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前言

在 Android 里面有各種各樣的廣播，比如電池的使用狀態(tài)，電話的接收和短信的接收都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)廣播，應(yīng)用程序開發(fā)者也可以監(jiān)聽這些廣播并做出程序邏輯的處理;

今天我們就來(lái)分析下廣播的運(yùn)行機(jī)制

一、廣播原理機(jī)制詳解

1、靜態(tài)廣播注冊(cè)流程分析

• 靜態(tài)廣播是通過(guò)PackageManagerService在啟動(dòng)的時(shí)候掃描已安裝的應(yīng)用去注冊(cè)的;
• 在PackageManagerService的構(gòu)造方法中,會(huì)去掃描應(yīng)用安裝目錄,順序是先掃描系統(tǒng)應(yīng)用安裝目錄再掃描第三方應(yīng)用安裝目錄;

PackageManagerService.scanDirLI就是用于掃描目錄的方法:

private void scanDirLI(File dir, int flags, int scanMode, long currentTime) { 
   String[] files = dir.list(); 
   if (files == null) { 
       return; 
   } 
   int i; 
   for (i=0; i<files.length; i++) { 
       File file = new File(dir, files[i]); 
       if (!isPackageFilename(files[i])) { 
           continue; 
       } 
       PackageParser.Package pkg = scanPackageLI(file, 
               flags|PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK, scanMode, currentTime, null); 
       if (pkg == null && (flags & PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM) == 0 && 
               mLastScanError == PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_APK) { 
           file.delete(); 
       } 
   } 
} 
private static final boolean isPackageFilename(String name) { 
   return name != null && name.endsWith(".apk"); 
} 

• 可以看到,它通過(guò)File.list方法列出目錄下的所有后綴為".apk"的文件傳給scanPackageLI去處理;
• 而scanPackageLI(File scanFile,int parseFlags, int scanMode, long currentTime, UserHandle user)內(nèi)部會(huì)調(diào)用它的重載方法;

scanPackageLI(PackageParser.Package pkg,int parseFlags, int scanMode, long currentTime, UserHandle user): 
private PackageParser.Package scanPackageLI(File scanFile,int parseFlags, int scanMode, long currentTime, UserHandle user) { 
  ... 
  final PackageParser.Package pkg = pp.parsePackage(scanFile,scanPath, mMetrics, parseFlags); 
  ... 
  PackageParser.Package scannedPkg = scanPackageLI(pkg, parseFlags, scanMode | SCAN_UPDATE_SIGNATURE, currentTime, user); 
  ... 
} 

在這個(gè)scanPackageLIl里面會(huì)解析Package并且將AndroidManifest.xml中注冊(cè)的BroadcastReceiver保存下來(lái):

... 
N = pkg.receivers.size(); 
r = null; 
for (i=0; i<N; i++) { 
   PackageParser.Activity a = pkg.receivers.get(i); 
   a.info.processName = fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName, 
           a.info.processName, pkg.applicationInfo.uid); 
   mReceivers.addActivity(a, "receiver"); 
   ... 
} 
... 

靜態(tài)廣播的流程:

• 系統(tǒng)應(yīng)用的廣播先于第三方應(yīng)用的廣播注冊(cè);
• 而安裝在同一個(gè)目錄下的應(yīng)用的靜態(tài)廣播的注冊(cè)順序是按照File.list列出來(lái)的apk的順序注冊(cè)的;
• 他們的注冊(cè)順序就決定了它們接收廣播的順序;
• 通過(guò)靜態(tài)廣播的注冊(cè)流程,我們已經(jīng)將靜態(tài)廣播注冊(cè)到了PackageManagerService的mReceivers中;

而我們可以使用PackageManagerService.queryIntentReceivers方法查詢intent對(duì)應(yīng)的靜態(tài)廣播

public List<ResolveInfo> queryIntentReceivers(Intent intent, String resolvedType, int flags, int userId) { 
   if (!sUserManager.exists(userId)) return Collections.emptyList(); 
   ComponentName comp = intent.getComponent(); 
   if (comp == null) { 
       if (intent.getSelector() != null) { 
           intent = intent.getSelector(); 
           comp = intent.getComponent(); 
       } 
   } 
   if (comp != null) { 
       List<ResolveInfo> list = new ArrayList<ResolveInfo>(1); 
       ActivityInfo ai = getReceiverInfo(comp, flags, userId); 
       if (ai != null) { 
           ResolveInfo ri = new ResolveInfo(); 
           ri.activityInfo = ai; 
           list.add(ri); 
       } 
       return list; 
   } 
   synchronized (mPackages) { 
       String pkgName = intent.getPackage(); 
       if (pkgName == null) { 
           return mReceivers.queryIntent(intent, resolvedType, flags, userId); 
       } 
       final PackageParser.Package pkg = mPackages.get(pkgName); 
       if (pkg != null) { 
           return mReceivers.queryIntentForPackage(intent, resolvedType, flags, pkg.receivers, 
                   userId); 
       } 
       return null; 
   } 
} 

