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  1. Service 的分类
    1. 后台 Service
    2. 绑定 Service
    3. 前台 Service
  2. 为什么要使用 Service
  3. Service 的食用指南
    1. 覆写方法
    2. 声明 Service
    3. 启动 Service
      1. 通过 startService() 启动的 Service
      2. 通过 bindService() 启动的 Service
      3. 启动前台 Service
    4. IntentService
  4. Service 的生命周期
  5. Service 详解
    1. 普通 Service 的启动过程
    2. 绑定 Service 的启动过程
    3. IntentService 原理解析
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在 Android 系统中,四大组件中,Service 的重要性也是不言而喻的,它可以长时间在后台生存,执行一些复杂的或者耗时的工作。即便用户切换到了其他应用,Service 仍将在后台继续运行。此外,组件可通过绑定到 Service 与之进行交互,甚至是执行进程间通信 (IPC)。

Service 的分类

我们一般将 Service 分为三大类:后台 Service 、绑定 Service 和前台 Service 。其中,后台 Service 和绑定 Service 是『不可见 Service』,前台 Service 是『可见 Service』。

后台 Service

后台 Service (Background Service)一般是用来执行一些用户不会直接注意到的操作,比如解压数据包,比如进行网络请求。

需要注意的是,API 26(Android 8.0)之后,如果应用本身没有在前台运行,系统会对后台 可执行的操作增加一些限制。这些限制有两个方面:

  1. 后台 Service 限制。这些限制不适用于前台 Service,因为前台 Service 更容易引起用户注意。

    在后台运行的 Service 会消耗资源,这有可能会造成不良的用户体验,所以 Android 对应用状态进行了区分:前台应用 后台应用。满足下面任意条件,即可视为前台应用:

    • 具有可见的 Activity
    • 具有前台 Service
    • 另一个前台应用已关联到该应用,比如说输入法在应用中弹出,应用正在与屏幕识别和读取功能交互等等。

    如果上面的条件 都不满足 ,应用就会被视为 后台应用

    当应用处于前台时,可以随意创建和运行前台、后台 Service。当进入后台时,会有几分钟的时间,应用仍然可以创建和使用 Service,这个时间一过,应用就会被视为处于 空闲 状态,这时,系统将 停止应用的后台 Service

    但是,大多数情况下,可以使用 JobScheduler 来完成 Service 能完成的操作。对于 JobScheduler 的解析,在
    这篇文章里

  2. 广播限制 。除了一些特殊的例外情况,应用 无法使用 AndroidManifest 注册隐式广播 。但是仍然可以在运行时注册广播,并且可以使用 AndroidManifest 注册 专门针对它们的显式广播。具体的限制如下:

    • 应用 不能在 AndroidManifest 中为隐式广播注册广播接收器 。例如ACTION_PACKAGE_REPLACED 广播。显式广播不受影响。
    • 应用可以使用 Context.registerReceiver() 为任意广播(不管是显式还是隐式)注册接收器。
    • 需要 签名权限的广播不受此限制所限,因为这些广播只会发送到使用相同证书签名的应用,而不是发送到设备上的所有应用。

    同样地,之前使用隐式广播的应用也可以使用 JobScheduler + 动态注册广播接收器 来实现类似的功能。

绑定 Service

当系统组件与 Service 进行绑定时, Service 就处于『绑定状态 』。绑定 Service 会以 C/S 模式提供接口,以便组件与 Service 进行交互、发送请求、接收结果,甚至是跨进程通信(IPC)来执行这些操作。绑定 Service 只会 在与某个系统组件绑定时才会运行。多个组件可同时绑定到该 Service ,全部取消绑定后,该 Service 才会被销毁。

但是,绑定 Service 并不是说不能以正常的方式来运行,一个 Service ,它既可以是启动 Service (以无限期运行),也同时支持绑定,看你要覆写哪种方法了:onStartCommand()是让组件来启动 Service 后会回调的方法,而 onBind() 是以绑定方式启动 Service 后回调的方法。但无论是哪种 Service ,都可以使用 Intent 来启动它。

前台 Service

前台 Service (Foreground Service)可以被用户看到。通常前台 Service 必须在通知栏显示一个通知,比如各种音乐 APP:

即使用户停止与 App 的交互, Service 也依然会继续运行。

为什么要使用 Service

如上所述,使用 Service 有诸多限制,而且还分什么前台后台绑定,用子线程它不香吗?

