android java服务,Android进阶学习必会：Java Binder中的系统服务
前言
這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是Android進(jìn)階學(xué)習(xí)必須掌握的知識(shí)點(diǎn)之一，也是高階Android架構(gòu)師經(jīng)常問到的點(diǎn)。在這里分想給大家，希望對(duì)大家的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。喜歡本文的記得點(diǎn)贊關(guān)注哦~
在前面的Android Binder原理(三)系統(tǒng)服務(wù)的注冊(cè)過程這篇文章中，我介紹的是Native Binder中的系統(tǒng)服務(wù)的注冊(cè)過程，這一過程的核心是ServiceManager，而在Java Binder中，也有一個(gè)ServiceManager，只不過這個(gè)ServiceManager是Java文件。
既然要將系統(tǒng)服務(wù)注冊(cè)到ServiceManager，那么需要選擇一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)為例，這里以常見的AMS為例。
1.將AMS注冊(cè)到ServiceManager
在AMS的setSystemProcess方法中，會(huì)調(diào)用ServiceManager的addService方法，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public void setSystemProcess() {
try {
ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, /* allowIsolated= */ true,
DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PRIORITY_NORMAL | DUMP_FLAG_PROTO);//1
....
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to find android system package", e);
}
...
}
注釋1處的Context.ACTIVITY_SERVICE的值為"activity"，作用就是將AMS注冊(cè)到ServiceManager中。接著來看
ServiceManager的addService方法。
frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java
public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated,
int dumpPriority) {
try {
getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority);
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "error in addService", e);
}
}
主要分析getIServiceManager方法返回的是什么，代碼如下所示。
frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java
private static IServiceManager getIServiceManager() {
if (sServiceManager != null) {
return sServiceManager;
}
sServiceManager = ServiceManagerNative
.asInterface(Binder.allowBlocking(BinderInternal.getContextObject()));
return sServiceManager;
}
講到這里，已經(jīng)積累了幾個(gè)點(diǎn)需要分析，分別是：
BinderInternal.getContextObject()
ServiceManagerNative.asInterface()
getIServiceManager().addService()
現(xiàn)在我們來各個(gè)擊破它們。
1.1 BinderInternal.getContextObject()
Binder.allowBlocking的作用是將BinderProxy的sWarnOnBlocking值置為false。主要來分析BinderInternal.getContextObject()做了什么，這個(gè)方法是一個(gè)Native方法，找到它對(duì)應(yīng)的函數(shù)：
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp
static const JNINativeMethod gBinderInternalMethods[] = {
{ "getContextObject", "()Landroid/os/IBinder;", (void*)android_os_BinderInternal_getContextObject },
...
};
對(duì)應(yīng)的函數(shù)為android_os_BinderInternal_getContextObject：
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp
static jobject android_os_BinderInternal_getContextObject(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
sp b = ProcessState::self()->getContextObject(NULL);//1
return javaObjectForIBinder(env, b);
}
ProcessState::self()的作用是創(chuàng)建ProcessState，注釋1處最終返回的是BpBinder，不理解的可以查看Android Binder原理(二)ServiceManager中的Binder機(jī)制這篇文章。
BpBinder是Native Binder中的Client端，這說明Java層的ServiceManager需要Native層的BpBinder，但是這個(gè)BpBinder在Java層是無法直接使用，那么就需要傳入javaObjectForIBinder函數(shù)來做處理，其內(nèi)部會(huì)創(chuàng)建一個(gè)BinderProxy對(duì)象，這樣我們得知 BinderInternal.getContextObject()最終得到的是BinderProxy。
在Android Binder原理(六)Java Binder的初始化這篇文章我們講過，BinderProxy是Java Binder的客戶端的代表。
需要注意的一點(diǎn)是，這個(gè)傳入的BpBinder會(huì)保存到BinderProxy的成員變量mObject中，后續(xù)會(huì)再次提到這個(gè)點(diǎn)。
1.2 ServiceManagerNative.asInterface()
說到asInterface方法，在Native Binder中也有一個(gè)asInterface函數(shù)。在Android Binder原理(二)ServiceManager中的Binder機(jī)制這篇文章中講過IServiceManager的asInterface函數(shù)，它的作用是用BpBinder做為參數(shù)創(chuàng)建BpServiceManager。那么在Java Binder中的asInterface方法的作用又是什么？
frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java
static public IServiceManager asInterface(IBinder obj)
{
if (obj == null) {
return null;
}
IServiceManager in =
(IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ServiceManagerProxy(obj);
}
