Android AppWidget核心之AppWidgetService
本文讲述Android中AppWidget系统的核心AppWidgetService。从AppWidgetService提供的外部接口、内部数据结构、初始化过程以及典型场景的实现等几方面来阐述。
前面讲述AppWidget的诸文中已经讲到，AndroidAppWidget系统里的Host角色和Provider角色的实例通过AppwidgetHost/ AppWidgetManager组件提供的方法参与AppWidget系统。实际AppwidgetHost/ AppWidgetManager采用AndroidAIDL方式通过IAppWidgetService与AppWidgetService交互，从而实现了运行于不同进程中的Host/Provider/Service协同运作。另外，AppWidgetHost通过实现IAppWidgetHost提供Callback给AppWidgetService，实现Provider更新时通知Host；而对Provider的通知是直接向Provider定向发广播消息[7]。
一、AppWidgetService的外部接口
下图描述了AppWidgetService的外部接口。
图一、AppWidgetService的外部接口
AppWidgetService通过IAppWidgetService这个标准的AIDL方式向外界提供服务。
AppWidgetHost提供了Host端操作所需要的方法，而这些方式实际是通过AIDL方式调用IAppWidgetService实现的；AppWidgetManager提供了Host端和Provider端操作所需要的方法，而这些方式也是通过AIDL方式调用IAppWidgetService实现的。
二、AppWidgetService的内部数据结构——静态分析
下图是AppWidgetService中的数据结构。
图二、AppWidgetService内部数据结构
mInstalledProviders:ArrayList<AppWidgetService.Provider>记录所有已经安装的AppWidgetProvider【《Android中AppWidget的分析与应用：AppWidgetProvider》中已经描述了单个AppWidgetProvider被AppWidget系统所识别的过程；本文Section#3.1 (1)会描述加载所有系统中的AppWidgetProvider的过程】。其中，
- uid: int记录该AppWidgetProvider运行所在进程的uid；
- info: AppWidgetProviderInfo记录AppWidgetProvider的信息；
- instances: ArrayList<AppWidgetId>记录与该AppWidgetProvider绑定的信息（可与多个Host绑定）；
- broadcast: PendingIntent该Provider需要被周期性刷新时（updatePeriodMillis属性值大于0），周期性产生AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_UPDATE来更新Provider；
- zombie记录该AppWidgetProvider状态是否僵死，因为是管理多个进程的，如果Provider所在的进程僵死，对与之绑定的Host也要做处理。
- tag: int保存状态时记录index值。
mHosts: ArrayList<AppWidgetService.Host>记录AppWidgetHost信息。其中，
- uid: int记录该AppWidgetHost运行所在进程的uid；
- hostId: int记录AppWidgetHost的Id，由AppWidgetHost注册时指定；
- packageName: String记录
- instances: ArrayList<AppWidgetId>记录与该AppWidgetHost绑定的信息（可与多个Provider绑定）；
- callbacks: IAppWidgetHost用来在与该Host绑定的Provider变化时候通知Host。
- zombie记录该AppWidgetHost状态是否僵死，因为是管理多个进程的，如果Host所在的进程僵死，对与之绑定的Provider也要做处理。
- tag: int保存状态时记录index值。
mAppWidgetIds:ArrayList<AppWidgetService.AppWidgetId>记录所有Provider与Host绑定的信息。其中，
- appWidgetId: int记录绑定好的id，由allocateAppWidgetId()申请；
- provider: AppWidgetService.Provider绑定的Provider端；
- host: AppWidgetService.Host绑定的Host 端；
- views: RemoteViews 记录Provider端创建的RemoteViews，会用之通知Host端显示Provider端提供的内容。
现在看这些属性可能比较空泛，在后续的分析过程中再回头看这些属性的才能充分理解其含义。
三、AppWidgetService初始化
AppWidgetService运行于system_process进程中，其初始化有两个过程：
- systemReady时的初始化；
- 收到ACTION_BOOT_COMPLETED之后的初始化。
3.1 AppWidgetService.systemReady()初始化
在SystemServer的init2()阶段，启动ServerThread。ServerThread线程中，创建AppWidgetService实例，并加入ServiceManager中，然后执行AppWidgetService.systemReady()。
AppWidgetService.systemReady()中，执行下面三个操作：
（1）执行loadAppWidgetList()，从Android系统中查找所有已经被安装的AppWidgetProvider，解析其中的信息放到AppWidgetService.Provider中，再添加到mInstalledProviders:ArrayList<Provider>中。
- void loadAppWidgetList() {
- PackageManager pm = mPackageManager;
