Android服务之网络服务发现服务

自android 4.1 开始实现了一个网络服务的发现服务NsdService，其基于苹果的Bonjour服务发现协议,支持远程服务的发现和零配置。

        Bonjour协议包括IP地址的自动分配、服务名称与地址的转换以及服务的发现三部分内容，ANDROID4.1借助第三方开源工程mDNSResponder实现了Bonjour协议的服务名称与地址的转换以及服务的发现等 Bonjour部分协议的支持。Bonjour协议的服务名称与地址的转换以及服务的发现采用的流程和DNS流程近似包括:登记过程、服务发现过程、服务地址解析过程以及建立连接等过程，服务发现采用的协议也和DNS协议相似，不过与DNS协议采用的单播方式不同的是采用了组播方式，因此被称为mDNS。

                           

                            

       ANDROID4.2 对网络服务发现的实现架构包括四层：NSD应用客户端、服务发现服务框架层（对应NsdService）、MDns后台监视层（对应运行在netd本地服务进程的MDnsSdListener类 ）以及MDns后台服务(对应mdnsd本地服务进程)。架构的每层作为其上一层的服务端对上一层提供服务，上层通过connect与下层服务建立连接。其中NsdService 和NSD应用客户端采用JAVA语言实现 ，MDns后台监视采用C++实现，而MDns后台服务为采用C语言的开源代码。四层分别运行在不同的进程，采用相应的跨进程通讯方式进行交互。

       NsdService处于整个层次的承上启下层，其通过NsdManager对上层应用客户端提供调用和回调服务，NsdManager客户和NsdService服务之间采用AsyncChannel异步通道进行消息交互。NsdService服务对下在其NativeDaemonConnector线程对象中使用UNIX SOCKET接口与MDns后台监视层建立跨进程连接，传输命令和接收响应，MDns后台监视层的MDnsSdListener对象运行在netd本地服务中。

在MDnsSdListener类中调用mDNSResponder开源工程提供的客户端桩接口与MDns后台服务建立本地SOCKET通讯，并采用Monitor对象来启动MDns后台服务，实现MDns后台服务的事件监听和事件回调处理等工作。MDnsSdListener及Monitor对象与MDns后台服务的交互也是采用UNIX SOCKET机制进行跨进程交互。

MDns后台服务的整个实现代码及客户端的桩实现由第三方工程mDNSResponder提供，代码位于 external目录下 的mdnsresponder中，包括mDNSCore（包括MDNS核心协议引擎代码）、mDNSShared多个平台共享的非核心引擎代码、mDNSPosix  Posix平台相关代码、Clients包括如何使用后台服务提供的API的客户端例子代码等四个目录，整个工程编译生成一个mdnsd后台服务和一个MDns监视层使用的库libmdnssd，而Clients中的代码生成一个dnssd执行文件用于测试。

      一个应用为了让网络上的其它应用发现它需要通过网络声明自己，即服务登记，这通过调用NsdManager的registerService接口实现。

      下面分步骤描述服务登记流程。

 1、应用通过调用Context.getSystemService(Context.NSD_SERVICE)获得NsdManager的实例。

 在NsdManager的实例化过程中对使用到的资源进行实例化，包括调用NsdService的getMessenger函数获得服务的Messenger对象用作客户端消息的发送目标，实例化和启动事件处理线程HandlerThread及实例化事件接收处理对象ServiceHandler，AsyncChannel对象的实例化并且调用AsyncChannel对象的connect函数与目标建立连接。

在NsdService服务接收到连接消息后，实例化一个服务端的AsyncChannel对象，并根据消息的源和服务端的AsyncChannel对象实例化一个ClientInfo对象放入mClients HashMap数组中。

      2、应用调用NsdManager实例的registerService接口，registerService接口参数中包含一个NsdServiceInfo参数（指示要登记的服务信息）、一个protocolType参数（指定协议类型）以及一个监听对象listener，用来接收响应事件回调。

   在registerService接口中调用putListener函数分别把NsdServiceInfo参数和监听对象listener保存到mServiceMap和mListenerMap的映射数组中，并返回数组的键值key；然后registerService通过NsdManager的AsyncChannel对象向目标发送REGISTER_SERVICE消息，发送的消息参数包括putListener函数返回的key以及NsdServiceInfo信息。

