Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析、Android应用程序绑定服务（bindService）的过程源代码分析

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Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析

Android应用程序绑定服务（bindService）的过程源代码分析

1、Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析

Step 1. ActivityManagerService.startService

Step 2. ActivityManagerService.startServiceLocked；函数首先通过retrieveServiceLocked来解析service这个Intent，就是解析前面我们在AndroidManifest.xml定义的Service标签的intent-filter相关内容，然后将解析结果放在res.record中，然后继续调用bringUpServiceLocked进一步处理。

Step 3. ActivityManagerService.bringUpServiceLocked；appName便是我们前面在AndroidManifest.xml文件定义service标签时指定的android:process属性值了，即“.Server”。接着调用startProcessLocked函数来创建一个新的进程，以便加载自定义的Service类。最后将这个ServiceRecord保存在成员变量mPendingServices列表中，后面会用到。
Step 4. ActivityManagerService.startProcessLocked 这里调用Process.start函数创建了一个新的进程，指定新的进程执行android.app.ActivityThread类。最后将表示这个新进程的ProcessRecord保存在mPidSelfLocked列表中，后面会用到

Step 5. Process.start；这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中，这个函数我们就不看了，有兴趣的读者可以自己研究一下。在这个场景中，它就是新建一个进程，然后导入android.app.ActivityThread这个类，然后执行它的main函数。

Step 6. ActivityThread.main；这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：  注意，执行到这里的时候，已经是在上一步创建的新进程里面了，即这里的进程是用来启动服务的，原来的主进程已经完成了它的命令，返回了。 前面我们提到，在Android应用程序中，每一个进程对应一个ActivityThread实例，所以，这个函数会创建一个thread实例，然后调用ActivityThread.attach函数进一步处理。

Step 7. ActivityThread.attach；从Step 6中，这里传进来的参数system为false。成员变量mAppThread是一个ApplicationThread实例，我们在前面已经描述过这个实例的作用，它是用来辅助ActivityThread来执行一些操作的，是一个binder对象。调用ActivityManagerNative.getDefault函数得到ActivityManagerService的远程接口，即ActivityManagerProxy，接着调用它的attachApplication函数。

  Step 8. ActivityManagerProxy.attachApplication； 这个函数主要是将新进程里面的IApplicationThread实例通过Binder驱动程序传递给ActivityManagerService

Step 9. ActivityManagerService.attachApplication；这里通过调用attachApplicationLocked函数进一步处理。

Step 10. ActivityManagerService.attachApplicationLocked；回忆一下在上面的Step 4中，以新进程的pid值作为key值保存了一个ProcessRecord在mPidsSelfLocked列表中，这里先把它取出来，存放在本地变量app中，并且将app.processName保存在本地变量processName中。再回忆一下在上面的Step 3中，在成员变量mPendingServices中，保存了一个ServiceRecord，这里通过进程uid和进程名称将它找出来，然后通过realStartServiceLocked函数来进一步处理。

Step 11. ActivityManagerService.realStartServiceLocked；这里的app.thread是一个ApplicationThread对象的远程接口，它是在上面的Step 6创建ActivityThread对象时作为ActivityThread对象的成员变量同时创建的，然后在Step 9中传过来的。然后调用这个远程接口的scheduleCreateService函数回到原来的ActivityThread对象中执行启动服务的操作。

Step 12. ApplicationThreadProxy.scheduleCreateService ；这里通过Binder驱动程序回到新进程的ApplicationThread对象中去执行scheduleCreateService函数。

        Step 13. ApplicationThread.scheduleCreateService；ActivityThread的queueOrSendMessage将一个CreateServiceData数据放到消息队列中去，并且分开这个消息。注意，这里已经是在上面Step 4创建的新进程中执行了

Step 14. ActivityThread.queueOrSendMessage； 这里调用成员变量mH的sendMessage函数进行消息分发。这里的mH的类型为H，它继承于Handler类。

 Step 15. H.sendMessage；消息分发以后，就进入到H.handleMessage函数进行处理了

Step 16. H.handleMessage；处理的消息是CREATE_SERVICE，它调用ActivityThread类的handleCreateService成员函数进一步处理。

Step 17. ActivityThread.handleCreateService 这里的data.info.name就是自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server了。

Step 18. ClassLoader.loadClass ；这一步继续实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中，加载该类

 Step 19. Obtain Service；这一步也是实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中。上面通过ClassLoader.loadClass来导入自定义的服务类shy.luo.ashmem.Server并且创建它的一个实例后，就通过强制类型转换得到一个Service类实例。前面我们说过，自己的服务类必须要继承于Service类，这里就体现出来了为什么要这样做了

