Android中Service启动过程及绑定过程

先了解以下2篇,可以对Service的启动过程有更好的理解
Android应用程序进程启动过程
Binder深入理解及与AIDL的使用和理解

Service启动过程

1. 先看一下startService()的使用示例

  • 首先创建一个Service:

    public class ClientService extends Service {
          //startService()方式启动Service不会回调此方法
        @Override
        public IBinder onBind(Intent intent) {
            return  null;
        }
          //当Service被创建时调用
        @Override
        public void onCreate() {
            super.onCreate();
        }
          //当Service运行时调用
        @Override
        public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
            return super.onStartCommand(intent, flags, startId);
        }
          //当Service被销毁时调用
        @Override
        public void onDestroy() {
            super.onDestroy();
        }
    }
    
  • 启动Service:

            Intent intent = new Intent(this, ClientService.class);
            startService(intent);
    

    以上就是startService()方式启动Service的示例

生命周期:onCreate()->onStartCommand()->onDestory()。多次调用startService()时onCreate()只会执行一次,但是onStartCommand()会多次执行。多次调用stopService(),onDestory()只会执行一次。

通过startService()方式启动Service,只要不调用stopService(),就会一直运行,不会与调用者产生关联。它的onBind()没有返回Binder对象,所以调用者无法与Service产生交互。

2. Service的启动过程:

startService()其实是由ContextImpl类型的mBase成员变量调用的,这个变量在ActivityThread的performLaunchActivity()中被创建,并通过attach()与Activity产生关联。

startService()的启动分为3个部分

ContextImpl到AMS到过程

AMS到ActivityThread过程

ActivityThread启动Service过程

  • ContextImpl到AMS到过程:

    那么看一下ContextImpl的startService():

           @Override
           public boolean stopService(Intent service) {
               return stopServiceCommon(service, mUser);
           }
    

    直接调用了stopServiceCommon():

           private ComponentName startServiceCommon(Intent service, boolean requireForeground,
                   UserHandle user) {\
                          //调用AMS的startService
                   ComponentName cn = ActivityManager.getService().startService(
                       mMainThread.getApplicationThread(), service, service.resolveTypeIfNeeded(
                                   getContentResolver()), requireForeground,
                                   getOpPackageName(), user.getIdentifier());
           }
    

    这里通过ActivityManager.getService()获取了AMS,然后调用了它的startService(),而AMS是运行在SystemServer进程的,所以这里进程了进程间通讯。

    总结:可以看到,ContextImpl到AMS到过程就是简单的通知了AMS开始工作

  • AMS到ActivityThread过程:

    这里继续看AMS的startService():

           public ComponentName startService(IApplicationThread caller, Intent service,
                   String resolvedType, boolean requireForeground, String callingPackage, int userId){
                              //mServices是ActiveServices类型
                       res = mServices.startServiceLocked(caller, service,
                               resolvedType, callingPid, callingUid,
                               requireForeground, callingPackage, userId);
                   return res;
           }
    

    这里调用了ActiveServices的startServiceLocked(),看代码:

           ArrayMap getServicesLocked(int callingUser) {
               return getServiceMapLocked(callingUser).mServicesByName;
           }
                       //查找是否有与参数service对应的ServiceRecord,如果没找到就会调用PackageManagerService去获取参数service对应的Service信息,并封装到ServiceRecord中。最后将ServiceRecord封装为ServiceLookupResult返回,ServiceRecord用于描述一个Service
               ServiceLookupResult res =
                   retrieveServiceLocked(service, resolvedType, callingPackage,
                           callingPid, callingUid, userId, true, callerFg, false);
                          //获取ServiceRecord
               ServiceRecord r = res.record;
                          //传入ServiceRecord
               ComponentName cmp = startServiceInnerLocked(smap, service, r, callerFg, addToStarting);
               return cmp;
           }
    

    可以看到,这一步其实是获取了ServiceRecord,它用来描述一个service,然后调用了startServiceInnerLocked(),看代码:

            ComponentName startServiceInnerLocked()  {
    
               String error = bringUpServiceLocked(r, service.getFlags(), callerFg, false, false);
               return r.name;
           }
    

    这里调用了bringUpServiceLocked(),继续看代码:

           private String bringUpServiceLocked() {
               //获取Service想要在哪个进程中运行,默认为当前进程
               final String procName = r.processName;
               //ProcessRecord用来描述一个应用程序进程
               ProcessRecord app;
               if (!isolated) {
                   //mAm为AMS,通过AMS查询是否存在一个与Service对应的ProcessRecord(进程)类型对象的app
                   app = mAm.getProcessRecordLocked(procName, r.appInfo.uid, false);
                               //判断用来运行Service的应用程序进程是否存在
                   if (app != null && app.thread != null) {
                               //应用程序进程如果存在就启动service
                           realStartServiceLocked(r, app, execInFg);
                           return null;
    