根據(jù)1.1小節(jié)，我們得知obj的值為BinderProxy，那么asInterface方法的作用就是用BinderProxy作為參數(shù)創(chuàng)建ServiceManagerProxy。
BinderProxy和BpBinder分別在Jave Binder和Native Binder作為客戶端的代表，BpServiceManager通過BpBinder來實(shí)現(xiàn)通信，同樣的，ServiceManagerProxy也會(huì)將業(yè)務(wù)的請(qǐng)求交給BinderProxy來處理。
分析到這里，那么：
sServiceManager = ServiceManagerNative
.asInterface(Binder.allowBlocking(BinderInternal.getContextObject()));
可以理解為：
sServiceManager = new ServiceManagerProxy(BinderProxy);
}
1.3 getIServiceManager().addService()
根據(jù)1.2節(jié)的講解，getIServiceManager()返回的是ServiceManagerProxy，ServiceManagerProxy是ServiceManagerNative的內(nèi)部類，它實(shí)現(xiàn)了IServiceManager接口。
來查看ServiceManagerProxy的addService方法，
frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java::ServiceManagerProxy
public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated, int dumpPriority)
throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
data.writeString(name);
data.writeStrongBinder(service);//1
data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0);
data.writeInt(dumpPriority);
mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);//2
reply.recycle();
data.recycle();
}
注釋1處的data.writeStrongBinder很關(guān)鍵，后續(xù)會(huì)進(jìn)行分析。這里又看到了Parcel，它是一個(gè)數(shù)據(jù)包裝器，將請(qǐng)求數(shù)據(jù)寫入到Parcel類型的對(duì)象data中，通過注釋1處的mRemote.transact發(fā)送出去，mRemote實(shí)際上是BinderProxy，BinderProxy.transact是native函數(shù)，實(shí)現(xiàn)的函數(shù)如下所示。
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp
static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
jint code, jobject dataObj, jobject replyObj, jint flags) // throws RemoteException
{
if (dataObj == NULL) {
jniThrowNullPointerException(env, NULL);
return JNI_FALSE;
}
Parcel* data = parcelForJavaObject(env, dataObj);//1
if (data == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
Parcel* reply = parcelForJavaObject(env, replyObj);//2
if (reply == NULL && replyObj != NULL) {
return JNI_FALSE;
}
IBinder* target = getBPNativeData(env, obj)->mObject.get();//3
if (target == NULL) {
jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "Binder has been finalized!");
return JNI_FALSE;
}
...
status_t err = target->transact(code, *data, reply, flags);//4
return JNI_FALSE;
}
注釋1和注釋2處，將Java層的Parcel對(duì)象轉(zhuǎn)化成為Native層的Parcel對(duì)象。在1.1小節(jié)中，我們得知BpBinder會(huì)保存到BinderProxy的成員變量mObject中，因此在注釋3處，從BinderProxy的成員變量mObject中獲取BpBinder。最終會(huì)在注釋4處調(diào)用BpBinder的transact函數(shù)，向Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，可以看出Java Binder是需要Native Binder支持的，最終的目的就是向Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
2.引出JavaBBinder
接著回過頭來分析1.3小節(jié)遺留下來的data.writeStrongBinder(service)，代碼如下所示。
frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java
public final void writeStrongBinder(IBinder ll) {
nativeWriteStrongBinder(mNativePtr, val);
}
nativeWriteStrongBinder是Native方法，實(shí)現(xiàn)的函數(shù)為android_os_Parcel_writeStrongBinder：
frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp
static void android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr, jobject object)
{
Parcel* parcel = reinterpret_cast(nativePtr);
if (parcel != NULL) {
const status_t err = parcel->writeStrongBinder(ibinderForJavaObject(env, object));//1
if (err != NO_ERROR) {
signalExceptionForError(env, clazz, err);
}
}
}
接著查看注釋1處ibinderForJavaObject函數(shù)：
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp
sp ibinderForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj)
{
if (obj == NULL) return NULL;
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderOffsets.mClass)) {//1
JavaBBinderHolder* jbh = (JavaBBinderHolder*)
env->GetLongField(obj, gBinderOffsets.mObject);
return jbh->get(env, obj);//2
}
if (env->IsInstanceOf(obj, gBinderProxyOffsets.mClass)) {
return getBPNativeData(env, obj)->mObject;
}
ALOGW("ibinderForJavaObject: %p is not a Binder object", obj);
