Android系统服务调用分析
在Android系统中，framework向应用层提供了很多系统服务，例如InputManager、ActivityManager、WindowManager等，方便的实现软件需求的开发。
一.系统服务使用
一般而言，在使用时，通过以下方式来获取对应的系统服务管理者：
WindowManager mWindowManager;
mWindowManager = (WindowManager) mContext.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
mWindowManager.addView();
即：调用 Context 类的 getSystemService(String name) 方法，通过一步一步调用，该方法的最终实现是在 ContextImpl 类中，通过查看 ContextImpl 的源码，发现对应的实现如下：
public Object getSystemService(String name) {
return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}
从ContextImpl里面的实现来看，会调用到SystemServiceRegistry类里面的getSystemService方法，再进去看一下SystemServiceRegistry.java的内部实现：
public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
SystemServiceRegistry.ServiceFetcher<?> fetcher = (SystemServiceRegistry.ServiceFetcher)SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
}
从以上方法可以看到：从SYSTEM_SERVICE_FETCHERS 中获取对应名称的系统服务管理者提取器，然后从中得到对应的服务器管理者。看一下SYSTEM_SERVICE_FETCHERS：
private static final HashMap<String, SystemServiceRegistry.ServiceFetcher<?>> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS = new HashMap();
SYSTEM_SERVICE_FETCHERS是一个HashMap，存放着String为key，ServiceFetcher为value的键值对：
private static <T> void registerService(String serviceName, Class<T> serviceClass, SystemServiceRegistry.ServiceFetcher<T> serviceFetcher) {
SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
}
在执行registerService方法时，将serviceName对应的serviceFetcher存入HashMap，接着看一下ServiceFetcher的实现：
abstract static class CachedServiceFetcher<T> implements SystemServiceRegistry.ServiceFetcher<T> {
private final int mCacheIndex;
public CachedServiceFetcher() {
mCacheIndex = SystemServiceRegistry.sServiceCacheSize++;
}
public final T getService(ContextImpl ctx) {
final Object[] cache = ctx.mServiceCache;
synchronized(cache) {
Object service = cache[mCacheIndex];
if (service == null) {
try {
service = createService(ctx);
cache[mCacheIndex] = service;
} catch (ServiceNotFoundException e) {
onServiceNotFound(e);
}
}
return (T)service;
}
}
public abstract T createService(ContextImpl ctx) throws ServiceNotFoundException;
}
interface ServiceFetcher<T> {
T getService(ContextImpl var1);
}
从以上可以看到，ServiceFetcher是一个接口，通过CachedServiceFetcher来实现，里面有一个抽象方法createService()需要实现，在getService()方法里面有调用到createService()，接下来看一下系统服务是如何注册的：
二.系统服务注册
要想使用系统服务，肯定是需要系统服务先注册后使用，看一下系统服务是什么时候注册的：
static {
....
registerService("rttmanager", RttManager.class, new SystemServiceRegistry.CachedServiceFetcher<RttManager>() {
public RttManager createService(ContextImpl ctx) throws ServiceNotFoundException {
IBinder b = ServiceManager.getServiceOrThrow("rttmanager");
IRttManager service = android.net.wifi.IRttManager.Stub.asInterface(b);
return new RttManager(ctx.getOuterContext(), service, ConnectivityThread.getInstanceLooper());
}
});
registerService("ethernet", EthernetManager.class, new SystemServiceRegistry.CachedServiceFetcher<EthernetManager>() {
public EthernetManager createService(ContextImpl ctx) throws ServiceNotFoundException {
IBinder b = ServiceManager.getServiceOrThrow("ethernet");
IEthernetManager service = android.net.IEthernetManager.Stub.asInterface(b);
return new EthernetManager(ctx.getOuterContext(), service);
}
});
registerService("window", WindowManager.class, new SystemServiceRegistry.CachedServiceFetcher<WindowManager>() {
public WindowManager createService(ContextImpl ctx) {
return new WindowManagerImpl(ctx);
}
});
}
....
registerService()是在static代码块里面，createService()会返回对应的Manager，那么在getSystemService()内部执行fetcher.getService(ctx)就获取到了manager，在返回前有以下逻辑：
IBinder b = ServiceManager.getServiceOrThrow("ethernet");
IEthernetManager service = android.net.IEthernetManager.Stub.asInterface(b);
先通过ServiceManager获取了“ethernet”对应的IBinder，然后获取到service，最后把service作为参数传递给EthernetManager。看一下EthernetManager的实现：
public class EthernetManager {
private final IEthernetManager mService;
public EthernetManager(Context context, IEthernetManager service) {
mContext = context;
mService = service;
}
public IpConfiguration getConfiguration() {
try {
return mService.getConfiguration();
}
.....
}
public void setConfiguration(IpConfiguration config) {
try {
mService.setConfiguration(config);
}
.....
}
public boolean isAvailable() {
try {
return mService.isAvailable();
}
......
}
public void addListener(Listener listener) {
mListeners.add(listener);
if (mListeners.size() == 1) {
try {
mService.addListener(mServiceListener);
}
......
}
}
public void removeListener(Listener listener) {
mListeners.remove(listener);
if (mListeners.isEmpty()) {
try {
mService.removeListener(mServiceListener);
}
......