                   }
               } 
    
               if (app == null && !permissionsReviewRequired) {
                   //用来运行Service的应用程序进程如果不存在就去启动应用程序进程
                   if ((app=mAm.startProcessLocked(procName, r.appInfo, true, intentFlags,
                           hostingType, r.name, false, isolated, false)) == null) {
                       return msg;
                   }
    
               }
               return null;
           }
    

    可以看到这一步主要是判断应用程序是否存在,如果不存在就去启动应用程序进程。如果存在则继续调用realStartServiceLocked(),并把进程信息ProcessRecord传入,代码:

           private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
                   ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
                               //这里这个app.thread指的是ActivityThread的内部类ApplicationThread。
                   app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
                           mAm.compatibilityInfoForPackageLocked(r.serviceInfo.applicationInfo),
                           app.repProcState);
    
           }
    

    可以看到这里调用了app.thread.scheduleCreateService(),这里这个app.thread指的是ActivityThread的内部类ApplicationThread。这里进行了进程间通讯,切换到了应用程序进程。参考:Android中根Activity的启动过程。

    总结:可以看到,AMS到ActivityThread过程其实就是获取要启动的Service的信息,并判断要启动service的应用程序进程是否存在,如果不存在,就去启动应用程序进程。如果存在,就进行进程间通讯,通知应用程序进程开始工作。

  • ActivityThread启动Service过程:

            public final void scheduleCreateService(IBinder token,
                    ServiceInfo info, CompatibilityInfo compatInfo, int processState) {
                updateProcessState(processState, false);
                CreateServiceData s = new CreateServiceData();
                s.token = token;
                s.info = info;
                s.compatInfo = compatInfo;
    
                sendMessage(H.CREATE_SERVICE, s);
            }
    

    再看这个sendMessage():

        private void sendMessage(int what, Object obj, int arg1, int arg2, boolean async) {
            Message msg = Message.obtain();
            msg.what = what;
            msg.obj = obj;
            msg.arg1 = arg1;
            msg.arg2 = arg2;
            if (async) {
                msg.setAsynchronous(true);
            }
              //mH是H,继承自Handler
            mH.sendMessage(msg);
        }
    

    这里的mH是H,继承自Handler。因为ApplicationThread负责进程间通讯,它运行在Binder线程池中,这里需要利用Handler切换到主线程。是Handler,那么就看它的handlerMessage():

            public void handleMessage(Message msg) {
                switch (msg.what) {
                    case CREATE_SERVICE:
                        handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);
                        break;
                        }
    

    调用了handleCreateService(),继续看代码:

           private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
               //获取要启动的Service的应用程序的LoadedApk,LoadedApk为APK文件的描述类
               LoadedApk packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                       data.info.applicationInfo, data.compatInfo);
                   Service service = null;
                       //获取类加载器
                   java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
                   //使用类加载器创建service
                   service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();
                               //创建service的上下文环境ContextImpl对象
                   ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
                   context.setOuterContext(service);
    
                   Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
                       //初始化Service
                   service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
                           ActivityManager.getService());
                       //调用onCreate()
                   service.onCreate();
                       //将service添加到ActivityThread的ArrayMap类型的成员变量mServices中
                   mServices.put(data.token, service);
           }
    

    这里可以看到,通过类加载器完成了service的创建,创建了context。然后通过attach()完成了service内部成员变量的初始化。最后调用了onCreate()。完成了startService()的启动流程。

Service的绑定过程

1. 先看一下bindService()的使用示例:

  • 首先创建一个Service

    public class ClientService extends Service {
        private ServiceBinder serviceBinder;
          ////当Service绑定时调用,并返回binder对象
        @Override
        public IBinder onBind(Intent intent) {
            return  serviceBinder;
        }
          //当Service被创建时调用
        @Override
        public void onCreate() {
            super.onCreate();
            serviceBinder = new ServiceBinder();
        }
       //当Service被解绑调用
        @Override
        public boolean onUnbind(Intent intent) {
            return super.onUnbind(intent);
        }
          //当Service执行unbindService()解绑后,再次调用bindService()后调用
        @Override
        public void onRebind(Intent intent) {
            super.onRebind(intent);
        }
       //当Service销毁时调用
        @Override
        public void onDestroy() {
            super.onDestroy();
        }
          //Binder类
        class ServiceBinder extends Binder {
    
        }
    
    }
    
  • 创建一个Connection:

    public class ClientConnection implements ServiceConnection {
          //当Service连接时调用,这里的ibinder就是Service里的onBinder()返回的binder
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder ibinder) {
        }
    }
    
  • 绑定service:

