringDownServiceLocked 方法。
if (mAm.mStartedUsers.get(r.userId) == null) {
String msg = "Unable to launch app "
+ r.appInfo.packageName + "/"
+ r.appInfo.uid + " for service "
+ r.intent.getIntent() + ": user " + r.userId + " is stopped";
Slog.w(TAG, msg);
bringDownServiceLocked(r);
return msg;
}
try {
AppGlobals.getPackageManager().setPackageStoppedState(
r.packageName, false, r.userId);
} catch (RemoteException e) {
} catch (IllegalArgumentException e) {
Slog.w(TAG, "Failed trying to unstop package "
+ r.packageName + ": " + e);
}
final boolean isolated = (r.serviceInfo.flags&ServiceInfo.FLAG_ISOLATED_PROCESS) != 0;
final String procName = r.processName;
ProcessRecord app;
//如果不是运行在独立的进程。
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);
//如果该进程已经启动,那么调用realStartServiceLocked方法。
if (app != null && app.thread != null) {
try {
app.addPackage(r.appInfo.packageName, r.appInfo.versionCode, mAm.mProcessStats);
//在Service所属进程已经启动的情况下调用的方法。
realStartServiceLocked(r, app, execInFg);
return null;
} catch (TransactionTooLargeException e) {
throw e;
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Exception when starting service " + r.shortName, e);
}
}
} else {
app = r.isolatedProc;
}
//如果该Service所对应的进程没有启动,那么首先启动该进程。
if (app == null) {
if ((app=mAm.startProcessLocked(procName, r.appInfo, true, intentFlags,
"service", r.name, false, isolated, false)) == null) {
String msg = "Unable to launch app "
+ r.appInfo.packageName + "/"
+ r.appInfo.uid + " for service "
+ r.intent.getIntent() + ": process is bad";
Slog.w(TAG, msg);
bringDownServiceLocked(r);
return msg;
}
if (isolated) {
r.isolatedProc = app;
}
}
//将该ServiceRecord加入到等待的集合当中,等到新的进程启动之后,再去启动它。
if (!mPendingServices.contains(r)) {
mPendingServices.add(r);
}
if (r.delayedStop) {
r.delayedStop = false;
if (r.startRequested) {
if (DEBUG_DELAYED_STARTS) Slog.v(TAG_SERVICE,
"Applying delayed stop (in bring up): " + r);
stopServiceLocked(r);
}
}
return null;
}
bringUpServiceLocked
的逻辑就比较复杂了,它会根据目标Service
及其所属进程的状态,走向不同的分支:
- 进程已经存在,并且目标
Service
已经启动:sendServiceArgsLocked
- 进程已经存在,但是目标
Service
没有启动:realStartServiceLocked
- 进程不存在:
startProcessLocked
,并且将ServiceRecord
加入到mPendingServices
中,等待进程启动之后再去启动该Service
。
下面,我们就来一起分析一下这三种情况。
2.1 进程已经存在,并且目标 Service 已经启动
首先来当进程已经存在,且目标Service
已经启动时所调用的sendServiceArgsLocked
方法:
private final void sendServiceArgsLocked(ServiceRecord r, boolean execInFg,
boolean oomAdjusted) throws TransactionTooLargeException {
final int N = r.pendingStarts.size();
if (N == 0) {
return;
}
while (r.pendingStarts.size() > 0) {
Exception caughtException = null;
ServiceRecord.StartItem si;
try {
si = r.pendingStarts.remove(0);
if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG_SERVICE, "Sending arguments to: "
+ r + " " + r.intent + " args=" + si.intent);
if (si.intent == null && N > 1) {
// If somehow we got a dummy null intent in the middle,
// then skip it. DO NOT skip a null intent when it is
// the only one in the list -- this is to support the
// onStartCommand(null) case.
continue;
}
si.deliveredTime = SystemClock.uptimeMillis();
r.deliveredStarts.add(si);
si.deliveryCount++;
if (si.neededGrants != null) {
mAm.grantUriPermissionUncheckedFromIntentLocked(si.neededGrants,
si.getUriPermissionsLocked());
}
bumpServiceExecutingLocked(r, execInFg, "start");
if (!oomAdjusted) {
oomAdjusted = true;
mAm.updateOomAdjLocked(r.app);
}
int flags = 0;
if (si.deliveryCount > 1) {
flags |= Service.START_FLAG_RETRY;
}
if (si.doneExecutingCount > 0) {
flags |= Service.START_FLAG_REDELIVERY;
}
r.app.thread.scheduleServiceArgs(r, si.taskRemoved, si.id, flags, si.intent);
} catch (TransactionTooLargeException e) {
if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG_SERVICE, "Transaction too large: intent="
+ si.intent);
caughtException = e;
} catch (RemoteException e) {
// Remote process gone... we'll let the normal cleanup take care of this.