}
}
通过以上看到，通过EthernetManager来调用framework接口，其实是通过IEthernetManager来执行的，IEthernetManager是aidl接口，而前面看到，IEthernetManager是通过Stub.asInterface()来获取的，肯定有对应Binder实现，接下来看一下该Binder的实现及Binder是如何暴露出来的：
三.系统服务实现
本文拿EthernetManager来举例，看一下对应的EthernetService的内部逻辑是如何实现的：
public final class EthernetService extends SystemService {
private static final String TAG = "EthernetService";
final EthernetServiceImpl mImpl;
public EthernetService(Context context) {
super(context);
mImpl = new EthernetServiceImpl(context);
}
@Override
public void onStart() {
Log.i(TAG, "Registering service " + Context.ETHERNET_SERVICE);
//公开Binder
publishBinderService(Context.ETHERNET_SERVICE, mImpl);
}
}
在构造方法中创建EthernetServiceImpl()实例，然后在onStart()中执行publishBinderService()，该方法是父类SystemService.java的方法，实现如下：
protected final void publishBinderService(String name, IBinder service) {
publishBinderService(name, service, false);
}
protected final void publishBinderService(String name, IBinder service,
boolean allowIsolated) {
//最终会通过ServiceManager.addService来注册Binder
ServiceManager.addService(name, service, allowIsolated);
}
通过以上可以看到，在EthernetService启动时，会执行publishBinderService()来将EthernetServiceImpl来作为实名的Binder来暴露出来，在publishBinderService()内部会通过ServiceManager.addService()将实名Binder统一给ServiceManager来管理。
public class EthernetServiceImpl extends IEthernetManager.Stub {
//实现IEthernetManager里面的方法
IpConfiguration getConfiguration() {
}
void setConfiguration(in IpConfiguration config) {
}
boolean isAvailable(){
}
void addListener(in IEthernetServiceListener listener){
}
}
EthernetServiceImpl继承IEthernetManager.Stub，来实现IEthernetManager.aidl的方法，供远端的Client来最终调用。
interface IEthernetManager
{
IpConfiguration getConfiguration();
void setConfiguration(in IpConfiguration config);
boolean isAvailable();
void addListener(in IEthernetServiceListener listener);
}
四.系统服务启动
要想获取IEthernetManager的Binder，必须要先把Binder公开出来，该Binder公开是在EthernetService启动后执行的，那么需要有个地方来启动EthernetService，该启动入口是在哪的？在SystemServer.java中：
private void run() {
// Start services.
try {
traceBeginAndSlog("StartServices");
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
SystemServerInitThreadPool.shutdown();
}
......
}
在SystemServer启动的时候，去在main()中调用run()方法，然后在run()中会去启动系统的一些公共service，该service在startOtherServices()中启动的：
private static final String ETHERNET_SERVICE_CLASS ="com.android.server.ethernet.EthernetService";
private void startOtherServices() {
......
//其他service
......
if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_ETHERNET) ||
mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_USB_HOST)) {
traceBeginAndSlog("StartEthernet");
mSystemServiceManager.startService(ETHERNET_SERVICE_CLASS);
traceEnd();
}
....
//其他service
......
}
EthernetService是在startOtherServices()通过SystemServiceManager.startService()去启动的，传入对应的系统服务类名，看一下SystemServiceManager内部startService的实现逻辑：
public SystemService startService(String className) {
final Class<SystemService> serviceClass;
try {
serviceClass = (Class<SystemService>)Class.forName(className);
}
......
return startService(serviceClass);
}
先通过传入的字符串找到对应的类，然后传入类名调用startService()：
public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
try {
final String name = serviceClass.getName();
.......
final T service;
try {
Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
service = constructor.newInstance(mContext);
}
.......
startService(service);
return service;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
}
通过反射找到构造方法，然后通过newInstance()来创造了实例，然后传入该实例调用startService()：
public void startService(@NonNull final SystemService service) {
// Register it.
mServices.add(service);
// Start it.
long time = SystemClock.elapsedRealtime();
try {
service.onStart();
}
......
}
调用service的onStart()方法，即调用了EthernetService的onStart()方法，将Binder暴露出来供调用；注意：SystemService是一个抽象类，不是Service。
简单总结一下：系统服务首先通过SystemServer内部调用SystemServiceManager来进行启动，启动后会将自己注册到ServiceManager作为实名服务，系统服务对应的Manager在SystemServiceRegistry内部注册时就通过ServiceManager来获取到该服务，从而供上层应用使用；当使用系统服务时，首先通过 Context 类的 getSystemService方法获取到服务对应的Manager，Manager会通过对应服务公开的Binder最终与服务进行通信，然后来执行上层的逻辑。
五.系统服务实现及使用流程
1.创建xx.aidl文件，加入系统服务能提供的方法；
2.创建类文件来实现xx.Stub，来实现服务提供的方法；
3.将实现xx.Stub的类对象Binder通过ServiceManager.addService()注册【SystemServer作为入口触发】；
4.创建服务对应的Manager，封装对应服务提供方法的方法来供app调用；
5.SystemServiceProxy通过registerService来注册对应的服务【Manager与对应的服务建立联系】；
6.app通过getSystemService()来获取对应服务的Manager，然后调用方法；
六.其他
系统服务是供上层app来使用的，在rom定制化开发时，如果使用某个服务的应用很多时，比如数据上报，那么可以将数据上报作为一个系统服务来跟后台进行交互；
系统服务暴露对应的门面类Manager供应用来调用，这样的话系统服务只跟Manager打交道就行了，不需要跟所有的应用来维持关系。