这里要看使用场景。

Service 是一种即便用户不与它交互,也能一直运行在后台的组件,它默认是运行在主线程上的。因此,Service 适合 执行短期的、不阻塞的、不与用户交互的任务。如果你必须要在主线程之外执行一些操作,比如密集性的网络通信、比如进行大量数据的初始化和解析,那你最好还是选择在 Service 中新建一个线程来做这件事。

Service 的食用指南

覆写方法

使用 Service 的时候,我们必须要自定义一个继承 Service 的类,并覆写下面几种重要的方法:

  • onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId)

    当另一个组件(如 Activity)请求启动 Service 时,一般会通过调用 startService() 来启动,此时,系统会执行 onStartCommand() 方法(具体如何调用的,查看 这一章节 ),如果此时有 Intent 传入,则可以进行一些初始化的工作。通常情况下,这个方法被调用的时候, Service 已经启动了。如果是要覆写该方法的话,那你得使用stopSelf()stopService()来停止 Service 。如果只想提供一个绑定 Service ,则无需覆写此方法。

    你可能会注意到,在覆写时,还有个 onStart() 方法,如果查看源码的话,在 onStartCommand() 中直接调用了 onStart()。该方法在 Android 4.0.3 之后就被废弃了,现在都采用直接覆写onStartCommand() 方法了。

    它的第一个参数是一个 Intent,是启动 Service 时组件传递过来的 Intent,可以用于初始化。这个 Intent 有可能为 null,哪怕你明明传递了非 null 的 Intent。具体原因在下面会讲到。

    它的第二个参数是一个 int 值,是启动 Service 时系统给的额外参数,一般情况下是 0,也有可能是 START_FLAT_REDELIVERY(Intent 之前传递过)和START_FLAG_RETRY(之前的 Intent 没有正确传递过来,重试传递)的 或值

    它的第三个参数也是一个 int 值,叫 startId,它用来唯一标识一次启动请求,会在stopSelfResult(int) 这个方法中用到这个值,用以终止当前 Service。它和 stopService() 是有区别的,stopService()方法一旦被调用,就直接一刀砍死 Service,毫不留情;但 stopSelfResult() 会检查 startId,如果在调用stopSelfResult() 的时候又来了个启动的请求,此时 startId 发生了变化,它就会大喊一声『刀下留人~~~~』,Service 就不会死掉了。

    它的返回值也是一个 int 值,有下面几种选择:

    • START_STICKY:被系统清理后,会保留 Service 的启动状态,但不保留 Intent,系统重启 Service 后会重新调用 onStartCommand() 方法,但如果这期间没有收到任何 Intent,那传入的 Intent 就是 null,需要小心处理。
    • START_STICKY_COMPATIBILITYSTART_STICKY 的兼容版本,但是不能保证 onStartCommand() 会被调用。
    • START_NOT_STICKY:被系统清理后,不保留 Service 状态。
    • START_REDELIVER_INTENT:被系统清理后,会保留 Service 状态,同时会保留 Intent,系统重启 Service 后会重新调用 onStartCommand() 方法,此时会传入之前保留的 Intent。

    默认情况下,onStartCommand()会返回 START_STICKY_COMPATIBILITY 或者START_STICKY

  • onBind(Intent intent)

    当以绑定方式启动 Service 时,系统会调用这个方法(具体如何调用的,查看 这一章节),如果此时有 Intent 传入,则可以进行一些初始化的工作。如果要实现与 Client 端通信,那么这个方法必须要返回一个 IBinder 的接口;如果该 Service 不希望与 Client 端通信,可以直接返回 null。

  • onCreate()

    这一看就是生命周期回调方法。这个方法会在 onStartCommand()onBind()之前被调用。如果 Service 已经在运行了,而再次尝试启动 Service 的话,这个方法 不会再被调用

  • onDestroy()

    生命周期回调方法,在 Service 被销毁之前调用。可以在这里面做一些回收线程、注销 BroadcastReceiver 之类的工作。

    值得注意的是,Service 在 一般情况下不会被销毁 ,如果这个 Service 是前台 Service ,那它 几乎永远不会终止 (运行在某些国产 OS 上除外,说砍就砍没得商量🔪);如果 Service 被绑定到前台 Activity 上,它也 不太可能会终止 ;如果系统在 低内存且必须回收资源以保证前台 Activity 与用户的交互 的情况下终止了 Service ,那么在这种情况缓解时会 立即重启 Service ——当然,要看 onStartCommand() 中你返回了个啥。

声明 Service

如果想要该 Service 可用,必须在 AndroidManifest 中注册这个 Service ,如下:

<manifest ...>
<application ...>
<service android:name=".CustomService" />
application>
manifest>