      3、NsdService服务收到REGISTER_SERVICE消息后，首先根据消息源从mClients数组中获得clientInfo对象，然后调用getUniqueId获得一个UniqueId作为登记请求ID；接着调用服务端的registerService函数，registerService的参数为UniqueId和消息传进来的NsdServiceInfo信息。在registerService函数中调用NativeDaemonConnector对象的execute函数，execute函数的命令参数为”mdnssd”，其它参数包括登记命令名称标示"register"、登记ID、从NsdServiceInfo中获得的ServiceName、ServiceType和port等参数。

NativeDaemonConnector对象在NsdService服务实例化时实例化， NativeDaemonConnector对象实例化mSocket参数为"mdns"，mCallbacks参数指向NsdService服务内部NativeCallbackReceiver对象。NativeDaemonConnector对象本身是一个派生自Runnable的线程对象，因此其线程函数run也在实例化后启动。

在run函数中首先实例化和启动了一个事件处理线程HandlerThread及其事件处理Handler，接着进入while循环调用listenToSocket函数。

listenToSocket首先实例化一个本地socket对象，LocalSocket对象的LocalSocketAddress地址的 Socket名称为已初始化的mSocket，并使用该地址调用connect函数，从init.rc 可以看到名称为"mdns"的Socket对应的本地服务为netd，因此NativeCallbackReceiver对象与netd服务建立了连接；然后listenToSocket函数调用socket的getInputStream和getOutputStream函数获得输入和输出流对象；最后listenToSocket函数进入while循环不断从输入流读取事件进行分析。解析后的事件发给HandlerThread线程的Handler函数进行处理，在Handler函数中调用mCallbacks的onEvent回调函数，即NsdService服务内部NativeCallbackReceiver对象的onEvent回调函数。

      4、在NativeDaemonConnector对象的execute函数中首先根据传进的参数调用makeCommand函数生成一个字符串类型的命令，然后调用本地socket的输出流对象 mOutputStream的write函数来发送命令。

      5、在本地服务netd的进程中调用其MDnsSdListener对象的startListener函数启动命令的监听。

MDnsSdListener对象通过FrameworkListener间接派生自SocketListener，在MDnsSdListener对象实例化时其成员mSocketName初始化 为"mdns"，因此对应的socket通道和NativeCallbackReceiver对象中的socket通道相同。MDnsSdListener实例化时还初始化一个Monitor对象和一个FrameworkCommand类型的Handler对象。

Handler对象初始化时其mCommand属性赋值为"mdnssd"，用来和发送来的命令匹配，Handler对象也保存到FrameworkCommand命令列表对象中mCommands。

Monitor对象实例化时调用socketpair函数建立一个Socket组mCtrlSocketPair，还创建一个监听线程，线程中调用Monitor对象的run函数。

      6、startListener函数首先调用android_get_control_socket函数根据mSocketName名称获得其SOCKET fd；然后调用listen函数监听socket通道；

然后创建一个线程，在线程中执行runListener函数，在runListener函数循环调用accept接收客户端连接。当有客户端连接后，根据accept返回的socket fd实例化一个SocketClient对象保存到SocketClient对象列表中mClients，并调用onDataAvailable函数。

onDataAvailable函数调用read函数读取客户端发送的命令，并调用dispatchCommand函数提交命令。

在dispatchCommand函数中解析命令参数，并与mCommands命令对象列表进行命令匹配，并调用匹配后命令对象的runCommand函数，这里即调用MDnsSdListener对象中的Handler对象的runCommand函数。

     7、在Handler对象的runCommand函数中进行命令参数的匹配，这里匹配的是"register"，因此在获得命令参数后调用serviceRegister函数，serviceRegister函数参数包括匹配的SocketClient对象以及命令参数信息。

    8、在serviceRegister函数中，首先调用mMonitor的allocateServiceRef函数根据请求ID实例化一个Element对象放入链表中，并返回Element对象的DNSServiceRef指针，DNSServiceRef指向_DNSServiceRef_t结构，其成员包括DNS操作或应答类型，接收消息回调接口、客户端回调和上下文、客户端与服务端连接socket等参数。

