Android BroadCast registerReceiver的过程分析
Android BroadCast简介
在Android系统中，广播（Broadcast）是在组件之间传播数据（Intent）的一种机制；这些组件甚至是可以位于不同的进程中，这样它就像Binder机制一样，起到进程间通信的作用；
在Android系统中，为什么需要广播机制呢？广播机制，本质上它就是一种组件间的通信方式，如果是两个组件位于不同的进程当中，那么可以用Binder机制来实现，如果两个组件是在同一个进程中
那么它们之间可以用来通信的方式就更多了，这样看来，广播机制似乎是多余的。然而，广播机制却是不可替代的，它和Binder机制不一样的地方在于，广播的发送者和接收者事先是不需要知道对方的存在的，
这样带来的好处便是，系统的各个组件可以松耦合地组织在一起，这样系统就具有高度的可扩展性，容易与其它系统进行集成。
在软件工程中，是非常强调模块之间的高内聚低耦合性的，不然的话，随着系统越来越庞大，就会面临着越来越难维护的风险，最后导致整个项目的失败。Android应用程序的组织方式，
可以说是把这种高内聚低耦合性的思想贯彻得非常透彻，在任何一个Activity中，都可以使用一个简单的Intent，通过startActivity或者startService，
就可以把另外一个Activity或者Service启动起来为它服务，而且它根本上不依赖这个Activity或者Service的实现，只需要知道它的字符串形式的名字即可，而广播机制更绝，它连接收者的名字都不需要知道。
不过话又说回来，广播机制在Android系统中，也不算是什么创新的东西。如果读者了解J2EE或者COM，就会知道，在J2EE中，提供了消息驱动Bean（Message-Driven Bean），
用来实现应用程序各个组件之间的消息传递；而在COM中，提供了连接点（Connection Point）的概念，也是用来在应用程序各个组间间进行消息传递。无论是J2EE中的消息驱动Bean，还是COM中的连接点
，或者Android系统的广播机制，它们的实现机理都是消息发布/订阅模式的事件驱动模型，消息的生产者发布事件，而使用者订阅感兴趣的事件。
我们通过具体的例子来介绍Android系统的广播机制。在这个例子中，有一个Service，它在另外一个线程中实现了一个计数器服务，
每隔一秒钟就自动加1，然后将结果不断地反馈给应用程序中的界面线程，而界面线程中的Activity在得到这个反馈后，就会把结果显示在界面上。为什么要把计数器服务放在另外一个线程中进行呢？
我们可以把这个计数器服务想象成是一个耗时的计算型逻辑，如果放在界面线程中去实现，那么势必就会导致应用程序不能响应界面事件，最后导致应用程序产生ANR（Application Not Responding）问题。
计数器线程为了把加1后的数字源源不断地反馈给界面线程，这时候就可以考虑使用广播机制了。
代码案列
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener
{
private final static String LOG_TAG = "MainActivity";
private Button mBtnStart;
private Button mBtnStop;
private TextView mTvResult;
private ICounterService counterService = null;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mBtnStart = findViewById(R.id.butStart);
mBtnStop = findViewById(R.id.butStop);
mTvResult = findViewById(R.id.tv_result);
mBtnStop.setOnClickListener(this);
mBtnStart.setOnClickListener(this);
Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterServer.class);
bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");
}
@Override
protected void onResume()
{
super.onResume();
IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterServer.BROADCAST_COUNTER_ACTION);
registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
}
@Override
protected void onDestroy()
{
super.onDestroy();
unregisterReceiver(counterActionReceiver);
}
@Override
public void onClick(View view)
{
switch (view.getId())
{
case R.id.butStart:
if(counterService != null) {
counterService.startCounter(0);
mBtnStart.setEnabled(false);
mBtnStop.setEnabled(true);
}
break;
case R.id.butStop:
if(counterService != null) {
counterService.stopCounter();
mBtnStart.setEnabled(true);
mBtnStop.setEnabled(false);
}
break;
}
}
private BroadcastReceiver counterActionReceiver = new BroadcastReceiver(){
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
int counter = intent.getIntExtra(CounterServer.COUNTER_VALUE, 0);
String text = String.valueOf(counter);
mTvResult.setText(text);
Log.i(LOG_TAG, "Receive counter event");
}
};
private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection()
{
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder)
{
//获取到service的接口
counterService = ((CounterServer.MyCounterBinder)iBinder).getCounterService();
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Connected");
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName)
{
counterService = null;
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Disconnected");
}
};
}
public class CounterServer extends Service implements ICounterService
{
private final static String LOG_TAG = "zhy.broadcast.CounterService";
public final static String BROADCAST_COUNTER_ACTION = "zhy.broadcast.COUNTER_ACTION";
public final static String COUNTER_VALUE = "zhy.broadcast.counter.value";
