Android系统服务的注册方式-1-526互联

一、概述

启动过程有采用过两种不同的方式来注册系统服务：

(1) ServiceManager 的 addService()
(2) SystemServiceManager 的 startService()

其核心都是向 ServiceManager 进程注册 binder 服务，但功能略有不同，下面从源码角度详加说明。

二、SM.addService 方式

这里以 InputManagerService 服务为例, 说明这类服务的启动方式:

inputManager = new InputManagerService(context, null); //先创建服务对象
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager); //[见小节2.1]

2.1 SM.addService

[-> ServiceManager.java]

public static void addService(String name, IBinder service) {
    try {
        //[见小节2.2 和 2.3]
        getIServiceManager().addService(name, service, false);
    } catch (RemoteException e) {
        Log.e(TAG, "error in addService", e);
    }
}

2.2 SM.getIServiceManager

[-> ServiceManager.java]

private static IServiceManager getIServiceManager() {
    if (sServiceManager != null) {
        return sServiceManager;
    }
    //【见2.2.1】
    sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject());
    return sServiceManager;
}

采用了单例模式获取 ServiceManager getIServiceManager() 返回的是 ServiceManagerProxy(简称SMP)对象.

其中 BinderInternal.getContextObject(), 等价于 new BpBinder(0), handle=0 意味着指向的是远程进程 /system/bin/servicemanager中的 ServiceManager 服务.

2.2.1 asInterface

[-> ServiceManagerNative.java]

public abstract class ServiceManagerNative extends Binder implements IServiceManager {

    static public IServiceManager asInterface(IBinder obj) {
        if (obj == null) {
            return null;
        }
        IServiceManager in =
            (IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
        if (in != null) {
            return in;
        }
        //创建ServiceManagerProxy对象[见小节2.2.2]
        return new ServiceManagerProxy(obj);
    }
}

2.2.2 ServiceManagerProxy 创建

[-> ServiceManagerNative.java ::ServiceManagerProxy]

class ServiceManagerProxy implements IServiceManager {
    private IBinder mRemote;
    
    public ServiceManagerProxy(IBinder remote) {
        mRemote = remote;
    }
    ...
}

可见, getIServiceManager() 过程是获取一个用于跟远程 ServiceManager 服务(这个用于管理所有binder服务的大管家)进行通信的binder代理端.

2.3 SMP.addService

[-> ServiceManagerNative.java ::ServiceManagerProxy]

public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated) throws RemoteException {
    Parcel data = Parcel.obtain();
    Parcel reply = Parcel.obtain();
    data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
    data.writeString(name);
    data.writeStrongBinder(service);
    data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0);
    mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
    reply.recycle();
    data.recycle();
}

通过 mRemote 向将 ADD_SERVICE_TRANSACTION 的事件发送给 ServiceManager. 接下来的内容见《Binder系列5—注册服务(addService)》.

三. SSM.startService 方式

通过这种方式启动的服务,有一个特点都必须是继承于 SystemService 对象, 这里以 PowerManagerService 为例来说明:

//[见小节3.1]
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); 
//[见小节3.2]
mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);

3.1 SSM初始化

[-> SystemServiceManager.java]

public class SystemServiceManager {
    private final Context mContext;
    
    //接收lifecycle事件的服务
    private final ArrayList<SystemService> mServices = new ArrayList<SystemService>();
    
    public SystemServiceManager(Context context) {
        mContext = context;
    }
    
}

mSystemServiceManager 只会创建一次，后续其他服务通过该方式启动，直接调用其 startService() 方法即可。

3.2 SSM.startService

[-> SystemServiceManager.java]

public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
    final String name = serviceClass.getName();

    //保证要启动的服务是继承于SystemService,否则抛出异常
    if (!SystemService.class.isAssignableFrom(serviceClass)) {
        throw new RuntimeException(...);
    }
    
    final T service;
    try {
        Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
        //通过反射创建目标服务类的对象
        service = constructor.newInstance(mContext);
    } catch (Exception ex) {
        ...
    }
    //将该服务添加到mServices
    mServices.add(service);

    try {
        //执行服务的onStart过程
        service.onStart();
    } catch (RuntimeException ex) {
        ...
    }
    return service;
}

mSystemServiceManager.startService(xxx.class) 功能主要：

(1) 创建xxx类的对象，执行该对象的构造函数；
(2) 将该对象添加到 mSystemServiceManager 的成员变量 mServices；
(3) 调用该对象的 onStart(); 只有通过SSM这种方式注册的才才会执行这个回调。

看到这并没有看到服务是如何注册到 ServiceManager, 这里继续以 PowerManagerService 为例,其实是在 onStart() 完成.