标签中,还有很多其他的属性可以设置,我们来介绍几个比较重要的。

  • android:name:这是唯一必需的属性,用于 指定 Service 的类名 。在维护代码的过程中,尽量保持这个类名不变,以避免一些用 显式 Intent 启动 Service 的代码碰钉子。

显式 Intent

隐式 Intent 指的是 不指定特定处理者 的 Intent,谁都可以接收和处理;而 显式 Intent 指定了接收者,除了指定的接收者外,任何应用都无法接收和使用这个 Intent,使得应用更加安全。
从 Android 5.0 开始,如果使用隐式 Intent 调用bindService(),就会抛出异常:
java.lang.IllegalArgumentException: Service Intent must be explicit

  • android:enabled:表示系统是否可以实例化该 Service 。默认为 true,表示可以。如果设置了false,可以通过调用PackageManager.setComponentEnabledSetting() 方法动态开启。

  • android:exported:表示 其他的应用能否调用该 Service 或者与之交互。该属性的默认值取决于该 Service 是否包含 Intent Filter。如果没有任何 Filter 则表示 Service 只能通过指定确切的类名来调用,也意味着该 Service 是『应用内部专享』,因为其他的应用不知道它的类名(正常情况下)。在这种情况下,默认值是false;反之如果有任意一个 Filter 则表明 Service 可以供外部使用,这时默认值是true

    另外,要限制这个 Service 的暴露,将该字段设置为 false 并不是唯一的方式。还可以使用权限控制 android:permission 来限制哪些外部应用可以与 Service 交互。下面会讲到。

  • android:permission:组件启动 Service 或绑定到 Service 所必需的权限的名称。如果 startService()bindService()stopService()的调用者 尚未获得此权限 ,那该方法将 不起作用 ,且系统不会将 Intent 对象传送给 Service ,也即无法完成交互。 如果未设置该属性,则系统将会将其设置为 标签中 permission 属性所设置的权限 (注意:不是 标签)。如果两个属性都没设置,则 Service 不受权限保护。

  • android:process:将运行 Service 的进程名称。正常情况下,应用的所有组件都会在为 应用创建的默认进程 中运行。该名称与 应用包名相同 元素的process 属性可为所有组件设置默认进程名称。不过,组件可以使用自己的 process 属性替换默认值,从而将应用散布到多个进程中。

    如果为此属性分配的名称 以冒号 : 开头 ,则系统会 在需要时创建应用专用的新进程 ,并且 Service 会 在该进程中运行 。如果进程名称 以小写字符开头 ,则 Service 将在 使用该名称的全局进程中运行,前提是它拥有相应的权限。如此一来,不同应用中的组件便可共享进程,从而减少资源使用。

启动 Service

启动 Service 有两种方法,上面讲过了,startService()bindService() 方法。我们还是分开来讲。

通过 startService() 启动的 Service

Intent intent = new Intent(this, CustomService.class);
startService(intent);

这种方式启动 Service ,系统将会调用 onStartCommand() 方法。这种 Service 在启动之后,其生命周期将独立于它的启动者 。例如一个 Activity 通过这种方式启动了 Service ,哪怕 Activity 不可见了、甚至被销毁了, Service 也会继续运行。因此,我们应该在 Service 完成工作后,调用它的stopSelf() 来停止运行,或者由其他的组件调用 stopService() 来停止该 Service 。

在调用该方法时,可以传递一个 Intent 对象给 Service , Service 会在 onStartCommand() 中接收到这个 Intent。多次通过这种方式启动,会多次调用到 onStartCommand() 方法。这通常被用来向 Service 传递数据

此处必须再强调一次, Service 启动后,是工作在主线程上的。如果交给 Service 去做一些密集性的、耗时的、阻塞的任务,可能会影响 Activity 的性能。如果要使用 Service 做这些事,你可以在 Service 中新建线程来做这些事。

通过 bindService() 启动的 Service

ServiceConnection conn = new ServiceConnection() {
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName className,
IBinder service) {
LocalBinder binder = (LocalBinder) service;
mService = binder.getService();
mBound = true;
}

@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName arg0) {
mBound = false;
}
}
Intent intent = new Intent(this, CustomService.class);
bindService(intent, conn, Context.BIND_AUTO_CREATE);

组件可以通过上述方式与 Service 进行长期绑定。这种 Service 在一般情况下,不允许组件通过调用 startService() 方法来启动它。它通常只在 为其他应用组件提供服务时 处于活动状态,并不会无限期地在后台运行。