2、動(dòng)態(tài)廣播注冊(cè)流程分析

我們調(diào)用Context.registerReceiver最后會(huì)調(diào)到ActivityManagerService.registerReceiver:

public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller, String callerPackage, IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission, int userId) { 
  ... 
  ReceiverList rl = (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder()); 
  ... 
  BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, callerPackage, permission, callingUid, userId); 
  ... 
  mReceiverResolver.addFilter(bf); 
  ... 
} 

所以通過(guò)mReceiverResolver.queryIntent就能獲得intent對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)廣播了;

3、發(fā)送廣播流程分析

ContextImpl.sendBroadcast中會(huì)調(diào)用ActivityManagerNative.getDefault().broadcastIntent()

public void sendBroadcast(Intent intent) { 
    warnIfCallingFromSystemProcess(); 
    String resolvedType = intent.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()); 
    try { 
        intent.prepareToLeaveProcess(); 
        ActivityManagerNative.getDefault().broadcastIntent( 
            mMainThread.getApplicationThread(), intent, resolvedType, null, 
            Activity.RESULT_OK, null, null, null, AppOpsManager.OP_NONE, false, false,getUserId()); 
    } catch (RemoteException e) { 
    } 
} 

實(shí)際是調(diào)用ActivityManagerService.broadcastIntent:

public final int broadcastIntent(IApplicationThread caller, 
        Intent intent, String resolvedType, IIntentReceiver resultTo, 
        int resultCode, String resultData, Bundle map, 
        String requiredPermission, int appOp, boolean serialized, boolean sticky, int userId) { 
    enforceNotIsolatedCaller("broadcastIntent"); 
    synchronized(this) { 
        intent = verifyBroadcastLocked(intent); 
        final ProcessRecord callerApp = getRecordForAppLocked(caller); 
        final int callingPid = Binder.getCallingPid(); 
        final int callingUid = Binder.getCallingUid(); 
        final long origId = Binder.clearCallingIdentity(); 
        int res = broadcastIntentLocked(callerApp, 
                callerApp != null ? callerApp.info.packageName : null, 
                intent, resolvedType, resultTo, 
                resultCode, resultData, map, requiredPermission, appOp, serialized, sticky, 
                callingPid, callingUid, userId); 
        Binder.restoreCallingIdentity(origId); 
        return res; 
    } 
} 

調(diào)用ActivityManagerService.broadcastIntentLocked,而broadcastIntentLocked中的關(guān)鍵代碼如下:

broadcastIntentLocked 
// 靜態(tài)廣播 
List receivers = null; 
// 動(dòng)態(tài)廣播 
List<BroadcastFilter> registeredReceivers = null; 
if ((intent.getFlags()&Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY) 
      == 0) { 
   // 查詢靜態(tài)廣播 
   receivers = collectReceiverComponents(intent, resolvedType, users); 
} 
if (intent.getComponent() == null) { 
   // 查詢動(dòng)態(tài)廣播 
   registeredReceivers = mReceiverResolver.queryIntent(intent, 
           resolvedType, false, userId); 
} 
final boolean replacePending = 
       (intent.getFlags()&Intent.FLAG_RECEIVER_REPLACE_PENDING) != 0; 
int NR = registeredReceivers != null ? registeredReceivers.size() : 0; 
if (!ordered && NR > 0) { 
   final BroadcastQueue queue = broadcastQueueForIntent(intent); 
   BroadcastRecord r = new BroadcastRecord(queue, intent, callerApp, 
           callerPackage, callingPid, callingUid, resolvedType, requiredPermission, 
           appOp, registeredReceivers, resultTo, resultCode, resultData, map, 
           ordered, sticky, false, userId); 
   final boolean replaced = replacePending && queue.replaceParallelBroadcastLocked(r); 
   if (!replaced) { 
       // 發(fā)送動(dòng)態(tài)廣播 
       queue.enqueueParallelBroadcastLocked(r); 
       queue.scheduleBroadcastsLocked(); 
   } 
   registeredReceivers = null; 
   NR = 0; 
} 
... 
if ((receivers != null && receivers.size() > 0) 
    || resultTo != null) { 
   BroadcastQueue queue = broadcastQueueForIntent(intent); 
   BroadcastRecord r = new BroadcastRecord(queue, intent, callerApp, 
           callerPackage, callingPid, callingUid, resolvedType, 
           requiredPermission, appOp, receivers, resultTo, resultCode, 
           resultData, map, ordered, sticky, false, userId); 
   boolean replaced = replacePending && queue.replaceOrderedBroadcastLocked(r); 
   if (!replaced) { 
       // 發(fā)送靜態(tài)廣播 
       queue.enqueueOrderedBroadcastLocked(r); 
       queue.scheduleBroadcastsLocked(); 
   } 
} 

