前面我们介绍了Android系统的广播机制,从本质来说,它是一种消息订阅/发布机制,因此,使用这种消息驱动模型的第一步便是订阅消息;而对Android应用程序来说,订阅消息其实就是注册广播接收器,本文将探讨Android应用程序是如何注册广播接收器以及把广播接收器注册到哪里去的。

        在Android的广播机制中,ActivityManagerService扮演着广播中心的角色,负责系统中所有广播的注册和发布操作,因此,Android应用程序注册广播接收器的过程就把是广播接收器注册到ActivityManagerService的过程。Android应用程序是通过调用ContextWrapper类的registerReceiver函数来把广播接收器BroadcastReceiver注册到ActivityManagerService中去的,而ContextWrapper类本身又借助ContextImpl类来注册广播接收器。

        在Android应用程序框架中,Activity和Service类都继承了ContextWrapper类,因此,我们可以在Activity或者Service的子类中调用registerReceiver函数来注册广播接收器。Activity、Service、ContextWrapper和ContextImpl这四个类的关系可以参考前面Android系统在新进程中启动自定义服务过程(startService)的原理分析一文中描述的Activity类图。

        这篇文章还是继续以实例来进行情景分析,所用到的例子便是上一篇文章Android系统中的广播(Broadcast)机制简要介绍和学习计划里面介绍的应用程序了,所以希望读者在继续阅读本文之前,先看看这篇文章;又由于Android应用程序是把广播接器注册到ActivityManagerService中去的,因此,这里又会涉入到Binder进程间通信机制,所以希望读者对Android系统的Binder进程间通信机制有所了解,具体请参考Android进程间通信(IPC)机制Binder简要介绍和学习计划一文。

        开始进入主题了,在Android系统中的广播(Broadcast)机制简要介绍和学习计划一文所介绍的例子中,注册广播接收器的操作是MainActivity发起的,我们先来看看注册过程的序列图:

      在分析这个序列图之前,我们先来看一下MainActivity是如何调用registerReceiver函数来注册广播接收器的:

  1. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {     
  2.     ......   
  3.    
  4.     @Override      
  5.     public void onResume() {     
  6.         super.onResume();     
  7.    
  8.         IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);     
  9.         registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);     
  10.     }    
  11.    
  12.     ......   
  13.    
  14. }   

       MainActivity在onResume函数里,通过其父类ContextWrapper的registerReceiver函数注册了一个BroadcastReceiver实例counterActionReceiver,并且通过IntentFilter实例counterActionFilter告诉ActivityManagerService,它要订阅的广播是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的,这样,ActivityManagerService在收到CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播时,就会分发给counterActionReceiver实例的onReceive函数。

 

        接下来,就开始分析注册过程中的每一个步骤了。

        Step 1. ContextWrapper.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java文件中:

  1. public class ContextWrapper extends Context {   
  2.     Context mBase;   
  3.     ......   
  4.    
  5.     @Override   
  6.     public Intent registerReceiver(   
  7.         BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {   
  8.         return mBase.registerReceiver(receiver, filter);   
  9.     }   
  10.    
  11.     ......   
  12.    
  13. }   

 

        这里的成员变量mBase是一个ContextImpl实例,想知道为什么,可以回过头去看看Android应用程序启动过程源代码分析这篇文章>~<。

 

        Step 2. ContextImpl.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件中:

  1. class ContextImpl extends Context {   
  2.     ......   
  3.    
  4.     @Override   
  5.     public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {   
  6.         return registerReceiver(receiver, filter, nullnull);   
  7.     }   
  8.    
  9.     @Override   
  10.     public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter,   
  11.             String broadcastPermission, Handler scheduler) {   
  12.         return registerReceiverInternal(receiver, filter, broadcastPermission,   
  13.             scheduler, getOuterContext());   
  14.     }   
  15.    
  16.     private Intent registerReceiverInternal(BroadcastReceiver receiver,   
  17.             IntentFilter filter, String broadcastPermission,   
  18.             Handler scheduler, Context context) {   
  19.         IIntentReceiver rd = null;   
  20.         if (receiver != null) {   
  21.             if (mPackageInfo != null && context != null) {   
  22.                 if (scheduler == null) {   
  23.                     scheduler = mMainThread.getHandler();   
  24.                 }   
  25.                 rd = mPackageInfo.getReceiverDispatcher(   
  26.                     receiver, context, scheduler,   
  27.                     mMainThread.getInstrumentation(), true);   
  28.             } else {   
  29.                 ......   
  30.             }   
  31.         }   
  32.         try {   
  33.             return ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(   
  34.                     mMainThread.getApplicationThread(),   
  35.                     rd, filter, broadcastPermission);   
  36.         } catch (RemoteException e) {   
  37.                 return null;   
  38.         }   
  39.     }   
  40.    
  41.     ......   
  42.    
  43. }   