这种启动方式多用在与 Activity 或者其他组件的交互,以及通过进程间通信(IPC)与其他应用产生交互。

一旦绑定,Service 就会启动,如果当前没有任何组件与 Service 是绑定状态,那 Service 就会被系统销毁 ,所以,对于这种 Service ,我们 不必调用 stopSelf() 或者stopService()

上面我们也说过,同一个 Service 可以 同时被多个组件绑定

在以这种方式绑定 Service 时,系统会调用 onBind() 方法,我们需要 自己实现 onBind() 回调方法,返回一个 IBinder 对象,供 Client 来与 Service 进行交互 。多次绑定同一个 Service ,并不会重复调用onBind() 方法,系统会在第一次绑定时生成 IBinder 对象,并对其进行缓存,在之后的绑定中,直接返回这个对象给 Client。

ServiceConnection 会监控与 Service 的连接状态,如上面代码所示,它有两个需要覆写的方法:onServiceConnected()onServiceDisconnected()。前者会传递一个 IBinder 对象进来,Client 这时需要 强转成自己需要的 Binder 对象 ,并可以调用该对象的方法,完成与 Service 的通信。后者则是 与 Service 主动解绑或丢失链接 时的回调。

启动前台 Service

上面的两种 Service 都是『后台 Service 』,换言之,它们不会被用户可见。如果要启动用户可见的『前台 Service 』,需要调用 startForegroundService() 方法。

Intent intent = new Intent(this, CustomService.class);
startForegroundService(intent);

使用这种方法启动 Service ,就意味着 Service 在启动之后,就会 立刻调用它的 startForeground(int, Notification) 方法,用于在通知栏中创建通知。

final int ONGOING_NOTIFICATION_ID = 1;  // 该值不可为 0

Intent notificationIntent = new Intent(this, MainActivity.class);
PendingIntent pendingIntent =
PendingIntent.getActivity(this, 0, notificationIntent, 0);

Notification notification =
new Notification.Builder(this, CHANNEL_DEFAULT_IMPORTANCE)
.setContentTitle(getText(R.string.notification_title))
.setContentText(getText(R.string.notification_message))
.setSmallIcon(R.drawable.icon)
.setContentIntent(pendingIntent)
.setTicker(getText(R.string.ticker_text))
.build();

startForeground(ONGOING_NOTIFICATION_ID, notification);

使用前台 Service 可以变相实现『保活』,因为系统几乎不会考虑将它停止,哪怕内存空间不足。但是这并不代表我们可以滥用前台 Service ,因为每一个 Service 都会消耗系统资源。

如果要移除前台 Service,需要手动调用 stopForeground(bool),参数表示是否要同时移除通知栏的通知。 这个方法不会终止 Service。如果使用了 stopServie() 来终止 Service,那么通知栏中的通知也会随之被移除。

IntentService

IntentService 是 Service 的子类,它包含一个 HandlerThread,这意味着它 并不是在主线程上工作 的,可以将一些具有顺序性的、不需要同时处理的任务交给 IntentService 来处理。

要使用这个类,我们只需要实现它的 onHandleIntent() 方法,该方法会接收每个启动请求中的 Intent,并交给 HandlerThread 去处理。

值得注意的是,使用 IntentService 时,如果你需要重写 onStartCommand() 方法,在处理完自己的工作后,必须要调用 return super.onStartCommand() 方法来返回 ,以保证在onHandleIntent() 中能正确接收到 Intent。

IntentService 在处理完所有请求后会停止 Service ,所以,不必调用 stopSelf() 方法

IntentService 在 API 30 中被废弃了。

Service 的生命周期

盗个官网的图,美滋儿滋儿:

左边是使用 startService()调用的生命周期,右边是 bindService()

可见,Service 的生命周期很简单,与 Activity 相比简直是小巫见格格巫。下面的代码,就可以监控 Service 的所有生命周期:

public class CustomService extends Service {
int startMode; // indicates how to behave if the service is killed
IBinder binder; // interface for clients that bind
boolean allowRebind; // indicates whether onRebind should be used

@Override
public void onCreate() {
// Service 创建时回调
}

@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
// 服务已启动,每一次使用 startService() 启动服务时回调
return mStartMode;
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
// 一个 Client 正在尝试调用 bindService() 绑定该服务
return mBinder;
}
@Override
public boolean onUnbind(Intent intent) {
// 一个 Client 正在尝试调用 unbindService() 与该服务解绑
return mAllowRebind;
}
@Override
public void onRebind(Intent intent) {
// 一个 Client 在解绑后又尝试重新绑定
}
@Override
public void onDestroy() {
// Service 销毁之前回调
}
}

看出来了吗?与 Activity 不一样的地方是,每一个生命周期方法,都不需要调用超类的生命周期方法

Service 详解

好,来到这篇文章最核心最复杂的部分了。我们先提出几个问题,然后带着问题去理解这部分。

Service 是如何启动的?