然后调用DNSServiceRegister函数，DNSServiceRegister函数用来向本地MDns后台服务发起连接和消息请求，DNSServiceRegister函数的参数包括allocateServiceRef函数返回的DNSServiceRef指针变量以及serviceRegister传进来的命令请求参数，以及事件接收回调函数MDnsSdListenerRegisterCallback。

在DNSServiceRegister函数调用后接着调用mMonitor的startMonitoring函数，参数为请求ID，startMonitoring函数用来准备与服务器已建立连接的SOCKET监视通道和启动监视通道的监听。最后调用SocketClient对象的sendMsg函数向客户端返回CommandOkay应答消息。

      9、DNSServiceRegister函数为mDNSResponder开源工程提供的客户端调用API接口，用来与MDns后台服务建立连接，并向其提交请求。

     在DNSServiceRegister函数中首先通过ConnectToServer函数与MDns后台服务建立连接。

    在ConnectToServer函数首先实例和初始化一个_DNSServiceRef_t类型DNSServiceOp变量，然后创建一个本地socket，且新建socket的文件句柄赋值给DNSServiceOp对象的sockfd。   

然后调用connect与MDns后台服务建立连接，最后把实例化后的DNSServiceOp对象通过DNSServiceRef参数带回。

    ConnectToServer函数返回后接着调用create_hdr函数为实例化一个ipc_msg_hdr类型的请求消息，并对请求消息赋值后连同ConnectToServer函数带回的DNSServiceRef参数一同传给deliver_request函数，通过deliver_request函数提交请求。

      10 、在Monitor对象的run函数中循环对mPollFds进行poll操作。

在startMonitoring函数通过向mCtrlSocketPair[1]写入RESCAN命令后，由于mPollFds[0].fd指向mCtrlSocketPair[0]，因此mMonitor的run函数在mPollFds[0]通道读取到RESCAN命令并调用RESCAN函数，在RESCAN函数中根据已建立的与服务器的连接为mPollFds的其它通道赋值，这些mPollFds通道的文件句柄位赋值为服务器已建立连接的socket 的句柄。

 在服务端的响应事件到来时在这些通道poll到事件，然后调用DNSServiceProcessResult函数，参数为DNSServiceRef。

   11、 在DNSServiceProcessResult函数中读取响应事件和数据，并调用DNSServiceRef参数的事件回调ProcessReply函数，即对于服务登记请求对应的是MDnsSdListenerRegisterCallback函数。

   在MDnsSdListenerRegisterCallback中向Handler对象的监听对象的sendBroadcast函数发送ResponseCode::ServiceRegistrationSucceeded应答消息，Handler对象的监听对象为MDnsSdListener对象本身，因此这里调用SocketListener的sendBroadcast函数。

在sendBroadcast函数中遍历mClients对象的成员对象，并调用其调用sendMsg函数，即调用SocketClient的sendMsg函数。

在sendMsg函数中通过与客户端（即NsdService服务的NativeDaemonConnector对象）建立的SOCKET向客户端发送应答消息。

      12、在NsdService的NativeDaemonConnector对象的listenToSocket函数 收到服务端的应答消息后，调用NsdService服务内部NativeCallbackReceiver对象的onEvent回调函数。

在onEvent回调函数中向NsdService服务的状态机发送NsdManager.NATIVE_DAEMON_EVENT事件，假如这时NsdService服务处于EnabledState状态，状态机收到NsdManager.NATIVE_DAEMON_EVENT事件后调用handleNativeEvent函数。 

 handleNativeEvent函数首先根据响应消息的请求ID从mIdToClientInfoMap中获得先前客户端建立连接时保存的clientInfo对象及从clientInfo对象获得clientId，然后执行响应事件代码为NativeResponseCode.SERVICE_REGISTERED的事件处理，事件处理先根据返回的响应事件实例化一个NsdServiceInfo对象，然后通过clientInfo中的AsyncChannel对象成员向NsdService服务的客户端发送NsdManager.REGISTER_SERVICE_SUCCEEDED响应事件。

     13、NsdManager的事件接收对象ServiceHandler接收到NsdManager.REGISTER_SERVICE_SUCCEEDED响应事件，在其handleMessage函数中调用其监听对象（NSD应用客户端）的onServiceRegistered回调。到此整个服务登记流程结束。

      服务发现和服务地址解析流程采用服务登记流程基本相同的流程。在服务发现和服务地址解析后就可以向服务收发数据了。