Step 20. Service.onCreate；这一步继续实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中， 因为这里的service实际上是一个shy.luo.ashmem.Server类实例，因此，这里就是执行shy.luo.ashmem.Server类的onCreate函数了

至此，这个自定义的服务就启动起来了。

        这样，Android系统在新进程中启动服务的过程就分析完成了，虽然很复杂，但是条理很清晰。它通过三次Binder进程间通信完成了服务的启动过程，分别是：

        一. Step 1至Step 7，从主进程调用到ActivityManagerService进程中，完成新进程的创建；

        二. Step 8至Step 11，从新进程调用到ActivityManagerService进程中，获取要在新进程启动的服务的相关信息；

        三. Step 12至Step 20，从ActivityManagerService进程又回到新进程中，最终将服务启动起来。

二、Android应用程序绑定服务（bindService）的过程源代码分析

Step 1. ContextWrapper.bindService； 这里的mBase是一个ContextImpl实例变量，于是就调用ContextImpl的bindService函数来进一步处理。

Step 2. ContextImpl.bindService；

class ContextImpl extends Context {
	......

	@Override
	public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,
			int flags) {
		IServiceConnection sd;
		if (mPackageInfo != null) {
			sd = mPackageInfo.getServiceDispatcher(conn, getOuterContext(),
				mMainThread.getHandler(), flags);
		} else {
			......
		}
		try {
			int res = ActivityManagerNative.getDefault().bindService(
				mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(),
				service, service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),
				sd, flags);
			......
			return res != 0;
		} catch (RemoteException e) {
			return false;
		}
	}

	......

}

 这里的mMainThread是一个ActivityThread实例，通过它的getHandler函数可以获得一个Handler对象，有了这个Handler对象后，就可以把消息分发到ActivityThread所在的线程消息队列中去了，后面我们将会看到这个用法，现在我们暂时不关注，只要知道这里从ActivityThread处获得了一个Handler并且保存在下面要介绍的ServiceDispatcher中去就可以了

我们先看一下ActivityThread.getHandler的实现，然后再回到这里的bindService函数来。

        Step 3. ActivityThread.getHandler

回到Step 2中的ContextImpl.bindService函数中，获得了这个Handler对象后，就调用mPackageInfo.getServiceDispatcher函数来获得一个IServiceConnection接口，这里的mPackageInfo的类型是LoadedApk，我们来看看它的getServiceDispatcher函数的实现，然后再回到ContextImpl.bindService函数来

 Step 4. LoadedApk.getServiceDispatcher；在getServiceDispatcher函数中，传进来的参数context是一个MainActivity实例，先以它为Key值在mServices中查看一下，是不是已经存在相应的ServiceDispatcher实例，如果有了，就不用创建了，直接取出来。在我们这个情景中，需要创建一个新的ServiceDispatcher。在创建新的ServiceDispatcher实例的过程中，将上面传下来ServiceConnection参数c和Hanlder参数保存在了ServiceDispatcher实例的内部，并且创建了一个InnerConnection对象，这是一个Binder对象，一会是要传递给ActivityManagerService的，ActivityManagerServic后续就是要通过这个Binder对象和ServiceConnection通信的。 函数getServiceDispatcher最后就是返回了一个InnerConnection对象给ContextImpl.bindService函数。回到ContextImpl.bindService函数中，它接着就要调用ActivityManagerService的远程接口来进一步处理了。

Step 5. ActivityManagerService.bindService；这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService的bindService函数去了。

Step 6. ActivityManagerService.bindService；函数首先根据传进来的参数token是MainActivity在ActivityManagerService里面的一个令牌，通过这个令牌就可以将这个代表MainActivity的ActivityRecord取回来了，接着通过retrieveServiceLocked函数，得到一个ServiceRecord，这个ServiceReocrd描述的是一个Service对象，这里就是CounterService了，这是根据传进来的参数service的内容获得的。回忆一下在MainActivity.onCreate函数绑定服务的语句：

Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);
bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);

这里的参数service，就是上面的bindIntent了，它里面设置了CounterService类的信息（CounterService.class），因此，这里可以通过它来把CounterService的信息取出来，并且保存在ServiceRecord对象s中，接下来，就是把传进来的参数connection封装成一个ConnectionRecord对象。注意，这里的参数connection是一个Binder对象，它的类型是LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection，是在Step 4中创建的，后续ActivityManagerService就是要通过它来告诉MainActivity，CounterService已经启动起来了，因此，这里要把这个ConnectionRecord变量c保存下来，它保在在好几个地方，都是为了后面要用时方便地取回来的，这里就不仔细去研究了，只要知道ActivityManagerService要使用它时就可以方便地把它取出来就可以了，具体后面我们再分析。这里会调用bringUpServiceLocked函数进一步处理。