传递给 Service 的 Intent 是如何交到 Service 手中的?

IntentService 是如何实现的?

我们来逐个解释。

普通 Service 的启动过程

我们都知道,启动 Service 最常用的方法是Context.startService(),我们就从这儿入手,看看 Service 的启动过程是怎样的:

// android.content.Context.java

public abstract ComponentName startService(Intent service);

Service 继承自 ContextWrapper,所以

Context 是一个抽象类,它的主要实现在 ContextImpl 类里:

// android.app.ContextImpl.java

@Override
public ComponentName startService(Intent service) {
warnIfCallingFromSystemProcess(); // 检查当前进程的 uid 是否与 Process.SYSTEM_UID 相等
return startServiceCommon(service, false, mUser);
}

private ComponentName startServiceCommon(Intent service, boolean requireForeground,
UserHandle user) {
try {
validateServiceIntent(service);
service.prepareToLeaveProcess(this);
ComponentName cn = ActivityManager.getService().startService(
mMainThread.getApplicationThread(), service, service.resolveTypeIfNeeded(
getContentResolver()), requireForeground,
getOpPackageName(), user.getIdentifier());
...
return cn;
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}

由上面的代码可以看出,Context 将启动 Service 的任务转交给了 ActivityManager。同时交给 ActivityManager 的,还有当前 App 的主线程。这里可以解释为什么 Service 启动时会默认在主线程执行任务。

有人要杠了:这不明明是 Service 嘛,为啥交给 ActivityManager 来启动?先别杠,我们继续往下深入:

// android.app.ActivityManager.java

public static IActivityManager getService() {
return IActivityManagerSingleton.get();
}

这里使用单例模式返回了 IActivityManager 的 Binder 对象,也即真正的 startService() 工作是在 ActivityManagerService 中完成的。

// com.android.server.ActivityManagerService

public class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stub
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
...
ActiveServices mServices;
...
@Override
public ComponentName startService(IApplicationThread caller, Intent service,
String resolvedType, boolean requireForeground, String callingPackage, int userId)
throws TransactionTooLargeException {
...
// 使用 synchronized 来保证创建 Service 时的线程安全
synchronized(this) {
final int callingPid = Binder.getCallingPid();
final int callingUid = Binder.getCallingUid();
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
ComponentName res;
try {
res = mServices.startServiceLocked(caller, service,
resolvedType, callingPid, callingUid,
requireForeground, callingPackage, userId);
} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
return res;
}
}
...
}

继续看 ActiveServices.startServiceLocked() 方法:

// com.android.server.am.ActiveServices.java

ComponentName startServiceLocked(IApplicationThread caller, Intent service, String resolvedType,
int callingPid, int callingUid, boolean fgRequired, String callingPackage, final int userId)
throws TransactionTooLargeException {
return startServiceLocked(caller, service, resolvedType, callingPid, callingUid, fgRequired,
callingPackage, userId, false);
}

ComponentName startServiceLocked(IApplicationThread caller, Intent service, String resolvedType,
int callingPid, int callingUid, boolean fgRequired, String callingPackage,
final int userId, boolean allowBackgroundActivityStarts)
throws TransactionTooLargeException {
...
// 各种启动前的检查、如 App 是否存在、AndroidManifest 中是否注册、权限是否合理
...
// 将 Intent 包装进了 ServiceRecord 的新实例中
r.pendingStarts.add(new ServiceRecord.StartItem(r, false, r.makeNextStartId(),
service, neededGrants, callingUid));
if (fgRequired) {
// 前台服务启动成功
ServiceState stracker = r.getTracker();
if (stracker != null) {
stracker.setForeground(true, mAm.mProcessStats.getMemFactorLocked(),
r.lastActivity);
}
mAm.mAppOpsService.startOperation(AppOpsManager.getToken(mAm.mAppOpsService),
AppOpsManager.OP_START_FOREGROUND, r.appInfo.uid, r.packageName, true);
}
...
ComponentName cmp = startServiceInnerLocked(smap, service, r, callerFg, addToStarting);
return cmp;
}