- Intent intent = new Intent(AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_UPDATE);
- List<ResolveInfo> broadcastReceivers =pm.queryBroadcastReceivers(intent,
- PackageManager.GET_META_DATA);
- final int N = broadcastReceivers == null ? 0 :broadcastReceivers.size();
- for (int i=0; i<N; i++) {
- ResolveInfo ri = broadcastReceivers.get(i);
- addProviderLocked(ri);
- }
- }
1. 检索系统中所有Intent-filter的action为AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_UPDATE的Receiver，并放入broadcastReceivers:List<ResolveInfo>；[Line#2~ 6]
2. 对每一个这样的Broadcast Receiver，加入到已安装AppWidgetProvider列表mInstalledProviders:ArrayList<Provider>中。[Line#8~ 12]
加入到AppWidgetProvider列表是通过addProviderLocked()实现：
- boolean addProviderLocked(ResolveInfo ri) {
- Provider p = parseProviderInfoXml(newComponentName(ri.activityInfo.packageName,
- ri.activityInfo.name), ri);
- if(p != null) {
- mInstalledProviders.add(p);
- return true;
- }else {
- return false;
- }
- }
parseProviderInfoXml()解析meta-data中AppWidgetManager.META_DATA_APPWIDGET_PROVIDER（"android.appwidget.provider"）指向的xml文件所配置的Provider的配置信息，放到Provider的info:AppWidgetProviderInfo中。另外，Provider的UID也会被检索出来。
Provider被加入到mInstalledProviders:ArrayList<Provider>中。
具体AppWidgetProvider如何配置，可参看《Android中AppWidget的分析与应用：AppWidgetProvider》
（2）执行loadStateLocked()，从/data/system/appwidgets.xml文件中读取Provider、Host与Provider绑定的信息，把这些信息放入中mInstalledProviders, mHosts和mAppWidgetIds中。
下面是系统中只有Launcher上放置了一个“电量控制”AppWidget的对应的appwidgets.xml文件
- <gs>
- <ppkgppkg="com.android.settings"
- cl="com.android.settings.widget.SettingsAppWidgetProvider"/>
- <hpkghpkg="com.android.launcher" id="400" />
- <gidgid="1" h="0" p="0" />
- </gs>
其中的，
- 节点p对应AppWidgetProvider。pkg和cl分别是packageName和className。
- 节点h对应AppWidgetHost。pkg是packageName；id是HostId。
- 节点g是Provider和Host的绑定关系。id是其标志，在绑定之前通过allocateAppWidgetId时申请；h对应AppWidgetHost的index；p对应AppWidgetProvider的index。
下面看Section#2图二中的数据结构如何建立起来的：
对于p节点，通过packageName和className，检索步骤（1）中获得的mInstalledProviders:ArrayList<Provider>可得到具体的Provider信息。Provider暂时保存；
对于h节点，创建AppWidgetService.Host对象，并通过packageName获得uid，通过解析id获得的hostId是16进制的。Host对象加入到mHosts: ArrayList<Host>中；
对于g节点，创建AppWidgetId对象，xml解析出的id也是十六进制的，赋值给appWidgetId。通过p指向Provider的index（16进制），找到Provider，赋值给AppWidgetId.provider。通过h指向Host的index（16进制），找到Host，赋值给AppWidgetId.host。provider和host的instances都指向本AppWidgetId对象。然后把该AppWidgetId对象加入到mAppWidgetIds: ArrayList<AppWidgetId>中。
这样Provider对象、Host对象，以及与Provider的绑定关系也就分别利用mInstalledProviders:ArrayList<AppWidgetService.Provider>, mHosts: ArrayList<AppWidgetService.Host>, 和mAppWidgetIds: ArrayList<AppWidgetService.AppWidgetId>建立起来了。
（3）注册四个BroadcastReceiver：
1) Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED
Android系统启动完成之后，AppWidgetService还需要一些初始化工作
2) Intent.ACTION_CONFIGURATION_CHANGED
Android配置信息改变
3) Intent.ACTION_PACKAGE_ADDED/Intent.ACTION_PACKAGE_REMOVED
