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0-Broadcast机制原理简要介绍


导语

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。


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；本文通过一个简单的例子来学习Android系统的广播机制，为后续分析广播机制的源代码作准备。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。

        


分析案例:

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。

        

首先在Android源代码工程中创建一个Android应用程序工程，名字就称为Broadcast吧。这个应用程序工程定义了一个名为shy.luo.broadcast的package，这个例子的源代码主要就是实现在这里了。下面，将会逐一介绍这个package里面的文件。 

        

1. 计数器的服务接口ICounterServicce ：src/shy/luo/broadcast/ICounterService.Java

  1. package shy.luo.broadcast;  
  2.   
  3. public interface ICounterService {  
  4.         public void startCounter(int initVal);  
  5.         public void stopCounter();  
  6. }   co
这个接口很简单，它只有两个成员函数，分别用来启动和停止计数器；启动计数时，还可以指定计数器的初始值。

2. 接着，我们来看一个应用程序的默认Activity的实现 ：src/shy/luo/broadcast/MainActivity.java
  1. package shy.luo.broadcast;  
  2.   
  3. import android.app.Activity;  
  4. import android.content.BroadcastReceiver;  
  5. import android.content.ComponentName;  
  6. import android.content.Context;  
  7. import android.content.Intent;  
  8. import android.content.IntentFilter;  
  9. import android.content.ServiceConnection;  
  10. import android.os.Bundle;  
  11. import android.os.IBinder;  
  12. import android.util.Log;  
  13. import android.view.View;  
  14. import android.view.View.OnClickListener;  
  15. import android.widget.Button;  
  16. import android.widget.TextView;  
  17.   
  18. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  
  19.     private final static String LOG_TAG = "shy.luo.broadcast.MainActivity";  
  20.          
  21.     private Button startButton = null;  
  22.     private Button stopButton = null;  
  23.     private TextView counterText = null;  
  24.       
  25.     private ICounterService counterService = null;  
  26.       
  27.         @Override  
  28.         public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  29.             super.onCreate(savedInstanceState);  
  30.             setContentView(R.layout.main);  
  31.           
  32.             startButton = (Button)findViewById(R.id.button_start);  
  33.             stopButton = (Button)findViewById(R.id.button_stop);  
  34.             counterText = (TextView)findViewById(R.id.textview_counter);  
  35.           
  36.             startButton.setOnClickListener(this);  
  37.             stopButton.setOnClickListener(this);  
  38.           
  39.             startButton.setEnabled(true);  
  40.             stopButton.setEnabled(false);  
  41.           
  42.             Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);  
  43.             bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);  
  44.           
  45.             Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");  
  46.         }  
  47.       
  48.         @Override   
  49.         public void onResume() {  
  50.             super.onResume();  
  51.             IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  52.             registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);  
  53.         }  
  54.       
  55.         @Override  
  56.         public void onPause() {  
  57.             super.onPause();  
  58.             unregisterReceiver(counterActionReceiver);  
  59.         }  
  60.       
  61.         @Override  
  62.         public void onDestroy() {  
  63.             super.onDestroy();  
  64.             unbindService(serviceConnection);  
  65.         }  
  66.       
  67.         @Override  
  68.         public void onClick(View v) {  
  69.             if(v.equals(startButton)) {  
  70.             if(counterService != null) {  
  71.                 counterService.startCounter(0);  
  72.                   
  73.                 startButton.setEnabled(false);  
  74.                 stopButton.setEnabled(true);  
  75.               }  
  76.             } else if(v.equals(stopButton)) {  
  77.             if(counterService != null) {  
  78.                 counterService.stopCounter();  
  79.                   
  80.                 startButton.setEnabled(true);  
  81.                 stopButton.setEnabled(false);  
  82.             }  
  83.             }  
  84.         }  
  85.       
  86.         private BroadcastReceiver counterActionReceiver = new BroadcastReceiver(){  
  87.         public void onReceive(Context context, Intent intent) {  
  88.             int counter = intent.getIntExtra(CounterService.COUNTER_VALUE, 0);  
  89.             String text = String.valueOf(counter);  
  90.             counterText.setText(text);  
  91.               
  92.             Log.i(LOG_TAG, "Receive counter event");  
  93.         }  
  94.     };  
  95.      
  96.     private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {  
  97.             public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {  
  98.             counterService = ((CounterService.CounterBinder)service).getService();  
  99.               
  100.             Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Connected");  
  101.             }  
  102.             public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {  
  103.             counterService = null;  
  104.             Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Disconnected");  
  105.             }  
  106.         };  
  107. }   cop

1. MainActivity的实现也很简单，它在创建（onCreate）的时候，会调用bindService函数来把计数器服务（CounterService）启动起来。

2. 它的第二个参数serviceConnection是一个ServiceConnection实例, 计数器服务启动起来后，系统会调用这个实例的onServiceConnected函数将一个Binder对象传回来.