ComponentName startServiceInnerLocked(ServiceMap smap, Intent service, ServiceRecord r,
boolean callerFg, boolean addToStarting) throws TransactionTooLargeException {
...
// 记录一次运行,方便系统计算电量与运行时间的关系
synchronized (r.stats.getBatteryStats()) {
r.stats.startRunningLocked();
}
String error = bringUpServiceLocked(r, service.getFlags(), callerFg, false, false);
...
return r.name;
}

private String bringUpServiceLocked(ServiceRecord r, int intentFlags, boolean execInFg,
boolean whileRestarting, boolean permissionsReviewRequired)
throws TransactionTooLargeException {
...
// 还是各种检查

// Service 正在被启动,此时它不能被 force stop
try {
AppGlobals.getPackageManager().setPackageStoppedState(
r.packageName, false, r.userId);
} catch (RemoteException e) {
} catch (IllegalArgumentException e) {
Slog.w(TAG, "Failed trying to unstop package"
+ r.packageName + ":" + e);
}

...
ProcessRecord app;

if (!isolated) {
app = mAm.getProcessRecordLocked(procName, r.appInfo.uid, false);

if (app != null && app.thread != null) {
try {
app.addPackage(r.appInfo.packageName, r.appInfo.longVersionCode, mAm.mProcessStats);
// 这里开始启动服务
realStartServiceLocked(r, app, execInFg);
return null;
} catch (TransactionTooLargeException e) {
throw e;
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Exception when starting service" + r.shortInstanceName, e);
}

// If a dead object exception was thrown -- fall through to
// restart the application.
}
} else {
...
}

...
return null;
}

private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
...
// 好熟悉的一句话,在 AMS 中,也是使用了 ActivityThread 中的 scheduleXXX 来实现的创建 Activity 的功能
app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
mAm.compatibilityInfoForPackage(r.serviceInfo.applicationInfo),
app.getReportedProcState());
...
// 这里开始向 Service 发送 Intent,也即调用 onStartCommand() 方法
sendServiceArgsLocked(r, execInFg, true);
...
}

private final void sendServiceArgsLocked(ServiceRecord r, boolean execInFg,
boolean oomAdjusted) throws TransactionTooLargeException {
...
r.app.thread.scheduleServiceArgs(r, slice);
...
}

可以看到,与 AMS 创建 Activity 的过程很相似,都是通过 ActivityThread 来完成最后的创建工作,之前所有的检查工作,都是为了保证安全性,同时记录一些 Service 的启动信息,以便进行后期管理。

scheduleCreateService()scheduleCreateArgs() 分别向 ActivityThread 中的 Handler 发送了 CREATE_SERVICESERVICE_ARGS事件,并分别调用到 handleCreateService()handleServiceArgs((ServiceArgsData)msg.obj)方法:

// android.app.ActivityThread.java

private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
...
LoadedApk packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
data.info.applicationInfo, data.compatInfo);
Service service = null;
try {
// 利用反射创建 Service 的实例
java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
service = packageInfo.getAppFactory()
.instantiateService(cl, data.info.name, data.intent);
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to instantiate service" + data.info.name
+ ":" + e.toString(), e);
}
}

try {
if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Creating service" + data.info.name);

ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
context.setOuterContext(service);

Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
ActivityManager.getService());

// 调用了 Service 的 onCreate 生命周期方法
service.onCreate();
mServices.put(data.token, service);
try {
ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to create service" + data.info.name
+ ":" + e.toString(), e);
}
}
}

private void handleServiceArgs(ServiceArgsData data) {
Service s = mServices.get(data.token);
if (s != null) {
try {
if (data.args != null) {
data.args.setExtrasClassLoader(s.getClassLoader());
data.args.prepareToEnterProcess();
}
int res;
if (!data.taskRemoved) {
// 调用了 onStartCommand 生命周期方法
res = s.onStartCommand(data.args, data.flags, data.startId);
} else {
s.onTaskRemoved(data.args);
res = Service.START_TASK_REMOVED_COMPLETE;
}

QueuedWork.waitToFinish();

try {
ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_START, data.startId, res);
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(s, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to start service" + s
+ "with" + data.args + ":" + e.toString(), e);
}
}
}
}

至此,Service 完成了创建和 Intent 的传递。我们用一张时序图,来展示整个过程:

绑定 Service 的启动过程

还是从入口方法 Context.bindService() 开始看:

// android.app.ContextImpl.java

@Override
public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn, int flags) {
warnIfCallingFromSystemProcess(); // 检查当前进程的 uid 是不是 Process.SYSTEM_UID
return bindServiceCommon(service, conn, flags, null, mMainThread.getHandler(), null, getUser());
}

private boolean bindServiceCommon(Intent service, ServiceConnection conn, int flags,
String instanceName, Handler handler, Executor executor, UserHandle user) {
...
int res = ActivityManager.getService().bindIsolatedService(
mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(), service,
service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),
sd, flags, instanceName, getOpPackageName(), user.getIdentifier());
...
}