            Intent intent = new Intent(this, ClientService.class);
            clientConnection = new ClientConnection();
            bindService(intent, clientConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    

    以上就是bindService()的示例。

    生命周期:onCreate()->onBind()->onUnbind()->onDestory()

    通过bindService()方式启动Service会调用onCreate->onBinde(),多次调用bindService(),onCreate->onBinde()都只会执行一次,但是Connection的onServiceConnected()会执行多次。当执行unbindService()后再次bindService()则会执行onRebind()。

    调用onBind()之后会在ClientConnection里返回onBinde()里的Binder对象,这个Binder对象是Service的成员变量,所以外界就可以访问Service里。

    通过bindService()方式启动Service会与Activity产生关联,所以必须在activity销毁时执行onUnbind(),所以通过bindService()方式Service不能独立运行。

2. Service的绑定过程

bindService()其实是由ContextImpl类型的mBase成员变量调用的,这个变量在ActivityThread的performLaunchActivity()中被创建,并通过attach()与Activity产生关联。

bindService()的绑定过程分为3个部分:

ContextImpl到AMS到过程

Service的绑定过程

  • ContextImpl到AMS到过程:

    那么看一下ContextImpl的bindService():

           @Override
           public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,
                   int flags) {
                  //调用bindServiceCommon(),并传入了ServiceConnection
               return bindServiceCommon(service, conn, flags, mMainThread.getHandler(),
                       Process.myUserHandle());
           }
    

    可以看到,这里调用了bindServiceCommon(),继续看:

           private boolean bindServiceCommon() {
            IServiceConnection sd;
            //这里的mPackageInfo是LoadAPK类型
            sd = mPackageInfo.getServiceDispatcher(conn, getOuterContext(), handler, flags);
            //获取AMS,调用AMS的bindService(),并传入了IServiceConnection,这个IServiceConnection是一个本地代理对象,具备进程间通讯能力
            int res = ActivityManager.getService().bindService(
              mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(), service,
              service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),
              sd, flags, getOpPackageName(), user.getIdentifier());
           }
    

    这里先看一下LoadAPK的getServiceDispatcher():

           public final IServiceConnection getServiceDispatcher() {
                   LoadedApk.ServiceDispatcher sd = null;
                       //sd是一个ServiceDispatcher对象
                   return sd.getIServiceConnection();
               }
           }
    

    继续看getIServiceConnection():

             ServiceDispatcher.InnerConnection mIServiceConnection;
                      IServiceConnection getIServiceConnection() {
                   return mIServiceConnection;
               }
                  private static class InnerConnection extends IServiceConnection.Stub {
    
               }
    

    可以看到,最终返回的是一个InnerConnection对象,它继承自IServiceConnection.Stub,意味着实现Binder机制,让Service具备了进程间通讯的能力。

  • Service的绑定过程:

    这里继续看AMS的bindService():

           public int bindService() {
               synchronized(this) {
                      //mServices是ActiveServices类型
                   return mServices.bindServiceLocked(caller, token, service,
                           resolvedType, connection, flags, callingPackage, userId);
               }
           }
    

    这里调用了ActiveServices.bindServiceLocked(),继续看代码:

           int bindServiceLocked() {
                       //获取AppBindRecord
                   AppBindRecord b = s.retrieveAppBindingLocked(service, callerApp);
                       //获取ConnectionRecord
                   ConnectionRecord c = new ConnectionRecord(b, activity,
                           connection, flags, clientLabel, clientIntent);
                                   //启动Service,这里启动service和startService()里的启动部分是一样的,会调用到同一个方法
                       if (bringUpServiceLocked(s, service.getFlags(), callerFg, false,
                               permissionsReviewRequired) != null) {
                           return 0;
                       }
    
                   if (s.app != null && b.intent.received) {
                   //s.app != null表示Service已经运行,b.intent.received表示当前应用程序进程已经收到绑定Service时返回到Binder,如果是第一次调用那么onBind()还没调用,所以这里暂时不会执行。在重新绑定时才会执行。
                                               //这里的c.conn是InnerConnection,这里最终会执行onServiceConnected(),所以多次绑定会多次执行onServiceConnected();
                           c.conn.connected(s.name, b.intent.binder, false);
                       if (b.intent.apps.size() == 1 && b.intent.doRebind) {
                          //解绑后,再次绑定时。也就是执行了unbindService()后再次执行bindService()
                           requestServiceBindingLocked(s, b.intent, callerFg, true);
                       }
                   } else if (!b.intent.requested) {
                      //第一次绑定时,也就是执行bindService()时
                       requestServiceBindingLocked(s, b.intent, callerFg, false);
                   }
    
              return 1;
           }
    

    AppBindRecord:应用程序进程通过Intent绑定Service时,会通过AppBindRecord来维护Service与应用程序进程之间的关联。其内部存储了谁绑定的Service(ProcessRecord),被绑定的Service(AppBindRecord),绑定Service的Intent(IntentBindRecord)和所有绑定通信记录的信息(ArraySet)。