3. 通过调用这个Binder对象的getService函数，就可以获得计数器服务接口。这里，把这个计数器服务接口保存在MainActivity的counterService成员变量中。

4. 当我们调用unbindService停止计数器服务时，系统会调用这个实例的onServiceDisconnected函数告诉MainActivity，它与计数器服务的连接断开了。


注意，这里通过调用bindService函数来启动Service时，这个Service与启动它的Activity是位于同一个进程中，它不像我们在前面一篇文章Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析中所描述那样在新的进程中启动服务，后面我们再写一篇文章来分析bindService启动服务的过程。



1. 在MainActivity的onResume函数中，通过调用registerReceiver函数注册了一个广播接收器counterActionReceiver，它是一个BroadcastReceiver实例，并且指定了这个广播接收器只对CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播感兴趣。

2. 当CounterService发出一个CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播时，系统就会把这个广播发送到counterActionReceiver实例的onReceiver函数中去。在onReceive函数中，从参数intent中取出计数器当前的值，显示在界面上。

MainActivity界面上有两个按钮，分别是Start Counter和Stop Counter按钮，点击前者开始计数，而点击后者则停止计数。


计数器服务CounterService实现在src/shy/luo/broadcast/CounterService.java文件中：

  1. package shy.luo.broadcast;  
  2.   
  3. import android.app.Service;  
  4. import android.content.Intent;  
  5. import android.os.AsyncTask;  
  6. import android.os.Binder;  
  7. import android.os.IBinder;  
  8. import android.util.Log;  
  9.   
  10. public class CounterService extends Service implements ICounterService {  
  11.     private final static String LOG_TAG = "shy.luo.broadcast.CounterService";  
  12.       
  13.     public final static String BROADCAST_COUNTER_ACTION = "shy.luo.broadcast.COUNTER_ACTION";  
  14.     public final static String COUNTER_VALUE = "shy.luo.broadcast.counter.value";  
  15.       
  16.     private boolean stop = false;  
  17.       
  18.     private final IBinder binder = new CounterBinder();  
  19.       
  20.     public class CounterBinder extends Binder {  
  21.         public CounterService getService() {  
  22.             return CounterService.this;  
  23.         }  
  24.     }  
  25.       
  26.     @Override  
  27.         public IBinder onBind(Intent intent) {  
  28.                 return binder;  
  29.         }  
  30.       
  31.     @Override  
  32.     public void onCreate() {  
  33.         super.onCreate();  
  34.           
  35.         Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Created.");  
  36.     }  
  37.       
  38.     @Override  
  39.         public void onDestroy() {  
  40.                 Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Destroyed.");  
  41.         }  
  42.       
  43.     public void startCounter(int initVal) {  
  44.             
  45.        AsyncTask<Integer, Integer, Integer> task = new AsyncTask<Integer, Integer, Integer>() {      
  46.             @Override  
  47.             protected Integer doInBackground(Integer... vals) {  
  48.                 Integer initCounter = vals[0];  
  49.                   
  50.                 stop = false;  
  51.                 while(!stop) {  
  52.                     publishProgress(initCounter);  
  53.                       
  54.                     try {  
  55.                         Thread.sleep(1000);  
  56.                     } catch (InterruptedException e) {  
  57.                         e.printStackTrace();  
  58.                     }  
  59.                       
  60.                     initCounter++;  
  61.                 }  
  62.                   
  63.                 return initCounter;  
  64.             }  
  65.               
  66.             @Override   
  67.             protected void onProgressUpdate(Integer... values) {  
  68.                 super.onProgressUpdate(values);  
  69.                   
  70.                 int counter = values[0];  
  71.                   
  72.                 Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  73.                 intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);  
  74.                   
  75.                 sendBroadcast(intent);  
  76.             }  
  77.               
  78.             @Override  
  79.             protected void onPostExecute(Integer val) {  
  80.                 int counter = val;  
  81.                   
  82.                 Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  83.                 intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);  
  84.                   
  85.                 sendBroadcast(intent);  
  86.             }  
  87.           
  88.                 
  89.        };  
  90.               
  91.        task.execute(0);      
  92.    }  
  93.   
  94.    public void stopCounter() {  
  95.         stop = true;  
  96.     }  
  97. }
这个计数器服务实现了ICounterService接口。当这个服务被binderService函数启动时，系统会调用它的onBind函数，这个函数返回一个Binder对象给系统。上面我们说到，当MainActivity调用bindService函数来启动计数器服务器时，系统会调用MainActivity的ServiceConnection实例serviceConnection的onServiceConnected函数通知MainActivity，这个服务已经连接上了，并且会通过这个函数传进来一个Binder远程对象，这个Binder远程对象就是来源于这里的onBind的返回值了。

        

函数onBind返回的Binder对象是一个自定义的CounterBinder实例，它实现了一个getService成员函数。当系统通知MainActivity，计数器服务已经启动起来并且连接成功后，并且将这个Binder对象传给MainActivity时，MainActivity就会把这个Binder对象强制转换为CounterBinder实例，然后调用它的getService函数获得服务接口。这样，MainActivity就通过这个Binder对象和CounterService关联起来了。

        