与上面相同,还是来到了 ActivityManagerService 中,省略部分代码:

// com.android.server.ActivityManagerService

public class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stub
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
...
ActiveServices mServices;
...
public int bindIsolatedService(IApplicationThread caller, IBinder token, Intent service,
String resolvedType, IServiceConnection connection, int flags, String instanceName,
String callingPackage, int userId) throws TransactionTooLargeException {
...
synchronized(this) {
return mServices.bindServiceLocked(caller, token, service,
resolvedType, connection, flags, instanceName, callingPackage, userId);
}
}
...
}

这里与普通 Service 不同的是,它没有返回 ComponentName,而是返回了一个 int 值。

// com.android.server.am.ActiveServices.java

int bindServiceLocked(IApplicationThread caller, IBinder token, Intent service,
String resolvedType, final IServiceConnection connection, int flags,
String instanceName, String callingPackage, final int userId)
throws TransactionTooLargeException {
...
// 各种检查
...

// 这里有个很重要的操作。
// 如果在应用的任何组件运行之前,需要让用户检查是否可以给予权限,这时会先计划一个绑定服务,但是并不启用它,
// 然后启动 review Activity,并给它一个 callback,用户交互完成后,再完成服务的绑定工作
if (mAm.getPackageManagerInternalLocked().isPermissionsReviewRequired(
s.packageName, s.userId)) {

permissionsReviewRequired = true;

final ServiceRecord serviceRecord = s;
final Intent serviceIntent = service;

RemoteCallback callback = new RemoteCallback(
new RemoteCallback.OnResultListener() {
@Override
public void onResult(Bundle result) {
synchronized(mAm) {
final long identity = Binder.clearCallingIdentity();
try {
if (!mPendingServices.contains(serviceRecord)) {
return;
}
// If there is still a pending record, then the service
// binding request is still valid, so hook them up. We
// proceed only if the caller cleared the review requirement
// otherwise we unbind because the user didn't approve.
if (!mAm.getPackageManagerInternalLocked()
.isPermissionsReviewRequired(
serviceRecord.packageName,
serviceRecord.userId)) {
try {
// 用户通过了权限验证,则创建 Service 实例
bringUpServiceLocked(serviceRecord,
serviceIntent.getFlags(),
callerFg, false, false);
} catch (RemoteException e) {
/* ignore - local call */
}
} else {
unbindServiceLocked(connection);
}
} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(identity);
}
}
}
});

final Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_REVIEW_PERMISSIONS);
intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
| Intent.FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK
| Intent.FLAG_ACTIVITY_EXCLUDE_FROM_RECENTS);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_PACKAGE_NAME, s.packageName);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_REMOTE_CALLBACK, callback);

mAm.mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mAm.mContext.startActivityAsUser(intent, new UserHandle(userId));
}
});
}

final long origId = Binder.clearCallingIdentity();

try {
...
// 如果这时 Service 还没有被创建,则创建 Service 实例
if ((flags&Context.BIND_AUTO_CREATE) != 0) {
s.lastActivity = SystemClock.uptimeMillis();
if (bringUpServiceLocked(s, service.getFlags(), callerFg, false,
permissionsReviewRequired) != null) {
return 0;
}
}
...
if (s.app != null && b.intent.received) {
// Service 已经在运行了,就可以直接进行 connect
// 此处的 connected 是 IServiceConnection.aidl 中定义的,这个方法由 LoadedApk 来实现,具体查看『关于 Context』一文,此处略过
// 最后会调用到 ServiceConnection.onServiceConnected() 方法,完成了绑定工作
try {
c.conn.connected(s.name, b.intent.binder, false);
} catch (Exception e) {
Slog.w(TAG, "Failure sending service " + s.shortInstanceName
+ " to connection " + c.conn.asBinder()
+ " (in " + c.binding.client.processName + ")", e);
}

// 如果是重新绑定
if (b.intent.apps.size() == 1 && b.intent.doRebind) {
requestServiceBindingLocked(s, b.intent, callerFg, true);
}
// 如果是第一次绑定
} else if (!b.intent.requested) {
requestServiceBindingLocked(s, b.intent, callerFg, false);
}

getServiceMapLocked(s.userId).ensureNotStartingBackgroundLocked(s);

} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}

return 1;
}

private final boolean requestServiceBindingLocked(ServiceRecord r, IntentBindRecord i,
boolean execInFg, boolean rebind) throws TransactionTooLargeException {
...
r.app.thread.scheduleBindService(r, i.intent.getIntent(), rebind,
r.app.getReportedProcState());
...
}

继续交给 ActivityThread 去做这件事,经过发送 BIND_SERVICE 的消息后,来到了 ActivityThread.handleBindService() 方法:

// android.app.ActivityThread

private void handleBindService(BindServiceData data) {
Service s = mServices.get(data.token);

if (s != null) {
try {
data.intent.setExtrasClassLoader(s.getClassLoader());
data.intent.prepareToEnterProcess();
try {
if (!data.rebind) {
// 调用 Servcie 对象的 onBind 生命周期方法
IBinder binder = s.onBind(data.intent);
ActivityManager.getService().publishService(
data.token, data.intent, binder);
} else {
// 调用 Servcie 对象的 onRebind 生命周期方法
s.onRebind(data.intent);
ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
}
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(s, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to bind to service" + s
+ "with" + data.intent + ":" + e.toString(), e);
}
}
}
}

又回到了 ActivityManagerService 中。这里我们看到了两个方法 publishService()serviceDoneExecuting()。追踪下去,发现 publishService() 方法最终还是调用了 LoadedApk.connected() 方法;而 serviceDoneExecuting() 方法并没有,因为这个方法是在 rebind 的情况下才会调用,刚才在 ActiveServices.bindServiceLocked 已经针对 rebind 情况调用过一次 LoadedApk.connected() 了。

至此,绑定 Service 的启动完成。

同样地,我们使用一张时序图来展示一下这个过程:

IntentService 原理解析

IntentService 的特点就不再赘述了,我们直接看它关键的代码,然后再解释它的原理:

public abstract class IntentService extends Service {
// 有自己的 Looper
private volatile Looper mServiceLooper;
// 有自定义的 Handler
private volatile ServiceHandler mServiceHandler;
private String mName;
private boolean mRedelivery;

// 将 Handler 绑定到初始化的线程中
private final class ServiceHandler extends Handler {
public ServiceHandler(Looper looper) {
super(looper);
}

@Override
public void handleMessage(Message msg) {
onHandleIntent((Intent)msg.obj);
stopSelf(msg.arg1);
}
}

// 传入 name 以供内部的 HandlerThread 使用,方便进行调试
public IntentService(String name) {
super();
mName = name;
}

// 设置 intent 是否会被重新传递
//
// 如果设置为 true,onStartCommand() 会返回 Serivce.START_REDELIVER_INTENT,这种情况下,
// 如果 onHandleIntent() 还没有执行完返回,进程就死掉了,这时进程会被重启然后重新传递刚才的 intent。
// 如果之前发送了多个 intent (其他的在等待),只有最近发送的一个能保证被送达(其他的不一定了)。
//
// 如果设置为 false onStartCommand() 会返回 Serivce.START_NOT_STICKY,如果进行死掉,intent 也就随风消散了
//
public void setIntentRedelivery(boolean enabled) {
mRedelivery = enabled;
}

@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
// 新建了一个局部的 HandlerThread,也即不允许外部直接管理这个线程的状态。
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();

mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}

@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}

// 不要重写这个方法
@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
onStart(intent, startId);
return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}

@Override
public void onDestroy() {
mServiceLooper.quit();
}

// 除非你需要绑定这个服务,否则不用重写这个方法
@Override
@Nullable
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}

// 唯一需要重写的的方法,在这里可以处理调用者发送来的数据
@WorkerThread
protected abstract void onHandleIntent(@Nullable Intent intent);
}

可见这个类并不是很神秘:

  1. 继承了 Service 类;
  2. 重写了 onCreate() 方法,并在其中定义了一个局部的 HandlerThread,并不允许外部直接访问;
  3. 定义了一个 ServiceHandler 并与新建的 HandlerThread 绑定;
  4. 重写了 onStart() 方法,在每次启动服务调用到 onStartCommand() 的时候,调用onStart(),并将消息传递给 ServiceHandler;
  5. 定义了一个抽象方法 onHandleIntent(Intent) 供子类使用,用于真正处理请求。

这个类虽然很常用,但是 Google 决定在 Android R(Android 11)中,将会 废弃这个类,原因与最开始提到的『后台操作限制』相同,一个总是在后台运行的服务,必然会造成资源的消耗与浪费。Android 现在大力推宠的是 androidx 中的 WorkManagerJobIntentService,我将会在其他的文章里讲解。

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本文作者:CodingRabbit
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