private boolean stop = false;
private final IBinder binder = new MyCounterBinder();
private MyAsyncTask mTask;
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent)
{
return binder;
}
//binder对象，返回接口类型
public class MyCounterBinder extends Binder
{
public ICounterService getCounterService()
{
return CounterServer.this;
}
}
@Override
public void onCreate()
{
super.onCreate();
if(mTask == null)
{
mTask = new MyAsyncTask();
}
}
@Override
public void startCounter(int initVal)
{
mTask.execute(0);
}
@Override
public void stopCounter()
{
stop = true;
}
private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Integer, Integer, Integer>
{
@Override
protected Integer doInBackground(Integer... vals) {
Integer initCounter = vals[0];
stop = false;
while(!stop) {
publishProgress(initCounter);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
initCounter++;
}
return initCounter;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
int counter = values[0];
Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent);
}
@Override
protected void onPostExecute(Integer val) {
int counter = val;
Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent);
}
}
}
public interface ICounterService
{
//开始计数
void startCounter(int initVal);
//停止计数
void stopCounter();
}
运行结果为
ReisterReceiver源码分析
我们在代码中这样的调用 registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
实际调用的地方就是在ContextImpl中
@Override
public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
return registerReceiver(receiver, filter, null, null);
}
@Override
public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter,String broadcastPermission, Handler scheduler) {
return registerReceiverInternal(receiver, getUserId(),filter, broadcastPermission, scheduler, getOuterContext());
}
通过两个函数的中转，最终就进入到ContextImpl.registerReceiverInternal这个函数来了。这里的成员变量mPackageInfo是一个LoadedApk实例，它是用来负责处理广播的接收的，
在后面一篇文章讲到广播的发送时（sendBroadcast），会详细描述。参数broadcastPermission和scheduler都为null，
而参数context是上面的函数通过调用函数getOuterContext得到的，这里它就是指向MainActivity了，因为MainActivity是继承于Context类的，因此，这里用Context类型来引用。
private Intent registerReceiverInternal(BroadcastReceiver receiver, int userId,
IntentFilter filter, String broadcastPermission,
Handler scheduler, Context context) {
IIntentReceiver rd = null;
if (receiver != null) {
if (mPackageInfo != null && context != null) {
if (scheduler == null) {
scheduler = mMainThread.getHandler();
}
rd = mPackageInfo.getReceiverDispatcher(
receiver, context, scheduler,
mMainThread.getInstrumentation(), true);
} else {
if (scheduler == null) {
scheduler = mMainThread.getHandler();
}
rd = new LoadedApk.ReceiverDispatcher(
receiver, context, scheduler, null, true).getIIntentReceiver();
}
}
try {
final Intent intent = ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(
mMainThread.getApplicationThread(), mBasePackageName,
rd, filter, broadcastPermission, userId);
if (intent != null) {
intent.setExtrasClassLoader(getClassLoader());
intent.prepareToEnterProcess();
}
return intent;
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}
由于条件mPackageInfo != null和context != null都成立，而且条件scheduler == null也成立，于是就调用mMainThread.getHandler来获得一个Handler了，这个mMainThread为ActivityThread实例对象
也即是在每一个进程中都会存在的ActivityThread对象，这个Hanlder是后面用来分发ActivityManagerService发送过的广播用的
我们先来看看ActivityThread.getHandler函数的实现，然后再回过头来继续分析ContextImpl.registerReceiverInternal函数。
public final class ActivityThread {
......
final H mH = new H();
private final class H extends Handler {
......
public void handleMessage(Message msg) {
......
switch (msg.what) {
......
}
......
}
......
}
......
final Handler getHandler() {
return mH;
}
......