3.2.1 onStart

[-> PowerManagerService.java]

public void onStart() {
    //[见小节3.2.2]
    publishBinderService(Context.POWER_SERVICE, new BinderService());
    publishLocalService(PowerManagerInternal.class, new LocalService());

    Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
    Watchdog.getInstance().addThread(mHandler);
}

PowerManagerService 定义了一个内部类 BinderService, 继承于 IPowerManager.Stub 服务. 再调用 publishBinderService 来注册服务.

3.2.2 publishBinderService

[-> SystemService.java]

public abstract class SystemService {
    protected final void publishBinderService(String name, IBinder service) {
        publishBinderService(name, service, false);
    }

    protected final void publishBinderService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated) {
        ServiceManager.addService(name, service, allowIsolated);
    }
}

到此可见, 采用该方式真正注册服务的过程,同样也是采用 ServiceManager.addService 方式.

通过这种方式启动的服务, 都是继承于 SystemService 类, 那么这种方式启动的服务有什么特殊之处吗? 答应就是 startBootPhase 的过程:

3.3 SSM.startBootPhase

[–>SystemServiceManager.java]

public void startBootPhase(final int phase) {
    mCurrentPhase = phase;
    final int serviceLen = mServices.size();
    for (int i = 0; i < serviceLen; i++) {
        final SystemService service = mServices.get(i);
        try {
            service.onBootPhase(mCurrentPhase);
        } catch (Exception ex) {
            ...
    }
}

所有通过该方式注册的继承于 SystemService 的服务，都会被添加到 mServices. 该方法会根据当前系统启动到不同的阶段, 则回调所有服务 onBootPhase() 方法

3.3.1 BootPhase

系统开机启动过程, 当执行到 system_server 进程时, 将启动过程划分了几个阶段, 定义在 SystemService.java 文件

public static final int PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY = 100; 
public static final int PHASE_LOCK_SETTINGS_READY = 480;
public static final int PHASE_SYSTEM_SERVICES_READY = 500;
public static final int PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY = 550;
public static final int PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START = 600;
public static final int PHASE_BOOT_COMPLETED = 1000;

这些阶段跟系统服务大致的顺序图,如下:

PHASE_BOOT_COMPLETED=1000，该阶段是发生在 Boot完成和 home应用启动完毕，对于系统服务更倾向于监听该阶段，而非监听广播 ACTION_BOOT_COMPLETED

四、总结

4.1 两种方式的区别

方式1. ServiceManager.addService():

功能：向 ServiceManager 注册该服务.
特点：服务往往直接或间接继承于 Binder 服务；
举例：input, window, package；

方式2. SystemServiceManager.startService:

功能：
(1) 创建服务对象；
(2) 执行该服务的 onStart() 方法；该方法会执行上面的 SM.addService()；
(3) 根据启动到不同的阶段会回调 onBootPhase() 方法；
(4) 另外，还有多用户模式下用户状态的改变也会有回调方法；例如 onStartUser();
特点：服务自身或内部类继承于 SystemService；
举例：power, activity；

两种方式真正注册服务的过程都会调用到 ServiceManager.addService() 方法. 对于方式2多了一个服务对象创建以及根据不同启动阶段采用不同的动作的过程。可以理解为方式2比方式1的功能更丰富。

参考：
Android系统服务的注册方式：http://gityuan.com/2016/10/01/system_service_common/
Binder系列4—获取ServiceManager: http://gityuan.com/2015/11/08/binder-get-sm/
Binder系列5—注册服务(addService)：http://gityuan.com/2015/11/14/binder-add-service/#addservice

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