return NULL;
}
注釋2處，如果obj是Java層的BinderProxy類，則返回BpBinder。
注釋1處，如果obj是Java層的Binder類，那么先獲取JavaBBinderHolder對(duì)象，然后在注釋2處調(diào)用JavaBBinderHolder的get函數(shù)，代碼如下所示。
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp::JavaBBinderHolder
class JavaBBinderHolder
{
public:
sp get(JNIEnv* env, jobject obj)
{
AutoMutex _l(mLock);
sp b = mBinder.promote();//1
if (b == NULL) {
//obj是一個(gè)Java層Binder對(duì)象
b = new JavaBBinder(env, obj);//2
mBinder = b;
ALOGV("Creating JavaBinder %p (refs %p) for Object %p, weakCount=%" PRId32 "\n",
b.get(), b->getWeakRefs(), obj, b->getWeakRefs()->getWeakCount());
}
return b;
}
sp getExisting()
{
AutoMutex _l(mLock);
return mBinder.promote();
}
private:
Mutex mLock;
wp mBinder;
};
成員變量mBinder是wp類型的弱引用，在注釋1處得到sp類型的強(qiáng)引用b，在注釋2處創(chuàng)建JavaBBinder并賦值給b。那么，JavaBBinderHolder的get函數(shù)返回的是JavaBBinder。
data.writeStrongBinder(service)在本文中等價(jià)于：
data.writeStrongBinder(new JavaBBinder(env，Binder))。
講到這里可以得知ServiceManager.addService()傳入的并不是AMS本身，而是JavaBBinder。
3.解析JavaBBinder
接著來分析JavaBBinder，查看它的構(gòu)造函數(shù)：
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp::JavaBBinderHolder::JavaBBinder
class JavaBBinder : public BBinder
{
public:
JavaBBinder(JNIEnv* env, jobject /* Java Binder */ c)
: mVM(jnienv_to_javavm(env)), mObject(env->NewGlobalRef(object))
{
ALOGV("Creating JavaBBinder %p\n", this);
gNumLocalRefsCreated.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
gcIfManyNewRefs(env);
}
...
可以發(fā)現(xiàn)JavaBBinder繼承了BBinder，那么JavaBBinder的作用是什么呢？當(dāng)Binder驅(qū)動(dòng)得到客戶端的請(qǐng)求，緊接著會(huì)將響應(yīng)發(fā)送給JavaBBinder，這時(shí)會(huì)調(diào)用JavaBBinder的onTransact函數(shù)，代碼如下所示。
frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp::JavaBBinderHolder::JavaBBinder
virtual status_t onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0)
{
JNIEnv* env = javavm_to_jnienv(mVM);
ALOGV("onTransact() on %p calling object %p in env %p vm %p\n", this, mObject, env, mVM);
IPCThreadState* thread_state = IPCThreadState::self();
const int32_t strict_policy_before = thread_state->getStrictModePolicy();
jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact,
code, reinterpret_cast(&data), reinterpret_cast(reply), flags);//1
...
return res != JNI_FALSE ? NO_ERROR : UNKNOWN_TRANSACTION;
}
在注釋1處會(huì)調(diào)用Java層Binder的execTransact函數(shù)：
frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java
private boolean execTransact(int code, long dataObj, long replyObj,
int flags) {
...
try {
if (tracingEnabled) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ALWAYS, getClass().getName() + ":" + code);
}
res = onTransact(code, data, reply, flags);//1
} catch (RemoteException|RuntimeException e) {
...
}
...
return res;
}
關(guān)鍵點(diǎn)是注釋1處的onTransact函數(shù)，AMS實(shí)現(xiàn)了onTransact函數(shù)，從而完成業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。
從這里可有看出，JavaBBinder并沒有實(shí)現(xiàn)什么業(yè)務(wù)，當(dāng)它接收到請(qǐng)求時(shí)，會(huì)調(diào)用Binder類的execTransact函數(shù)，execTransact函數(shù)內(nèi)部又調(diào)用了onTransact函數(shù)，系統(tǒng)服務(wù)會(huì)重寫onTransact函數(shù)來實(shí)現(xiàn)自身的業(yè)務(wù)功能。
4.Java Binder架構(gòu)
Binder架構(gòu)如下圖所示。
Native Binder的部分在此前的文章已經(jīng)講過，這里主要來說說Java Binder部分，從圖中可以看到：
1.Binder是服務(wù)端的代表，JavaBBinder繼承BBinder，JavaBBinder通過mObject變量指向Binder。
2.BinderProxy是客戶端的代表，ServiceManager的addService等方法會(huì)交由ServiceManagerProxy處理。
3.ServiceManagerProxy的成員變量mRemote指向BinderProxy對(duì)象，所以ServiceManagerProxy的addService等方法會(huì)交由BinderProxy來處理。
4.BinderProxy的成員變量mObject指向BpBinder對(duì)象，因此BinderProxy可以通過BpBinder和Binder驅(qū)動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。
最后
千里之行始于足下 。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的android java服务,Android进阶学习必会：Java Binder中的系统服务的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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