}
再回到上一步的ContextImpl.registerReceiverInternal函数中，它通过mPackageInfo.getReceiverDispatcher函数获得一个IIntentReceiver接口对象rd，这是一个Binder对象，
接下来会把它传给ActivityManagerService，ActivityManagerService在收到相应的广播时，就是通过这个Binder对象来通知MainActivity来接收的。
我们也是先来看一下mPackageInfo.getReceiverDispatcher函数的实现，然后再回过头来继续分析ContextImpl.registerReceiverInternal函数。
public IIntentReceiver getReceiverDispatcher(BroadcastReceiver r,
Context context, Handler handler,
Instrumentation instrumentation, boolean registered) {
synchronized (mReceivers) {
LoadedApk.ReceiverDispatcher rd = null;
ArrayMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher> map = null;
if (registered) {
map = mReceivers.get(context);
if (map != null) {
rd = map.get(r);
}
}
if (rd == null) {
rd = new ReceiverDispatcher(r, context, handler,
instrumentation, registered);
if (registered) {
if (map == null) {
map = new ArrayMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher>();
mReceivers.put(context, map);
}
map.put(r, rd);
}
} else {
rd.validate(context, handler);
}
rd.mForgotten = false;
return rd.getIIntentReceiver();
}
}
在LoadedApk.getReceiverDispatcher函数中，首先看一下参数r是不是已经有相应的ReceiverDispatcher存在了，如果有，就直接返回了，否则就新建一个ReceiverDispatcher，
并且以r为Key值保在一个HashMap中，而这个HashMap以Context，这里即为MainActivity为Key值保存在LoadedApk的成员变量mReceivers中，这样，只要给定一个Activity和BroadcastReceiver，
就可以查看LoadedApk里面是否已经存在相应的广播接收发布器ReceiverDispatcher了。
ReceiverDispatcher(BroadcastReceiver receiver, Context context,
Handler activityThread, Instrumentation instrumentation,
boolean registered) {
if (activityThread == null) {
throw new NullPointerException("Handler must not be null");
}
mIIntentReceiver = new InnerReceiver(this, !registered);
mReceiver = receiver;
mContext = context;
mActivityThread = activityThread;
mInstrumentation = instrumentation;
mRegistered = registered;
mLocation = new IntentReceiverLeaked(null);
mLocation.fillInStackTrace();
}
在ReceiverDispatcher类的构造函数中，还会把传进来的Handle类型的参数activityThread保存下来，以便后面在分发广播的时候使用。以便接收广播。
final static class InnerReceiver extends IIntentReceiver.Stub {
final WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher> mDispatcher;
final LoadedApk.ReceiverDispatcher mStrongRef;
InnerReceiver(LoadedApk.ReceiverDispatcher rd, boolean strong) {
mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher>(rd);
mStrongRef = strong ? rd : null;
}
.....
IIntentReceiver getIIntentReceiver() {
return mIIntentReceiver;
}
.....
}
在新建广播接收发布器ReceiverDispatcher时，会在构造函数里面创建一个InnerReceiver实例，这是一个Binder对象，实现了IIntentReceiver接口，
可以通过ReceiverDispatcher.getIIntentReceiver函数来获得，获得后就会把它传给ActivityManagerService，
然后继续执行ContextImpl 中的registerReceiverInternal函数的实现，也即到了
try {
final Intent intent = ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(
mMainThread.getApplicationThread(), mBasePackageName,
rd, filter, broadcastPermission, userId);
if (intent != null) {
intent.setExtrasClassLoader(getClassLoader());
intent.prepareToEnterProcess();
}
return intent;
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver()
public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller, String packageName,
IIntentReceiver receiver,
IntentFilter filter, String perm, int userId) throws RemoteException
{
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
data.writeString(packageName);
data.writeStrongBinder(receiver != null ? receiver.asBinder() : null);
filter.writeToParcel(data, 0);
data.writeString(perm);
data.writeInt(userId);
mRemote.transact(REGISTER_RECEIVER_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.readException();
Intent intent = null;
int haveIntent = reply.readInt();
if (haveIntent != 0) {
intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(reply);
}
reply.recycle();
data.recycle();
return intent;
}
这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService中的registerReceiver函数中去了。
ActivityManagerService.registerReceiver
public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {
synchronized(this) {
ProcessRecord callerApp = null;
if (caller != null) {
callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
if (callerApp == null) {
......
