Service深入分析
上一章我們分析了Android IPC架構,知道了Android服務建構的一些基本理念和原理，本章我們将深入分析Android的服務。Android體系架構中三種意義上服務：
- Native服務
- Android服務
- Init空間的服務，主要是屬性設定，這個ＩＰＣ是利用Ｓｏｃｋｅｔ來完成的，這個我将在另外一章來讨論。
Navite服務，實際上就是指完全在C++空間完成的服務，主要是指系統一開始初始化，通過Init.rc腳本起來的服務，例如Service Manger service,Zygote service,Media service , ril_demon service等。
Android服務是指在JVM空間完成的服務，雖然也要使用Navite上的架構，但是服務主體存在于Android空間。Android是二階段初始（Init2）初始化時建立的服務。
1 Service本質結構
我們還是從Service的根本意義分析入手，服務的本質就是響應用戶端請求。要提供服務，就必須建立接收請求，處理請求，應答客服端的架構。我想在Android Service設計者也會無時不刻把這個服務本質框圖挂在腦海中。從程式的角度，服務一定要存在一個閉合循環架構和請求處理架構
分析清楚服務框就必須弄清楚以下的機制及其構成。
（1）閉合循環結構放置在哪裡？
（2）處理請求是如何分發和管理？
（3）處理架構是如何建立的？
（4）概念架構是如何建立的？
2 Service基本架構分析
Android設計中，Native Service和Android Service采用了同一個閉合循環架構。這個閉合循環架構放置在Native的C++空間中，,[email protected] 和[email protected]兩個類完成了全部工作。
在服務架構中，ProcessState是公用的部分，這個公用部分最主要的架構就是閉合循環架構和接收到從Binder來的請求後的處理架構。我們将服務架構用ProcessSate來表示,簡言之：
（1） addservice
（2） 建立閉合循環處理架構。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
addService(String16("xxx0"), new xxx0Service());
addService(String16("xxx1"), new xxx1Service());
…
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();//閉合循環架構
}
2.1 Native Service
Native Service是在系統Init階段通過Init.rc腳本建立的服務。
首先來看看一個例子[email protected]_mediaserver.cpp的建立過程。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
AudioFlinger::instantiate();
MediaPlayerService::instantiate();
CameraService::instantiate();
AudioPolicyService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
我們将代碼向下展開了一層，更能看到事物的本質。
int main(int argc, char** argv)
{
sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
defaultServiceManager()->addService(String16("media.audio_flinger"), new AudioFlinger());
…
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
（1）服務程序建立了ProcessState對象，并将給對象登記在程序的上下文中。
（2）建立一個新AudioFlinger對象，并将對象登記Service Manager Service中。
（3）開始就收請求，處理請求，應答這個循環閉合架構。
2.2 Android Service
Androids service是系統二階段（Init2）初始化時建立的服務。
Android的所有服務循環架構都是建立[email protected](SystemServer.java）上。在SystemServer.java中看不到循環結構，隻是可以看到建立了init2的實作函數，建立了一大堆服務，并AddService到service Manager。
main() @ com/android/server/SystemServer
{
init1();
}
Init1()是在Native空間實作的（com_andoird_server_systemServer.cpp）。我們一看這個函數就知道了，原來這個閉合循環處理架構在這裡：
init1->system_init() @System_init.cpp
在system_init()我們看到了這個久違的循環閉合管理架構。
{
Call "com/android/server/SystemServer", "init2"
…..
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}
Init2()@SystemServer.java中建立了Android中所有要用到的服務：
Entropy Service
Power Manager
Activity Manager
Telephony Registry
Package Manager
Account Manager
Content Manager
System Content Providers
Battery Service
Hardware Service
Alarm Manager
Init Watchdog
Sensor Service
Window Manager
Bluetooth Service
statusbar
Clipboard Service
Input Method Service
NetStat Service
Connectivity Service
Accessibility Manager
Notification Manager
Mount Service
Device Storage Monitor
Location Manager
Search Service
Checkin Service
Wallpaper Service
Audio Service
Headset Observer
Backup Service
AppWidget Service
3 ProcessState和IPCThreadState
從宏觀來講，PocessState及其IPCThreadState處于IPC與核心打交道包裝層。前面的章節已經提到，下面我将更詳細的分析。有關IPC的c++空間的實作都是從ProcessState這個對象完成的。
我們可以得出如下的結論：不管JVM的Binder做了多麼複雜的操作，最終還是需要利用ProcessState 這個c++空間的對象把資料傳遞給Binder Driver，接收資料也是通過ProcessState這個對象完成，ProcessState是所有Binder IPC必經的通道。
ProcessState放置在全局變量gProcess中，每個程序隻有一個ProcessState對象，負責打開Binder裝置驅動，建立線程池等。而IPCThreadState每個線程有一個，IPCThreadState執行個體登記在Linux線程程的上下文附屬資料中，主要負責Binder資料讀取，寫入和請求處理架構。IPCThreadSate在構造的時候，擷取程序的ProcessSate并記錄在自己的成員變量mProcess中,通過mProcess可以擷取到Binder的句柄。
3.1 ProcessState的生命周期
既然ProcessState是Binder通訊的基礎，那麼Process必須在Binder通訊之前建立。用戶端，服務端都必須建立。由于現在重點讨論服務端，是以重心放置在服務端。在Android體系中有c++空間的服務，JVM空間的服務，這兩類服務在本質上相同的，隻是形式上不同，由于他們都是建立在ＰｒｏｃｅｓｓＳｔａｔｅ這個基礎上，是以在形式上不同就僅僅表現在對OnTransact的回調處理的不同。
Native Service
我們直接可以看到使用sp<ProcessState> proc(ProcessState::self())，建立建立ProcessState，一旦調用ProcessState就建立了，并且這個self将ProcessSate登記在全局變量中。
Android Service
建立Android Service服務system_init @System_init.cpp中我們可以看到相同的結構。有一點不同的是所有的Android Service都運作在一個程序中：systemsever程序。
3.2 Binder Driver包裝 @IPCThreadState
ProcessSate構造的時候，使用open_binder打開/driver/binder，并将句柄記錄在mDriverFD，在ProcessState中并不使用這個句柄，真正使用這個Binder裝置句柄的是IPCThreadState，所有關于Binder的操作放置在IPCThreadState中：
(1)讀取/寫入：talkWithDriver（）@IPCThreadState對ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)進行包裝。
(2)請求處理：executeCommand(...)@ IPCThreadState
(3)循環結構：joinThreadPool()
joinThreadPool()
{
While(1){
talkWithDriver(...)
...
executeCommand(...)
}
}