当MainActivity调用计数器服务接口的startCounter函数时，计数器服务并不是直接进入计数状态，而是通过使用异步任务（AsyncTask）在后台线程中进行计数。这里为什么要使用异步任务来在后台线程中进行计数呢？前面我们说过，这个计数过程是一个耗时的计算型逻辑，不能把它放在界面线程中进行，因为这里的CounterService启动时，并没有在新的进程中启动，它与MainActivity一样，运行在应用程序的界面线程中，因此，这里需要使用异步任务在在后台线程中进行计数。

        

异步任务AsyncTask的具体用法可以参考官方文档http://developer.android.com/reference/android/os/AsyncTask.html。它的大概用法是:

1. 当我们调用异步任务实例的execute（task.execute）方法时，当前调用线程就返回了，系统启动一个后台线程来执行这个异步任务实例的doInBackground函数

2. 这个函数就是我们用来执行耗时计算的地方了，它会进入到一个循环中，每隔1秒钟就把计数器加1，然后进入休眠（Thread.sleep），醒过来，再重新这个计算过程。

2. 在计算的过程中，可以通过调用publishProgress函数来通知调用者当前计算的进度，好让调用者来更新界面，调用publishProgress函数的效果最终就是直入到这个异步任务实例的onProgressUpdate函数中，这里就可以把这个进度值以广播的形式（sendBroadcast）发送出去了，这里的进度值就定义为当前计数服务的计数值。

        

当MainActivity调用计数器服务接口的stopCounter函数时，会告诉函数doInBackground停止执行计数（stop = true），于是，函数doInBackground就退出计数循环，然后将最终计数结果返回了，返回的结果最后进入到onPostExecute函数中，这个函数同样通过广播的形式（sendBroadcast）把这个计数结果广播出去。

计算器服务就介绍到这里了，下面我们看看应用程序的配置文件AndroidManifest.xml：

  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
  3.       package="shy.luo.broadcast"  
  4.       android:versionCode="1"  
  5.       android:versionName="1.0">  
  6.     <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">  
  7.         <activity android:name=".MainActivity"  
  8.                   android:label="@string/app_name">  
  9.             <intent-filter>  
  10.                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />  
  11.                 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />  
  12.             </intent-filter>  
  13.         </activity>  
  14.     <service android:name=".CounterService"  
  15.          android:enabled="true">  
  16.     </service>  
  17.     </application>  
  18. </manifest>
这个配置文件很简单，只是告诉系统，它有一个Activity和一个Service。




案例:

这样，使用广播的例子就介绍完了。回顾一下，使用广播的两个步骤：

        

1. 广播的接收者需要通过调用registerReceiver函数告诉系统，它对什么样的广播有兴趣，即指定IntentFilter，并且向系统注册广播接收器，即指定BroadcastReceiver：

  1. IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  2. registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
这里，指定感兴趣的广播就是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，而指定的广播接收器就是counterActonReceiver，它是一个c类型的实例。

这里注册就是IntentFilter 和 BroadcastReceiver 注册到AMS 中

    

    

2. 广播的发送者通过调用sendBroadcast函数来发送一个指定的广播，并且可以指定广播的相关参数：

  1. Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  2. intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);  
  3. sendBroadcast(intent)
这里，指定的广播为CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION，并且附带的带参数当前的计数器值counter。调用了sendBroadcast函数之后，所有注册了CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION广播的接收者便可以收到这个广播了。   






1. 在第1步中，广播的接收者把广播接收器注册到AMS中；

2. 在第2步中，广播的发送者同样是把广播发送到AMS中，由AMS去查找注册了这个广播的接收者，然后把广播分发给它们。

3. 在第2步的分发的过程，其实就是把这个广播转换成一个消息，然后放入到接收器所在的线程消息队列中去，最后就可以在消息循环中调用接收器的onReceive函数了。

4. 由于ActivityManagerService把这个广播放进接收器所在的线程消息队列后，就返回了，它不关心这个消息什么时候会被处理，因此，对广播的处理是异步的，即调用sendBroadcast时，这个函数不会等待这个广播被处理完后才返回。

        

下面，我们以一个序列图来总结一下，广播的注册和发送的过程：


虚线上面Step 1到Step 4步是注册广播接收器的过程，

其中Step 2通过LoadedApk.getReceiverDispatcher在LoadedApk内部创建了一个IIntentReceiver接口，并且传递给ActivityManagerService；


虚线下面的Step 5到Step 11是发送广播的过程，

在Step 8中，ActivityManagerService利用上面得到的IIntentReceiver远程接口，调用LoadedApk.performReceiver接口，LoadedApk.performReceiver接口通过ActivityThread.H接口的post函数将这个广播消息放入到ActivityThread的消息队列中去

最后这个消息在LoadedApk的Args.run函数中处理，LoadedApk.Args.run函数接着调用MainActivity.BroadcastReceiver的onReceive函数来最终处理这个广播。







posted on 2017-06-18 01:24  蕉下客--)  阅读(501)  评论(0)  编辑  收藏  举报