 

        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。

 

        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Hanlder是后面用来分发ActivityManagerService发送过的广播用的。这里的成员变量mMainThread是一个ActivityThread实例,在前面Android应用程序启动过程源代码分析这篇文章也描述过了。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。

        Step 3. ActivityThread.getHandler

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中:

  1. public final class ActivityThread {   
  2.     ......   
  3.    
  4.     final H mH = new H();   
  5.    
  6.     private final class H extends Handler {   
  7.         ......   
  8.    
  9.         public void handleMessage(Message msg) {   
  10.             ......   
  11.    
  12.             switch (msg.what) {   
  13.             ......   
  14.             }   
  15.    
  16.             ......   
  17.         }   
  18.    
  19.         ......   
  20.    
  21.     }   
  22.    
  23.     ......   
  24.    
  25.     final Handler getHandler() {   
  26.         return mH;   
  27.     }   
  28.    
  29.     ......   
  30.    
  31. }   

 

       有了这个Handler之后,就可以分发消息给应用程序处理了。

 

        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。

        Step 4. LoadedApk.getReceiverDispatcher

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java文件中:

  1. final class LoadedApk {   
  2.     ......   
  3.    
  4.     public IIntentReceiver getReceiverDispatcher(BroadcastReceiver r,   
  5.             Context context, Handler handler,   
  6.             Instrumentation instrumentation, boolean registered) {   
  7.         synchronized (mReceivers) {   
  8.             LoadedApk.ReceiverDispatcher rd = null;   
  9.             HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher> map = null;   
  10.             if (registered) {   
  11.                 map = mReceivers.get(context);   
  12.                 if (map != null) {   
  13.                     rd = map.get(r);   
  14.                 }   
  15.             }   
  16.             if (rd == null) {   
  17.                 rd = new ReceiverDispatcher(r, context, handler,   
  18.                     instrumentation, registered);   
  19.                 if (registered) {   
  20.                     if (map == null) {   
  21.                         map = new HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher>();   
  22.                         mReceivers.put(context, map);   
  23.                     }   
  24.                     map.put(r, rd);   
  25.                 }   
  26.             } else {   
  27.                 rd.validate(context, handler);   
  28.             }   
  29.             return rd.getIIntentReceiver();   
  30.         }   
  31.     }   
  32.    
  33.     ......   
  34.    
  35.     static final class ReceiverDispatcher {   
  36.    
  37.         final static class InnerReceiver extends IIntentReceiver.Stub {   
  38.             final WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher> mDispatcher;   
  39.             ......   
  40.    
  41.             InnerReceiver(LoadedApk.ReceiverDispatcher rd, boolean strong) {   
  42.                 mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher>(rd);   
  43.                 ......   
  44.             }   
  45.    
  46.             ......   
  47.         }   
  48.    
  49.         ......   
  50.    
  51.         final IIntentReceiver.Stub mIIntentReceiver;   
  52.         final Handler mActivityThread;   
  53.    
  54.         ......   
  55.    
  56.         ReceiverDispatcher(BroadcastReceiver receiver, Context context,   
  57.                 Handler activityThread, Instrumentation instrumentation,   
  58.                 boolean registered) {   
  59.             ......   
  60.    
  61.             mIIntentReceiver = new InnerReceiver(this, !registered);   
  62.             mActivityThread = activityThread;   
  63.                
  64.             ......   
  65.         }   
  66.    
  67.         ......   
  68.    
  69.         IIntentReceiver getIIntentReceiver() {   
  70.             return mIIntentReceiver;   
  71.         }   
  72.    
  73.     }   
  74.    
  75.     ......   
  76.    
  77. }   

 

 

      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。

        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,以便接收广播。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。

        现在,再回到ContextImpl.registerReceiverInternal函数,在获得了IIntentReceiver类型的Binder对象后,就开始要把它注册到ActivityManagerService中去了。

        Step 5. ActivityManagerProxy.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中:

  1. class ActivityManagerProxy implements IActivityManager   
  2. {   
  3.     ......   
  4.    
  5.     public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,   
  6.             IIntentReceiver receiver,   
  7.             IntentFilter filter, String perm) throws RemoteException   
  8.     {   
  9.         Parcel data = Parcel.obtain();   
  10.         Parcel reply = Parcel.obtain();   
  11.         data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);   
  12.         data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);   
  13.         data.writeStrongBinder(receiver != null ? receiver.asBinder() : null);   
  14.         filter.writeToParcel(data, 0);   
  15.         data.writeString(perm);   
  16.         mRemote.transact(REGISTER_RECEIVER_TRANSACTION, data, reply, 0);   
  17.         reply.readException();   
  18.         Intent intent = null;   
  19.         int haveIntent = reply.readInt();   
  20.         if (haveIntent != 0) {   
  21.             intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(reply);   
  22.         }   
  23.         reply.recycle();   
  24.         data.recycle();   
  25.         return intent;   
  26.     }   
  27.    
  28.     ......   
  29.    
  30. }   

 

         这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService中的registerReceiver函数中去了。

 

         Step 6. ActivityManagerService.registerReceiver

         这个函数实现在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中:

  1. public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative   
  2.         implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {   
  3.     ......   
  4.    
  5.     public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,   
  6.             IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {   
  7.         synchronized(this) {   
  8.             Proce***ecord callerApp = null;   
  9.             if (caller != null) {   
  10.                 callerApp = getRecordForAppLocked(caller);   
  11.                 if (callerApp == null) {   
  12.                     ......   
  13.                 }   
  14.             }   
  15.    
  16.             List allSticky = null;   
  17.    
  18.             // Look for any matching sticky broadcasts...   
  19.             Iterator actions = filter.actionsIterator();   
  20.             if (actions != null) {   
  21.                 while (actions.hasNext()) {   
  22.                     String action = (String)actions.next();   
  23.                     allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);   
  24.                 }   
  25.             } else {   
  26.                 ......   
  27.             }   
  28.    
  29.             // The first sticky in the list is returned directly back to   
  30.             // the client.   
  31.             Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;   
  32.    
  33.             ......   
  34.    
  35.             if (receiver == null) {   
  36.                 return sticky;   
  37.             }   
  38.    
  39.             ReceiverList rl   
  40.                 = (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());   
  41.             if (rl == null) {   
  42.                 rl = new ReceiverList(this, callerApp,   
  43.                     Binder.getCallingPid(),   
  44.                     Binder.getCallingUid(), receiver);   
  45.    
  46.                 if (rl.app != null) {   
  47.                     rl.app.receivers.add(rl);   
  48.                 } else {   
  49.                     ......   
  50.                 }   
  51.                 mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);   
  52.             }   
  53.    
  54.             BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);   
  55.             rl.add(bf);   
  56.             ......   
  57.             mReceiverResolver.addFilter(bf);   
  58.    
  59.             // Enqueue broadcasts for all existing stickies that match   
  60.             // this filter.   
  61.             if (allSticky != null) {   
  62.                 ......   
  63.             }   
  64.    
  65.             return sticky;   
  66.         }   
  67.     }   
  68.    
  69.     ......   
  70.    
  71. }   

 

     函数首先是获得调用registerReceiver函数的应用程序进程记录块:

  1.    Proce***ecord callerApp = null;   
  2.    if (caller != null) {   
  3. callerApp = getRecordForAppLocked(caller);   
  4. if (callerApp == null) {   
  5.     ......   
  6.        }   
  7.    }   

        这里得到的便是上一篇文章Android系统中的广播(Broadcast)机制简要介绍和学习计划里面介绍的应用程序Broadcast的进程记录块了,MainActivity就是在里面启动起来的。

  1.    List allSticky = null;   
  2.    
  3.    // Look for any matching sticky broadcasts...   
  4.    Iterator actions = filter.actionsIterator();   
  5.    if (actions != null) {   
  6. while (actions.hasNext()) {   
  7.     String action = (String)actions.next();   
  8.     allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);   
  9. }   
  10.    } else {   
  11. ......   
  12.    }   
  13.    
  14.    // The first sticky in the list is returned directly back to   
  15.    // the client.   
  16.    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:

  1.    ReceiverList rl   
  2. = (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());   
  3.    if (rl == null) {   
  4. rl = new ReceiverList(this, callerApp,   
  5.     Binder.getCallingPid(),   
  6.     Binder.getCallingUid(), receiver);   
  7.    
  8. if (rl.app != null) {   
  9.     rl.app.receivers.add(rl);   
  10. else {   
  11.     ......   
  12. }   
  13. mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);   
  14.    }   

 

        这里其实就是把广播接收器receiver保存一个ReceiverList列表中,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:

  1. BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);   
  2. rl.add(bf);   
  3. ......   
  4. 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。