应用被添加/删除
4) Intent.ACTION_EXTERNAL_APPLICATIONS_AVAILABLE / Intent.ACTION_EXTERNAL_APPLICATIONS_UNAVAILABLE
sdcard的安装与缷载
3.2 系统启动完成之后AppWidgetService的初始化工作
Android系统启动完成之后，会发出Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED广播。
AppWidgetService在Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED广播的Receiver中sendInitialBroadcasts()内处理下列事项：
检索mInstalledProviders获取所有的Provider，通过Provider.instances获得已经绑定的那些AppWidgetProvider。
对这些Provider，
- 发出AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_ENABLED广播。
- 发出AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_UPDATE广播。
- 根据Provider的配置如果updatePeriodMillis大于0，注册定时更新广播。会向该Provider周期性发送AppWidgetManager.ACTION_APPWIDGET_UPDATE广播。
3.3 整个初始化过程
上述的AppWidgetService的初始化工作是AppWidget系统初始化的一部分，还有AppWidgetHost和AppWidgetProvider的参与的初始化过程。
下面是完整的过程：
（1）AppWidgetService.systemReady()初始化
本文Section#3.1，完成：
- 从PackageManager获取所有系统中所有的AppWidgetProvider，初始化mInstalledProviders；
- 从文件/data/system/appwidgets.xml中读取已经绑定的AppWidget，初始化mHosts和mAppWidgetIds；
- 注册所需的Broadcast Receivers。
（2）Launcher利用AppWidgetHost的startListening()注册。
AppWidgetHost构造了IAppWidgetHost对象，并通过IAppWidgetService的startListening()把Callback,HostId和RemoteViews的List传递给Service。AppWidgetService中的实现如下：
- public int[] startListening(IAppWidgetHost callbacks, String packageName, int hostId,
- List<RemoteViews> updatedViews) {
- int callingUid = enforceCallingUid(packageName);
- synchronized (mAppWidgetIds) {
- Host host = lookupOrAddHostLocked(callingUid, packageName, hostId);
- host.callbacks = callbacks;
- updatedViews.clear();
- ArrayList<AppWidgetId> instances = host.instances;
- int N = instances.size();
- int[] updatedIds = new int[N];
- for (int i=0; i<N; i++) {
- AppWidgetId id = instances.get(i);
- updatedIds[i] = id.appWidgetId;
- updatedViews.add(id.views);
- }
- return updatedIds;
- }
- }
- 通过lookupOrAddHostLocked()检索mHosts:ArrayList<AppWidgetService.Host>中是否已经有Host对象。如果不存在则创建新的Host对象，并加入到mHosts中；[Line#5]
- 把AppWidgetHost的Callback保存到Host.callbacks里。这里只是AppWidgetHost在Service的远端代理；[Line#6]
- Host.instances里保存的是与Host绑定关系，从中：
- 获得AppWidgetId；
- 把已经存在的RemoteViews加入到AppWidgetHost端的RemoteViews的List中。
返回所有与该Host已经发生绑定关系的AppWidgetId。
（3）Launcher正常启动加载数据库中的AppWidget
《Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色》#3中具体描述里这一过程。
第一次开机，从default_workspace.xml中加载初始化AppWidget，并加入到数据模型中；
从数据库中读取AppWidget信息，并创建AppWidgetHostView本地显示。
（4）系统启动之后，AppWidgetService的初始化
本文Section#3.2
对所有有绑定关系的AppWidgetProvider发送Enable和Update广播，并根据配置建立周期性刷新机制。
（5）AppWidgetProvider接收到广播后都会调用onEnabled()方法和onUpdate()方法执行操作。
《Android中AppWidget的分析与应用：AppWidgetProvider》中具体描述里这一过程。
- 在onEnabled()方法中进行一些初始化操作；
- 在onUpdate()方法中创建RemoteViews布局对象；并通过AppWidgetManager.updateAppWidget(intappWidgetId, RemoteViews remoteViews)方法通知AppWidgetService用RemoteViews对象更新appWidgetId所对应的AppWidgetHost.