if (DEBUG_SERVICE) Slog.v(TAG_SERVICE, "Crashed while sending args: " + r);
caughtException = e;
} catch (Exception e) {
Slog.w(TAG, "Unexpected exception", e);
caughtException = e;
}
if (caughtException != null) {
// Keep nesting count correct
final boolean inDestroying = mDestroyingServices.contains(r);
serviceDoneExecutingLocked(r, inDestroying, inDestroying);
if (caughtException instanceof TransactionTooLargeException) {
throw (TransactionTooLargeException)caughtException;
}
break;
}
}
}
这里面最关键的就是调用了r.app.thread
的scheduleServiceArgs
方法,它其实就是Service
所属进程的ApplicationThread
对象在AMS
端的一个远程代理对象,也就是ApplicationThreadProxy
,通过binder
通信,它最终会回调到Service
所属进程的ApplicationThread
的scheduleServiceArgs
中:
private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {
public final void scheduleServiceArgs(IBinder token, boolean taskRemoved, int startId,
int flags ,Intent args) {
ServiceArgsData s = new ServiceArgsData();
s.token = token;
s.taskRemoved = taskRemoved;
s.startId = startId;
s.flags = flags;
s.args = args;
sendMessage(H.SERVICE_ARGS, s);
}
}
sendMessage
函数会通过ActivityThread
内部的mH
对象发送消息到主线程当中,mH
实际上是一个Handler
的子类,在它的handleMessage
回调中,处理H.SERVICE_ARGS
这条消息:
在
handleServiceArgs
方法,就会从mServices
去查找对应的Service
,调用我们熟悉的onStartCommand
方法,至于Service
对象是如何被加入到mServices
中的,我们在2.2
节中进行分析。
private void handleServiceArgs(ServiceArgsData data) {
Service s = mServices.get(data.token);
if (s != null) {
try {
if (data.args != null) {
data.args.setExtrasClassLoader(s.getClassLoader());
data.args.prepareToEnterProcess();
}
int res;
if (!data.taskRemoved) {
//调用 onStartCommand 方法。
res = s.onStartCommand(data.args, data.flags, data.startId);
} else {
s.onTaskRemoved(data.args);
res = Service.START_TASK_REMOVED_COMPLETE;
}
QueuedWork.waitToFinish();
try {
//通知AMS启动完成。
ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_START, data.startId, res);
} catch (RemoteException e) {
// nothing to do.
}
ensureJitEnabled();
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(s, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to start service " + s
+ " with " + data.args + ": " + e.toString(), e);
}
}
}
}
这里面,我们会取得onStartCommand
的返回值,再通过Binder
将该返回值传回到AMS
端,在AMS
的mServices
的serviceDoneExecutingLocked
中,会根据该返回值来修改ServiceRecord
的属性,这也就是我们常说的onStartCommand
方法的返回值,会影响到该Services
之后的一些行为的原因,关于这些返回值之间的差别,可以查看Service.java
的注释,也可以查看网上的一些教程:
2.2 进程已经存在,但是 Service 没有启动
下面,我们来看Service
没有启动的情况,这里会调用realStartServiceLocked
方法:
private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
if (app.thread == null) {
throw new RemoteException();
}
if (DEBUG_MU)
Slog.v(TAG_MU, "realStartServiceLocked, ServiceRecord.uid = " + r.appInfo.uid
+ ", ProcessRecord.uid = " + app.uid);
r.app = app;
r.restartTime = r.lastActivity = SystemClock.uptimeMillis();
final boolean newService = app.services.add(r);
bumpServiceExecutingLocked(r, execInFg, "create");
//更新Service所在进程的oom_adj值。
mAm.updateLruProcessLocked(app, false, null);
mAm.updateOomAdjLocked();
boolean created = false;
try {
if (LOG_SERVICE_START_STOP) {
String nameTerm;
int lastPeriod = r.shortName.lastIndexOf('.');
nameTerm = lastPeriod >= 0 ? r.shortName.substring(lastPeriod) : r.shortName;
EventLogTags.writeAmCreateService(
r.userId, System.identityHashCode(r), nameTerm, r.app.uid, r.app.pid);
}
synchronized (r.stats.getBatteryStats()) {
r.stats.startLaunchedLocked();
}
mAm.ensurePackageDexOpt(r.serviceInfo.packageName);
app.forceProcessStateUpTo(ActivityManager.PROCESS_STATE_SERVICE);
//通知应用端创建Service对象。
app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
mAm.compatibilityInfoForPackageLocked(r.serviceInfo.applicationInfo),
app.repProcState);
r.postNotification();
created = true;
} catch (DeadObjectException e) {
Slog.w(TAG, "Application dead when creating service " + r);
mAm.appDiedLocked(app);
throw e;
} finally {
if (!created) {
final boolean inDestroying = mDestroyingServices.contains(r);
serviceDoneExecutingLocked(r, inDestroying, inDestroying);
if (newService) {
app.services.remove(r);
r.app = null;
}
if (!inDestroying) {
scheduleServiceRestartLocked(r, false);
}
}
}
//这里面会遍历 ServiceRecord.bindings 列表,因为我们这里是用startService方式启动的,因此该列表为空,什么也不会调用。
requestServiceBindingsLocked(r, execInFg);
updateServiceClientActivitiesLocked(app, null, true);
if (r.startRequested && r.callStart && r.pendingStarts.size() == 0) {
r.pendingStarts.add(new ServiceRecord.StartItem(r, false, r.makeNextStartId(),
null, null));
}
//这个在第一种情况中分析过了,会调用 onStartCommand 方法。
sendServiceArgsLocked(r, execInFg, true);
if (r.delayed) {
if (DEBUG_DELAYED_STARTS) Slog.v(TAG_SERVICE, "REM FR DELAY LIST (new proc): " + r);
getServiceMap(r.userId).mDelayedStartList.remove(r);
r.delayed = false;
}
if (r.delayedStop) {
// Oh and hey we've already been asked to stop!