• 動(dòng)態(tài)廣播會(huì)優(yōu)先于靜態(tài)廣播,從上面的代碼我們可以看到;
• 實(shí)際上靜態(tài)廣播靜態(tài)就是從PackageManagerService中查詢的:

private List<ResolveInfo> collectReceiverComponents(Intent intent, String resolvedType, 
            int[] users) { 
    ... 
    List<ResolveInfo> newReceivers = AppGlobals.getPackageManager() 
                        .queryIntentReceivers(intent, resolvedType, STOCK_PM_FLAGS, user); 
    ... 

4、廣播隊(duì)列

• 從ActivityManagerService.broadcastIntentLocked中我們可以看到,實(shí)際上它不是直接將廣播發(fā)送到BroadcastReceiver中;
• 而是將他包裝到BroadcastRecord中,再放進(jìn)BroadcastQueue:

BroadcastQueue queue = broadcastQueueForIntent(intent); 
BroadcastRecord r = new BroadcastRecord(queue, intent, null, 
        null, -1, -1, null, null, AppOpsManager.OP_NONE, receivers, null, 0, 
        null, null, false, true, true, -1); 
queue.enqueueParallelBroadcastLocked(r); 
queue.scheduleBroadcastsLocked(); 
enqueueParallelBroadcastLocked方法用于并發(fā)執(zhí)行廣播的發(fā)送.它很簡(jiǎn)單,就是將BroadcastRecord放到了mParallelBroadcasts中: 
public void enqueueParallelBroadcastLocked(BroadcastRecord r) { 
    mParallelBroadcasts.add(r); 
} 

scheduleBroadcastsLocked方法同樣很簡(jiǎn)單,就是向mHandler發(fā)送了個(gè)BROADCAST_INTENT_MSG消息:

public void scheduleBroadcastsLocked() { 
   if (mBroadcastsScheduled) { 
       return; 
   } 
   mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(BROADCAST_INTENT_MSG, this)); 
   mBroadcastsScheduled = true; 
} 

mHandler在接收到BROADCAST_INTENT_MSG消息的時(shí)候會(huì)做些什么:

final Handler mHandler = new Handler() { 
   public void handleMessage(Message msg) { 
       switch (msg.what) { 
           case BROADCAST_INTENT_MSG: { 
               processNextBroadcast(true); 
           } break; 
           case BROADCAST_TIMEOUT_MSG: { 
               synchronized (mService) { 
                   broadcastTimeoutLocked(true); 
               } 
           } break; 
       } 
   } 
}; 

processNextBroadcast方法用于從隊(duì)列中獲取廣播消息并發(fā)送給BroadcastReceiver,它內(nèi)部有兩個(gè)分支,并行處理和串行處理;

5、并行處理

動(dòng)態(tài)注冊(cè)的非有序廣播等就是使用并行處理:

final void processNextBroadcast(boolean fromMsg) { 
  synchronized(mService) { 
      BroadcastRecord r; 
      mService.updateCpuStats(); 
      if (fromMsg) { 
         mBroadcastsScheduled = false; 
      } 
      while (mParallelBroadcasts.size() > 0) { 
         r = mParallelBroadcasts.remove(0); 
         r.dispatchTime = SystemClock.uptimeMillis(); 
         r.dispatchClockTime = System.currentTimeMillis(); 
         final int N = r.receivers.size(); 
         for (int i=0; i<N; i++) { 
             Object target = r.receivers.get(i); 
             // 發(fā)送消息給Receiver 
             deliverToRegisteredReceiverLocked(r, (BroadcastFilter)target, false); 
         } 
         addBroadcastToHistoryLocked(r); 
      } 
      ... 
   } 
   ... 
} 
private final void deliverToRegisteredReceiverLocked(BroadcastRecord r, 
            BroadcastFilter filter, boolean ordered) { 
    ... 
    // 獲取BroadcastReceiver的Binder 
    r.receiver = filter.receiverList.receiver.asBinder(); 
    ... 
    // 使用Binder機(jī)制將消息傳遞給BroadcastReceiver 
    performReceiveLocked(filter.receiverList.app, filter.receiverList.receiver, 
                    new Intent(r.intent), r.resultCode, r.resultData, 
                    r.resultExtras, r.ordered, r.initialSticky, r.userId); 
    ... 
} 
void performReceiveLocked(ProcessRecord app, IIntentReceiver receiver, 
        Intent intent, int resultCode, String data, Bundle extras, 
        boolean ordered, boolean sticky, int sendingUser) throws RemoteException { 
    ...... 
        //通過(guò)Binder將消息處理傳到應(yīng)用進(jìn)程,應(yīng)用進(jìn)程內(nèi)部再使用Handler機(jī)制,將消息處理放到主線程中 
        app.thread.scheduleRegisteredReceiver(receiver, intent, resultCode, 
                        data, extras, ordered, sticky, sendingUser, app.repProcState); 
    ...... 
    } 
} 

6、串行處理

有序廣播和靜態(tài)廣播等,會(huì)通過(guò)enqueueOrderedBroadcastLocked傳給BroadcastQueue:

public void enqueueOrderedBroadcastLocked(BroadcastRecord r) { 
   mOrderedBroadcasts.add(r); 
} 

然后在processNextBroadcast里面會(huì)對(duì)mOrderedBroadcasts進(jìn)行特殊處理;

廣播隊(duì)列傳送廣播給Receiver的原理其實(shí)就是將BroadcastReceiver和消息都放到BroadcastRecord里面,然后通過(guò)Handler機(jī)制遍歷BroadcastQueue里面的BroadcastRecord,將消息發(fā)送給BroadcastReceiver;

二、廣播流程總結(jié)

1、Android廣播分為兩個(gè)方面：廣播發(fā)送者和廣播接收者：

• 廣播作為Android組件間的通信方式，可以使用的場(chǎng)景如下：
• 同一app內(nèi)部的同一組件(Component)內(nèi)的消息通信(單個(gè)或多個(gè)線程之間);
• 同一app內(nèi)部的不同組件之間的消息通信(單個(gè)進(jìn)程);
• 同一app具有多個(gè)進(jìn)程的不同組件之間的消息通信;
• 不同app之間的組件之間消息通信;
• Android系統(tǒng)在特定情況下與App之間的消息通信;

2、實(shí)現(xiàn)原理

從實(shí)現(xiàn)原理上看，Android中的廣播使用了觀察者模式，基于消息的發(fā)布/訂閱事件模型。因此，從實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，Android中的廣播將廣播的發(fā)送者和接受者極大程度上解耦，使得系統(tǒng)能夠方便集成，更易擴(kuò)展。具體實(shí)現(xiàn)流程要點(diǎn)粗略概括如下：

• 廣播接收者BroadcastReceiver通過(guò)Binder機(jī)制向AMS(Activity Manager Service)進(jìn)行注冊(cè);
• 廣播發(fā)送者通過(guò)binder機(jī)制向AMS發(fā)送廣播;
• AMS查找符合相應(yīng)條件(IntentFilter/Permission等)的BroadcastReceiver，將廣播發(fā)送到BroadcastReceiver相應(yīng)的消息循環(huán)隊(duì)列中;
• 消息循環(huán)隊(duì)列拿到此廣播后，回調(diào)BroadcastReceiver中的onReceive()方法;
• 廣播發(fā)送者和廣播接收者分別屬于觀察者模式中的消息發(fā)布和訂閱兩端，AMS屬于中間的處理中心;
• 廣播發(fā)送者和廣播接收者的執(zhí)行是異步的，發(fā)出去的廣播不會(huì)關(guān)心有無(wú)接收者接收，也不確定接收者到底是何時(shí)才能接收到;

總結(jié)

學(xué)如逆水行舟，不進(jìn)則退。心似平原跑馬，易放難收;

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「Android開發(fā)編程」