}
}
List allSticky = null;
// Look for any matching sticky broadcasts...
Iterator actions = filter.actionsIterator();
if (actions != null) {
while (actions.hasNext()) {
String action = (String)actions.next();
allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
}
} else {
......
}
// The first sticky in the list is returned directly back to
// the client.
Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;
......
if (receiver == null) {
return sticky;
}
ReceiverList rl
= (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());
if (rl == null) {
rl = new ReceiverList(this, callerApp,
Binder.getCallingPid(),
Binder.getCallingUid(), receiver);
if (rl.app != null) {
rl.app.receivers.add(rl);
} else {
......
}
mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
}
BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);
rl.add(bf);
......
mReceiverResolver.addFilter(bf);
// Enqueue broadcasts for all existing stickies that match
// this filter.
if (allSticky != null) {
......
}
return sticky;
}
}
......
}
函数首先是获得调用registerReceiver函数的应用程序进程记录块：,也即是调用着进程的记录块
ProcessRecord callerApp = null;
if (caller != null) {
callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
if (callerApp == null) {
......
}
}
接着执行
List allSticky = null;
// Look for any matching sticky broadcasts...
Iterator actions = filter.actionsIterator();
if (actions != null) {
while (actions.hasNext()) {
String action = (String)actions.next();
allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
}
} else {
......
}
// The first sticky in the list is returned directly back to
// the client.
Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;
这里传进来的filter只有一个action，就是前面描述的CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，这里先通过getStickiesLocked函数查找一下有没有对应的sticky intent列表存在。
什么是Sticky Intent呢？我们在最后一次调用sendStickyBroadcast函数来发送某个Action类型的广播时，系统会把代表这个广播的Intent保存下来，这样，
后来调用registerReceiver来注册相同Action类型的广播接收器，就会得到这个最后发出的广播。这就是为什么叫做Sticky Intent了，这个最后发出的广播虽然被处理完了，
但是仍然被粘住在ActivityManagerService中，以便下一个注册相应Action类型的广播接收器还能继承处理。
这里，假设我们不使用sendStickyBroadcast来发送CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播，于是，这里得到的allSticky和sticky都为null了。
继续往下看，这里传进来的receiver不为null，于是，继续往下执行：
ReceiverList rl = (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder()); //根据receiver获取是否之前已经存在
if (rl == null) { //如果不存在就构建一个ReceiverList，并把他加入到mRegisteredReceivers 中，key以receiver.asBinder()
rl = new ReceiverList(this, callerApp, Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(), receiver);
if (rl.app != null) {
rl.app.receivers.add(rl);
} else {
......
}
mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
ReceiverList列表以receiver为Key值保存在ActivityManagerService的成员变量mRegisteredReceivers中，这些都是为了方便在收到广播时，快速找到对应的广播接收器的。
}
这里其实就是把广播接收器receiver保存一个ReceiverList列表中，他的定义为 final HashMap<IBinder, ReceiverList> mRegisteredReceivers = new HashMap<>();
这个列表的宿主进程是rl.app，这里就是MainActivity所在的进程了，在ActivityManagerService中，
用一个进程记录块来表示这个应用程序进程，它里面有一个列表receivers，专门用来保存这个进程注册的广播接收器。接着，又把这个ReceiverList列表以receiver为Key值
保存在ActivityManagerService的成员变量mRegisteredReceivers中，这些都是为了方便在收到广播时，快速找到对应的广播接收器的。
再往下看：
BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);
rl.add(bf);
......
mReceiverResolver.addFilter(bf);
上面只是把广播接收器receiver保存起来了，但是还没有把它和filter关联起来，这里就创建一个BroadcastFilter来把广播接收器列表rl和filter关联起来，
然后保存在ActivityManagerService中的成员变量mReceiverResolver中去。
这样，广播接收器注册的过程就介绍完了，比较简单，但是工作又比较琐碎，主要就是将广播接收器receiver及其要接收的广播类型filter保存在ActivityManagerService中，
以便以后能够接收到相应的广播并进行处理，在下一篇文章，我们将详细分析这个过程，敬请关注。
RegisterRecevier流程大致为