r.delayedStop = false;
if (r.startRequested) {
if (DEBUG_DELAYED_STARTS) Slog.v(TAG_SERVICE,
"Applying delayed stop (from start): " + r);
stopServiceLocked(r);
}
}
}
这段逻辑,有三个地方需要注意:
-
app.thread.scheduleCreateService
:通过这里会在应用进程创建Service
对象 -
requestServiceBindingsLocked
:如果是通过bindService
方式启动的,那么会去调用它的onBind
方法。 -
sendServiceArgsLocked
:正如2.1
节中所分析,这里最终会触发应用进程的Service
的onStartCommand
方法被调用。
第二点由于我们今天分析的是startService
的方式,所以不用在意,而第三点我们之前已经分析过了。所以我们主要关注app.thread.scheduleCreateService
这一句,和2.1
中的过程类似,它会回调到H
中的下面这个消息处理分支当中:
具体的
handleCreateService
的处理逻辑如下图所示:
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 {
//根据Service的名字,动态的加载该Service类。
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);
//1.创建ContextImpl对象。
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
//2.将 Service 作为它的成员变量 mOuterContext 。
context.setOuterContext(service);
//3.创建Application对象,如果已经创建那么直接返回,否则先调用Application的onCreate方法。
Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
//4.调用attach方法,将ContextImpl作为它的成员变量mBase。
service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
ActivityManagerNative.getDefault());
//5.调用Service的onCreate方法。
service.onCreate();
//6.将该Service对象缓存起来。
mServices.put(data.token, service);
try {
ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 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);
}
}
}
以上的逻辑分为以下几个部分:
- 根据
Service
的名字,通过ClassLoader
加载该类,并生成一个Service
实例。 - 创建一个新的
ContextImpl
对象,并将第一步中创建的Service
实例作为它的mOuterContext
变量。 - 创建
Application
对象,这里会先判断当前进程所对应的Application
对象是否已经创建,如果已经创建,那么就直接返回,否则会先创建它,并依次调用它的attachBaseContext(Context context)
和onCreate()
方法。 - 调用
Service
的attach
方法,初始化成员变量。
- 调用
Service
的onCreate()
方法。 - 将该
Service
通过token
作为key
,缓存在mServices
列表当中,之后Service
生命周期的回调,都依赖于该列表。
2.3 进程不存在的情况
在这种情况下,Service
自然也不会存在,我们会走到mAm.startProcessLocked
的逻辑,这里会去启动Service
所在的进程,它究竟是怎么启动的我们先不去细看,只需要知道它是这个目的就可以了,此外,还需要注意的是它将该ServiceRecord
加入到了mPendingServices
中。
对于Service
所在的进程,它的入口函数为ActivityThread
的main()
方法,在main
方法中,会创建一个ApplicationThread
对象,并调用它的attach
方法:
而在
attach
方法中,会调用到AMS
的attachApplication
方法:在
attachApplication
方法中,又会去调用内部的attachApplicationLocked
:这里面的逻辑比较长,我们只需要关注下面这句,我们又看到了熟悉的
mServices
对象:在
ActiveServices
中的该方法中,就会去遍历前面谈到的mPendingServices
列表,再依次调用realStartServiceLocked
方法,至于这个方法做了什么,大家可以回到前面的2.2
节去看,这里就不再重复分析了。三、小结
以上就是startService
的整个流程,bindService
也是类似一个调用过程,其过程并不复杂,本质上还是 Framework 源码解析知识梳理(1) - 应用进程与 AMS 的通信实现 所谈到的通信过程,我们所需要学习的是AMS
端和Service
所在的应用进程对于Service
是如何管理的。
系统当中的所有Service
都是通过AMS
的mServices
变量,也就是ActiveServices
类来进行管理的,并且每一个应用进程中的Service
都会在AMS
端会对应一个ServiceRecord
对象,ServiceRecord
中维护了应用进程中的Service
对象所需要的状态信息。
并且,无论我们调用多少次startService
方法,在应用进程侧都会只存在一个Service
的实例,它被存储到ActivityThread
的ArrayMap
类型的mServices
变量当中。
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