AppWidgetService接收到了appWidgetId和RemoteViews后，通过appWidgetId查找Provider与Host的绑定关系，并通过IAppWidgetHost的Callback通知Host用RemoteViews中的布局更新到AppWidgetHostView布局对象中。
这样，AppWidget就显示在了Launcher中。
四、AppWidgetService的实现
AppWidgetService通过IAppWidgetService提供各种服务；AppWidgetHost和AppWidgetManager封装了这个方法的使用。AppWidgetHost角色通过AppWidgetHost和AppWidgetManager使用AppWidgetService的服务；AppWidgetProvider角色通过AppWidgetManager使用AppWidgetService的服务，AppWidgetService直接操作或通知AppWidgetProvider。
Section#2中的内部数据结构mInstalledProviders, mHosts和mAppWidgetIds对于处理这些机制至关重要。
本章结合典型场景来看AppWidgetService通过AppWidgetHost和AppWidgetManager提供的各种功能的实现。
看AppWidgetService提供的服务的实现，可以从前面所有本系列文章中的时序图中，沿着所有AppWidgetManager和AppWidgetHost对象生命线的看。主要有：
AppWidgetHost.startListening()
AppWidgetHost向AppWidget系统中注册。
AppWidgetHost.allocateAppWidgetId()
AppWidgetHost申请AppWidgetId。AppWidgetHost（e.g.Launcher）选取AppWidgetProvider之前，先向AppWidget系统申请，《Android中选取并绑定AppWidget》#1中描述这一场景。Launcher中第一次从配置中读取AppWidget信息，也要先申请AppWidgetId，《Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色》#2中描述这一场景。实现在AppWidgetService中，本文4.2讲述。
AppWidgetManager.getInstalledProviders()
获得系统中所有的AppWidgetProvider。AppWidgetPicker列举系统中所有的AppWidgetProvider，《Android中选取并绑定AppWidget》#3中描述这一场景。实现在AppWidgetService中，本文4.3讲述。
AppWidgetManager.bindAppWidgetId()
绑定AppWidgetId与AppWidgetProvider。AppWidgetPicker中用户选择了某个AppWidgetProvider，用申请到的AppWidgetId与之绑定。《Android中选取并绑定AppWidget》#4中描述这一场景。Launcher中第一次从配置中读取AppWidget信息，也要先申请AppWidgetId，《Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色》#2中描述这一场景。实现在AppWidgetService中，本文4.4讲述。
AppWidgetManager.getAppWidgetInfo()
通过AppWidgetId获取与之绑定的AppWidgetProviderInfo。Android中选取并绑定AppWidget之后，通过AppWidgetId就可以获取与之绑定的AppWidgetProviderInfo。选取之后的Launcher中有使用的示例，《Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色》#1和#3.4中描述这一场景。本文4.5讲述AppWidgetService中的实现。
IAppWidgetService.getAppWidgetViews()
获得AppWidgetProvider提供的RemoteViews。AppWidgetHost创建AppWidgetHostView之后，如果AppWidgetProvider已经提供了RemoteViews，这里可以获取出来，设置给AppWidgetHostView。《Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色》#1图二中描述这一场景。本文4.6讲述AppWidgetService中的实现。
AppWidgetManager.updateAppWidget()
设置AppWidgetProvider提供的RemoteViews。AppWidgetProvider创建了RemoteViews之后，通过这个接口告知AppWidgetServic，《Android中AppWidget的分析与应用：AppWidgetProvider》#5图三中描述这一场景。本文4.7讲述AppWidgetService中的实现。
4.1 AppWidgetHost的注册
原型：publicint[] startListening(IAppWidgetHost callbacks, String packageName, int hostId,List<RemoteViews> updatedViews)
AppWidgetHost有IAppWidgetHost（通过Callbacks）的实现mCallbacks:AppWidgetHost.Callbacks。在AppWidgetHost.startListening()中，AppWidgetHost通过IAppWidgetService把IAppWidgetHost，HostId等信息注册到AppWidgetService中。