    ServiceRecord:用于描述一个Service

    ConnectionRecord:用于描述应用程序进程和Service建立的一次通信

    IntentBindRecord:用于描述绑定Service的Intent。

    这里可以看到,先是获取了Service的相关信息,然后启动了Service。最后调用了requestServiceBindingLocked(s, b.intent, callerFg, false):

           private final boolean requestServiceBindingLocked() {
                  //r.app.thread是ActivityThread的内部类ApplicationThread类型
                r.app.thread.scheduleBindService(r, i.intent.getIntent(), rebind,
                               r.app.repProcState);
               return true;
           }
    

    这里执行了BInder代理对象ActivityThread的scheduleBindService(),那么会切换到应用程序进程,执行ActivityThread的scheduleBindService(),看代码:

               public final void scheduleBindService(IBinder token, Intent intent,
                       boolean rebind, int processState) {
                   BindServiceData s = new BindServiceData();
                   s.token = token;
                   s.intent = intent;
                   s.rebind = rebind;
                   sendMessage(H.BIND_SERVICE, s);
               }
    

    这里会继续执行到H类的HandleMessage():

               public void handleMessage(Message msg) {
                       case BIND_SERVICE:
                           handleBindService((BindServiceData)msg.obj);
                     }
    

    继续看handleBindService():

           private void handleBindService(BindServiceData data) {
               //取出Service
               Service s = mServices.get(data.token);
                       try {
                           if (!data.rebind) {
                               //调用onBind()
                               IBinder binder = s.onBind(data.intent);
                               //调用AMS的publishService()
                               ActivityManager.getService().publishService(
                                       data.token, data.intent, binder);
                           } else {
                              //调用Rebind()
                               s.onRebind(data.intent);
                               ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(
                                       data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
                           }
                       } 
           }
    

    前面分析过,Service建立后会存在Service中,这里再取出来。然后调用onBind(),这时onBind()生命周期就被执行了。

    这里不关注reBind()的情况。

    然后这里又再次调用了AMS的publishService(),又进行了进程间通讯,又来到了AMS所在的SystemServer进程,看publishService()代码:

           public void publishService(IBinder token, Intent intent, IBinder service) {
                               //mServices是ActiveServices类型
                   mServices.publishServiceLocked((ServiceRecord)token, intent, service);
           }
    

    再看ActiveServices.publishServiceLocked():

           void publishServiceLocked(ServiceRecord r, Intent intent, IBinder service) {
                   //这里的c.conn是InnerConnection,InnerConnection
                           c.conn.connected(r.name, service, false);
           }
    

    可以看到,这里调用了InnerConnection类型的c.conn的connected(),在前面分析过InnerConnection是LoadApk内部类ServiceDispatcher的内部类,是一个Binder,这里是它的代理Binder对象。

    那么这里就是通过代理Binder对象进行进程间通信,会执行应用程序端的InnerConnection的connected()。看代码:

                   public void connected(ComponentName name, IBinder service, boolean dead)
                           throws RemoteException {
                       LoadedApk.ServiceDispatcher sd = mDispatcher.get();
                       if (sd != null) {
                           sd.connected(name, service, dead);
                       }
                   }
    

    可以看到执行了ServiceDispatcher的connected():

               public void connected(ComponentName name, IBinder service, boolean dead) {
                   if (mActivityThread != null) {
                       //将消息发送到主线程
                       mActivityThread.post(new RunConnection(name, service, 0, dead));
                   } else {
                       doConnected(name, service, dead);
                   }
               }
    

    现在还处于binder线程池中,所以要切换到主线程,RunConnection是一个Runnable,同时也是ServiceDispatcher的内部类,那么看它的run():

                   public void run() {
                       if (mCommand == 0) {
                           doConnected(mName, mService, mDead);
                       } else if (mCommand == 1) {
                           doDeath(mName, mService);
                       }
                   }
    

    这里执行了ServiceDispatcher的doConnected():

               public void doConnected(ComponentName name, IBinder service, boolean dead) {
                               //执行自定义的Connection的onServiceConnected()
                       mConnection.onServiceConnected(name, service);
               }
    

    到这时,就会执行自定义的Connection的onServiceConnected(),完成整个bindService()流程。

附:

  • startService()方式能长时间运行在主线程,但是Activity无法操作Service。bindService()方式可以让调用端获取binder对象,但是无法长期运行。所以可以结合使用。先startService()再bindService(),这样使用时如果要销毁Service的话必须stopService()和uBindService()一起使用(顺序无所谓)。

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