Step 7. ActivityManagerService.bringUpServiceLocked；我们没有在程序的AndroidManifest.xml配置文件中设置CounterService的process属性值，因此，它默认就为application标签的process属性值，而application标签的process属性值也没有设置，于是，它们就默认为应用程序的包名了，即这里的appName的值为"shy.luo.broadcast"。接下来根据appName和应用程序的uid值获得一个ProcessRecord记录，由于之前在启动MainActivity的时候，已经根据这个appName和uid值创建了一个ProcessReocrd对象（具体可以参考Android应用程序启动过程源代码分析一文），因此，这里取回来的app和app.thread均不为null，于是，就执行realStartServiceLocked函数来执行下一步操作了。如果这里得到的ProcessRecord变量app为null，又是什么情况呢？在这种情况下，就会执行后面的startProcessLocked函数来创建一个新的进程，然后在这个新的进程中启动这个Service了。

 Step 8. ActivityManagerService.realStartServiceLocked；这个函数执行了两个操作，一个是操作是调用app.thread.scheduleCreateService函数来在应用程序进程内部启动CounterService，这个操作会导致CounterService的onCreate函数被调用；另一个操作是调用requestServiceBindingsLocked函数来向CounterService要一个Binder对象，这个操作会导致CounterService的onBind函数被调用

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
		implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
	......

	private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
			ProcessRecord app) throws RemoteException {
		......
		r.app = app;
		......

		app.services.add(r);
		......

		try {
			......
			app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo);
			......
		} finally {
			......
		}

		requestServiceBindingsLocked(r);

		......
	}

	......
}

这里，我们先沿着app.thread.scheduleCreateService这个路径分析下去，然后再回过头来分析requestServiceBindingsLocked的调用过程。这里的app.thread是一个Binder对象的远程接口，类型为ApplicationThreadProxy。每一个Android应用程序进程里面都有一个ActivtyThread对象和一个ApplicationThread对象，其中是ApplicationThread对象是ActivityThread对象的一个成员变量，是ActivityThread与ActivityManagerService之间用来执行进程间通信的

Step 9. ApplicationThreadProxy.scheduleCreateService；这里通过Binder驱动程序就进入到ApplicationThread的scheduleCreateService函数去了。

Step 10. ApplicationThread.scheduleCreateService；这里它执行的操作就是调用ActivityThread的queueOrSendMessage函数把一个H.CREATE_SERVICE类型的消息放到ActivityThread的消息队列中去。

Step 11. ActivityThread.queueOrSendMessage；这个消息最终是通过mH.sendMessage发送出去的，这里的mH是一个在ActivityThread内部定义的一个类，继承于Hanlder类，用于处理消息的

Step 12. H.sendMessage；由于H类继承于Handler类，因此，这里实际执行的Handler.sendMessage函数，调用了这个函数之后，这个消息就真正地进入到ActivityThread的消息队列去了，最终这个消息由H.handleMessage函数来处理， 这个消息最终由ActivityThread的handleCreateService函数来处理。

Step 13. ActivityThread.handleCreateService；这个函数的工作就是把CounterService类加载到内存中来，然后调用它的onCreate函数。

Step 14. CounterService.onCreate；这样，CounterService就启动起来了。

 至此，应用程序绑定服务过程中的第一步MainActivity.bindService->CounterService.onCreate就完成了。

这一步完成之后，我们还要回到Step  8中去，执行下一个操作，即调用ActivityManagerService.requestServiceBindingsLocked函数，这个调用是用来执行CounterService的onBind函数的。

Step 15. ActivityManagerService.requestServiceBindingsLocked。 这里的参数r就是我们在前面的Step 6中创建的ServiceRecord了，它代表刚才已经启动了的CounterService。函数requestServiceBindingsLocked调用了requestServiceBindingLocked函数来处理绑定服务的操作，而函数requestServiceBindingLocked又调用了app.thread.scheduleBindService函数执行操作，前面我们已经介绍过app.thread，它是一个Binder对象的远程接口，类型是ApplicationThreadProxy。

Step 16. ApplicationThreadProxy.scheduleBindService；Binder驱动程序就进入到ApplicationThread的scheduleBindService函数去了。

Step 17. ApplicationThread.scheduleBindService；这里像上面的Step 11一样，调用ActivityThread.queueOrSendMessage函数来发送消息。

        Step 18. ActivityThread.queueOrSendMessage； 参考上面的Step 11，不过这里的消息类型是H.BIND_SERVICE。