从3.3(2)可以看具体实现。mHosts里面存放注册的AppWidgetHost；mHosts.instances里存放的是与该Host绑定的信息：AppWidgetId。AppWidgetId的views存储的是Provider创建并提供的RemoteViews，此时可能已经有内容，把它加入到AppWidgetHost传入的参数中。AppWidgetHostView如果已经存在，AppWidgetHost会通过AppWidgetHostView.updateAppWidget()用RemoteViews更新AppWidgetHostView。
4.2 申请AppWidgetId
原型：publicint allocateAppWidgetId(String packageName, int hostId)
实现：
生成一个Id:int；
通过packageName和hostId检索mHosts中的AppWidgetService.Host对象；
创建AppWidgetId对象，把appWidgetId和hostId保存起来，并把它加入到Host的instances中以及mAppWidgetIds: AppWidgetService.AppWidgetId中。
4.3 获得所有的AppWidgetProvider列表
原型：publicList<AppWidgetProviderInfo> getInstalledProviders()
实现：系统初始化时，所有的AppWidgetProvider的信息都已经被检索出来并放入了mInstalledProviders:AppWidgetService.Provider。这里直接把mInstalledProviders里的info组成链表即可。
4.4 绑定AppWidget
原型：publicvoid bindAppWidgetId(int appWidgetId, ComponentName provider)
实现：
通过appWidgetId检索mAppWidgetIds: AppWidgetService.AppWidgetId中的AppWidgetId对象；
通过provider检索mInstalledProviders:AppWidgetService.Provider中的Provider对象；
通过AppWidgetId的provider和Provider的instances，把Provider对象和AppWidgetId对象关联起来；
向AppWidgetProvider发送Enable和Update广播。
4.5 获取指定的AppWidgetProviderInfo
原型：publicAppWidgetProviderInfo getAppWidgetInfo(int appWidgetId)
实现：
通过appWidgetId检索mAppWidgetIds: AppWidgetService.AppWidgetId中的AppWidgetId对象；
把AppWidgetId对象provider里的info返回。
4.6 获取RemoteViews
原型：publicRemoteViews getAppWidgetViews(int appWidgetId)
实现：
通过appWidgetId检索mAppWidgetIds: AppWidgetService.AppWidgetId中的AppWidgetId对象；
把AppWidgetId对象里的views:RemoteViews返回。
4.7 提供RemoteViews
原型：publicvoid updateAppWidgetProvider(ComponentName provider, RemoteViews views)
通过参数<provider>检索mInstalledProviders:AppWidgetService.Provider中的Provider对象；
通过Provider对象的instances得到ArrayList<AppWidgetId>，也就是所有与该Provider关联的对象；
对ArrayList<AppWidgetId>里所有的对象，通过host的callback接口，通知AppWidgetHost，用RemoteViews更新AppWidgetHostView。
相关文章
通过这一系列的相关文章，可获得与本文关联的信息：
AndroidAppWidget框架
简要描述AppWidget系统框架，并对这里的组成元素做简要的阐述。
Android中选取并绑定AppWidget
描述由Launcher作为AppWidgetHost发起，Settings中AppWidgetPickActivity实现的选取并绑定AppWidgetProvider的过程。
Android中AppWidget的分析与应用：AppWidgetProvider
以SettingsAppWidgetProvider为例，通过对AppWidgetProvider内部实现机制的描述，使读者深刻理解开发AppWidgetProvider所要注意的地方。
Android中Launcher对于AppWidget处理的分析：AppWidgetHost角色
以Launcher为例，通过它作为AppWidgetHost角色所参与AppWidget实现过程的描述，使读者理解AppWidgetHost如何实现。
Android中RemoteViews的实现
结合AppWidget的应用场景，分析Android中RemoteViews的内部具体实现。
Android AppWidget的核心之AppWidgetService
AppWidgetService提供的服务，以及内部实现。