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android servicemanager与binder源码分析二 ------ servicem

Anleb / 718人阅读

摘要:也同时可以看到责任链的应用,一个请求从上到下会经过很多层,每层都只处理和自己相关的部分,如果没有则交由下层继续传递,如果有直接返回。因此虽然看着费劲点,但是在此还是要对搞操作系统的以及研究操作系统的人们给予敬意。

承接上篇,serviceManager是怎么被调用的呢?如何为app提供服务支持?怎么衔接的?。这次我打算从最上层开始逐步把脉络屡清楚。
首先,我们在写app的时候需要使用AudioManager这类东西的时候,都要调用context.getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE);获取服务。逐层看下代码:

a.activity的getSystemService:

@Override
    public Object getSystemService(String name) {
        if (getBaseContext() == null) {
            throw new IllegalStateException(
                    "System services not available to Activities before onCreate()");
        }

        if (WINDOW_SERVICE.equals(name)) {
            return mWindowManager;
        } else if (SEARCH_SERVICE.equals(name)) {
            ensureSearchManager();
            return mSearchManager;
        }
        return super.getSystemService(name);
    }

如果是WINDOW_SERVICE或者SEARCH_SERVICE,直接在activity这里就做了处理返回了,否则调用super的同名方法。
b.ContextThemeWrapper的getSystemService:

@Override public Object getSystemService(String name) {
        if (LAYOUT_INFLATER_SERVICE.equals(name)) {
            if (mInflater == null) {
                mInflater = LayoutInflater.from(mBase).cloneInContext(this);
            }
            return mInflater;
        }
        return mBase.getSystemService(name);
    }

如果是LAYOUT_INFLATER_SERVICE,在这里直接返回,否则调用mBase的同名方法。
mBase是Context类型,那么其实就是ContextImpl。看下:

1363    @Override
1364    public Object getSystemService(String name) {
1365        return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
1366    }

SystemServiceRegistry.java:

716    /**
717     * Gets a system service from a given context.
718     */
719    public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
720        ServiceFetcher fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
721        return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
722    }
133    private static final HashMap> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS =
134            new HashMap>();

这么逐层看来,你请求的内容在每层都分别回应自己所关心的,如果不关心,交给父类处理,最后会走到SystemServiceRegistry类中,看定义就明白,使用一个hashmap来存储名字和ServiceFetcher的对应关系。那么看到这里大体应该有个了解了,SystemServiceRegistry来维护注册进去的所有服务,当然是其他层级上不关心的。
也同时可以看到责任链的应用,一个请求从上到下会经过很多层,每层都只处理和自己相关的部分,如果没有则交由下层继续传递,如果有直接返回。这种模式的使用其实已经在很多年前就非常广泛了,比如tcp/ip的封包和解包过程,比如windows下的层级调用,再比如android的ui event相应等都采用了类似的思想。不要较真儿说这里是继承那边是调用链什么的,我觉得还是看整体思想为好,不需要拘泥于具体什么什么模式,什么什么规则。
再继续看SystemServiceRegistry这个类,静态类一个,连构造都隐藏了,但不是单例,直接在static中进行了很多服务的注册:

140    static {
141        registerService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE, AccessibilityManager.class,
142                new CachedServiceFetcher() {
143            @Override
144            public AccessibilityManager createService(ContextImpl ctx) {
145                return AccessibilityManager.getInstance(ctx);
146            }});
147
148        registerService(Context.CAPTIONING_SERVICE, CaptioningManager.class,
149                new CachedServiceFetcher() {
150            @Override
151            public CaptioningManager createService(ContextImpl ctx) {
152                return new CaptioningManager(ctx);
153            }});
154        ......
707    }

这里使用了静态代码块static,在类被加载的时候必然会走这里。
往下看registerService:

732     * Statically registers a system service with the context.
733     * This method must be called during static initialization only.
734     */
735    private static  void registerService(String serviceName, Class serviceClass,
736            ServiceFetcher serviceFetcher) {
737        SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
738        SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
739    }

只是向两个hashmap中填充了名字和class而已。在这里已经实例化了。
简单看下ServiceFetcher:

741    /**
742     * Base interface for classes that fetch services.
743     * These objects must only be created during static initialization.
744     */
745    static abstract interface ServiceFetcher {
746        T getService(ContextImpl ctx);
747    }

只是个包装interface,根据类型不同提供了3种子类供各个服务使用:

749    /**
750     * Override this class when the system service constructor needs a
751     * ContextImpl and should be cached and retained by that context.
752     */
753    static abstract class CachedServiceFetcher implements ServiceFetcher {
754        private final int mCacheIndex;
755
756        public CachedServiceFetcher() {
757            mCacheIndex = sServiceCacheSize++;
758        }
759
760        @Override
761        @SuppressWarnings("unchecked")
762        public final T getService(ContextImpl ctx) {
763            final Object[] cache = ctx.mServiceCache;
764            synchronized (cache) {
765                // Fetch or create the service.
766                Object service = cache[mCacheIndex];
767                if (service == null) {
768                    service = createService(ctx);
769                    cache[mCacheIndex] = service;
770                }
771                return (T)service;
772            }
773        }
774
775        public abstract T createService(ContextImpl ctx);
776    }
777
778    /**
779     * Override this class when the system service does not need a ContextImpl
780     * and should be cached and retained process-wide.
781     */
782    static abstract class StaticServiceFetcher implements ServiceFetcher {
783        private T mCachedInstance;
784
785        @Override
786        public final T getService(ContextImpl unused) {
787            synchronized (StaticServiceFetcher.this) {
788                if (mCachedInstance == null) {
789                    mCachedInstance = createService();
790                }
791                return mCachedInstance;
792            }
793        }
794
795        public abstract T createService();
796    }
797
798    /**
799     * Like StaticServiceFetcher, creates only one instance of the service per process, but when
800     * creating the service for the first time, passes it the outer context of the creating
801     * component.
802     *
803     * TODO: Is this safe in the case where multiple applications share the same process?
804     * TODO: Delete this once its only user (ConnectivityManager) is known to work well in the
805     * case where multiple application components each have their own ConnectivityManager object.
806     */
807    static abstract class StaticOuterContextServiceFetcher implements ServiceFetcher {
808        private T mCachedInstance;
809
810        @Override
811        public final T getService(ContextImpl ctx) {
812            synchronized (StaticOuterContextServiceFetcher.this) {
813                if (mCachedInstance == null) {
814                    mCachedInstance = createService(ctx.getOuterContext());
815                }
816                return mCachedInstance;
817            }
818        }
819
820        public abstract T createService(Context applicationContext);
821    }
822
823}

暂时不深究到底这3种是什么用途,不过都可看到getService内部会走到createService(ctx);中,而这个抽象方法是必须被实现的。然后在static代码块中注册服务的时候都要有选择的去根据这3种类型实现ServiceFetcher,实现createService。那么无论这个服务是单例非单例,或者在创建的时候需要做什么事情,都可以在这个createService中来进行。那么这3类里面又使用了惰性加载,如果缓存有或者单例有就不用走createService,没有的时候就走。
回过头来看,getService最终返回的是一个注册过的服务的实例化对象。
说了这么半天,跟servicemanager有什么关系?其实在于getService的实现上。以AudioManager为例 /frameworks/base/media/java/android/media/AudioManager.java:

655    private static IAudioService getService()
656    {
657        if (sService != null) {
658            return sService;
659        }
660        IBinder b = ServiceManager.getService(Context.AUDIO_SERVICE);
661        sService = IAudioService.Stub.asInterface(b);
662        return sService;
663    }

看到了吧,这里已经开始对ServiceManager的使用了,并且是通过binder来得到的。那么结合之前的分析,ServiceManager是在一个独立的进程中的,那么其他进程要是想通过它拿到Service等操作,就需要借助Binder这个跨进程的通讯方式。再往下看:
/frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManager.java:

43    /**
44     * Returns a reference to a service with the given name.
45     *
46     * @param name the name of the service to get
47     * @return a reference to the service, or null if the service doesn"t exist
48     */
49    public static IBinder getService(String name) {
50        try {
51            IBinder service = sCache.get(name);
52            if (service != null) {
53                return service;
54            } else {
55                return getIServiceManager().getService(name);
56            }
57        } catch (RemoteException e) {
58            Log.e(TAG, "error in getService", e);
59        }
60        return null;
61    }

简单说:先从缓存中拿,如果没有通过getIServiceManager()去拿,看getIServiceManager:

33    private static IServiceManager getIServiceManager() {
34        if (sServiceManager != null) {
35            return sServiceManager;
36        }
37
38        // Find the service manager
39        sServiceManager = ServiceManagerNative.asInterface(BinderInternal.getContextObject());
40        return sServiceManager;
41    }

单例,然后调用到ServiceManagerNative.asInterface,继续看:
/frameworks/base/core/java/android/os/ServiceManagerNative.java:

33    static public IServiceManager asInterface(IBinder obj)
34    {
35        if (obj == null) {
36            return null;
37        }
38        IServiceManager in =
39            (IServiceManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
40        if (in != null) {
41            return in;
42        }
43
44        return new ServiceManagerProxy(obj);
45    }

通过IBinder对象去查询本地接口,如果没查到需要帮助,就建立一个ServiceManagerProxy。这个代理对象是这样的:

109class ServiceManagerProxy implements IServiceManager {
110    public ServiceManagerProxy(IBinder remote) {
111        mRemote = remote;
112    }
113
114    public IBinder asBinder() {
115        return mRemote;
116    }
117
118    public IBinder getService(String name) throws RemoteException {
119        Parcel data = Parcel.obtain();
120        Parcel reply = Parcel.obtain();
121        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
122        data.writeString(name);
123        mRemote.transact(GET_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
124        IBinder binder = reply.readStrongBinder();
125        reply.recycle();
126        data.recycle();
127        return binder;
128    }
129
130    public IBinder checkService(String name) throws RemoteException {
131        Parcel data = Parcel.obtain();
132        Parcel reply = Parcel.obtain();
133        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
134        data.writeString(name);
135        mRemote.transact(CHECK_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
136        IBinder binder = reply.readStrongBinder();
137        reply.recycle();
138        data.recycle();
139        return binder;
140    }
141
142    public void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated)
143            throws RemoteException {
144        Parcel data = Parcel.obtain();
145        Parcel reply = Parcel.obtain();
146        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
147        data.writeString(name);
148        data.writeStrongBinder(service);
149        data.writeInt(allowIsolated ? 1 : 0);
150        mRemote.transact(ADD_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);
151        reply.recycle();
152        data.recycle();
153    }
154
155    public String[] listServices() throws RemoteException {
156        ArrayList services = new ArrayList();
157        int n = 0;
158        while (true) {
159            Parcel data = Parcel.obtain();
160            Parcel reply = Parcel.obtain();
161            data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
162            data.writeInt(n);
163            n++;
164            try {
165                boolean res = mRemote.transact(LIST_SERVICES_TRANSACTION, data, reply, 0);
166                if (!res) {
167                    break;
168                }
169            } catch (RuntimeException e) {
170                // The result code that is returned by the C++ code can
171                // cause the call to throw an exception back instead of
172                // returning a nice result...  so eat it here and go on.
173                break;
174            }
175            services.add(reply.readString());
176            reply.recycle();
177            data.recycle();
178        }
179        String[] array = new String[services.size()];
180        services.toArray(array);
181        return array;
182    }
183
184    public void setPermissionController(IPermissionController controller)
185            throws RemoteException {
186        Parcel data = Parcel.obtain();
187        Parcel reply = Parcel.obtain();
188        data.writeInterfaceToken(IServiceManager.descriptor);
189        data.writeStrongBinder(controller.asBinder());
190        mRemote.transact(SET_PERMISSION_CONTROLLER_TRANSACTION, data, reply, 0);
191        reply.recycle();
192        data.recycle();
193    }
194
195    private IBinder mRemote;
196}

至此,已经开始进入binder的跨进程部分,可以看到其中的getService函数是怎么运作的:
1.建立2个Parcel数据data和reply,一个是入口数据,一个是出口数据;
2.data中写入要获取的service的name;
3.关键:走mRemote的transact函数;
4.读取出口数据;
5.回收资源,返回读取到的binder对象;

够晕吧,这一通调用,但是这部分没办法,实在不好层级总结,只能是一口气跟着调用走下来,然后回过头再看。上面那么多步骤的调用都是为了这最后一步做准备,那么为什么要分为这么多层次呢?任何一个操作系统都是非常复杂的,每个地方都要考虑到很多的扩展性及健壮性,随时可以在某个版本或补丁上去除或扩展出一些内容来。也为了利于多人协作,那么分层的调用能够保证在每一个层级上都有可扩展的余地,再进行修改的时候不至于要动很多代码,动的越少就越不容易出错。因此虽然看着费劲点,但是在此还是要对搞操作系统的以及研究操作系统的人们给予敬意。

最后总结一下,这篇主要说的是从应用层开始与servicemanager衔接的过程,是怎么将servicemanager应用起来的。写这篇的原因也是发现网上这部分的衔接的资料较少,我觉得梳理一下还是有助于理解系统的机制的,难点并不多,只是帮助理解系统的机制,作为参考吧。顺便再说下,如果你的兴趣在于底层,那么不看此文也罢,不过我的建议是不仅要了解各个环节的运作机制,还要在一个更高的角度去看待每个环节的衔接过程,否则可能你费劲心血在底层做了各种优化后发现效率还是上不来,那么往往问题出在衔接过程。当然这么庞大复杂的系统不可能是一个人写的,每个人的能力也各有差别,瓶颈总会有的,但是如果你站的够高,那么架构的角度去理解每个细节及衔接,就能够找出问题所在。不是吗?总之都是个人愚见而已,各位海涵。

下面该说binder的远程通讯机制内部的内容了,下一篇文我会继续的。

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