        Step 19. H.sendMessage；参考上面的Step 12，不过这里最终在H.handleMessage函数中，要处理的消息类型是H.BIND_SERVICE：这里调用ActivityThread.handleBindService函数来进一步处理

Step 20. ActivityThread.handleBindService； 在前面的Step 13执行ActivityThread.handleCreateService函数中，已经将这个CounterService实例保存在mServices中，因此，这里首先通过data.token值将它取回来，保存在本地变量s中，接着执行了两个操作，一个操作是调用s.onBind，即CounterService.onBind获得一个Binder对象，另一个操作就是把这个Binder对象传递给ActivityManagerService。

我们先看CounterService.onBind操作，然后再回到ActivityThread.handleBindService函数中来。

 Step 21. CounterService.onBind；（CounterService，自定义的Service类，onBind是它的函数），onBind函数返回一个是CounterBinder类型的Binder对象。

至此，应用程序绑定服务过程中的第二步CounterService.onBind就完成了。

回到ActivityThread.handleBindService函数中，获得了这个CounterBinder对象后，就调用ActivityManagerProxy.publishService来通知MainActivity，CounterService已经连接好了。

Step 22. ActivityManagerProxy.publishService；这里通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService的publishService函数中去了。

 Step 23. ActivityManagerService.publishService；这里传进来的参数token是一个ServiceRecord对象，它是在上面的Step 6中创建的，代表CounterService这个Service。在Step 6中，我们曾经把一个ConnectionRecord放在ServiceRecord.connections列表中，因此，这里可以从r.connections中将这个ConnectionRecord取出来。

每一个ConnectionRecord里面都有一个成员变量conn，它的类型是IServiceConnection，是一个Binder对象的远程接口，这个Binder对象又是什么呢？这就是我们在Step 4中创建的LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection对象了。因此，这里执行c.conn.connected函数后就会进入到LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection.connected函数中去了。

Step 24. InnerConnection.connected；  这里它将操作转发给ServiceDispatcher.connected函数。

Step 25. ServiceDispatcher.connected；我们在前面Step 4中说到，这里的mActivityThread是一个Handler实例，它是通过ActivityThread.getHandler函数得到的，因此，调用它的post函数后，就会把一个消息放到ActivityThread的消息队列中去了。

 Step 26. H.post；由于H类继承于Handler类，因此，这里实际执行的Handler.post函数，这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件，这里我们就不看了，有兴趣的读者可以自己研究一下，调用了这个函数之后，这个消息就真正地进入到ActivityThread的消息队列去了，与sendMessage把消息放在消息队列不一样的地方是，post方式发送的消息不是由这个Handler的handleMessage函数来处理的，而是由post的参数Runnable的run函数来处理的。这里传给post的参数是一个RunConnection类型的参数，它继承了Runnable类，因此，最终会调用RunConnection.run函数来处理这个消息。

Step 27. RunConnection.run；执行ServiceDispatcher.doConnected函数来进一步操作了。

Step 28. ServiceDispatcher.doConnected；这里主要就是执行成员变量mConnection的onServiceConnected函数，这里的mConnection变量的类型的ServiceConnection，它是在前面的Step 4中设置好的，这个ServiceConnection实例是MainActivity类内部创建的，在调用bindService函数时保存在LoadedApk.ServiceDispatcher类中，用它来换取一个IServiceConnection对象，传给ActivityManagerService。

Step 29. ServiceConnection.onServiceConnected； 这里传进来的参数service是一个Binder对象，就是前面在Step 21中从CounterService那里得到的ConterBinder对象，因此，这里可以把它强制转换为CounterBinder引用。然后调用它的getService函数

 Step 30. CounterBinder.getService；这里就把CounterService（自定义的Service）接口返回给MainActivity了。

至此，应用程序绑定服务过程中的第四步CounterService.CounterBinder.getService就完成了。

   1. Step 1 -  Step 14，MainActivity调用bindService函数通知ActivityManagerService，它要启动CounterService这个服务，ActivityManagerService于是在MainActivity所在的进程内部把CounterService启动起来，并且调用它的onCreate函数；

        2. Step 15 - Step 21，ActivityManagerService把CounterService启动起来后，继续调用CounterService的onBind函数，要求CounterService返回一个Binder对象给它；

        3. Step 22 - Step 29，ActivityManagerService从CounterService处得到这个Binder对象后，就把它传给MainActivity，即把这个Binder对象作为参数传递给MainActivity内部定义的ServiceConnection对象的onServiceConnected函数；

        4. Step 30，MainActivity内部定义的ServiceConnection对象的onServiceConnected函数在得到这个Binder对象后，就通过它的getService成同函数获得CounterService接口。