Android系统的Binder机制之四——系统Service

  前面我们已经介绍了Android Binder机制的Service Manager，Service对象代理1，Service对象代理2。本文将介绍一下Android机制的另外一个重要部分——系统Service。

1、系统Service实例——Media server

    首先我们先看一下Android一个实例Media Service，代码位于framework/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp文件：

// System headers required for setgroups, etc.
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <grp.h>

#include <binder/IPCThreadState.h>
#include <binder/ProcessState.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <utils/Log.h>

#include <AudioFlinger.h>
#include <CameraService.h>
#include <MediaPlayerService.h>
#include <AudioPolicyService.h>
#include <private/android_filesystem_config.h>

using namespace android;

int main(int argc, char** argv)
{
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
    AudioFlinger::instantiate();
    MediaPlayerService::instantiate();
    CameraService::instantiate();
    AudioPolicyService::instantiate();
    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}

    我们发现Media Server是一个进程，并且该程序的实现表面上也挺简单，其实并不简单，让我们慢慢分析一下Media Server。

1、第一句创建创建一个ProcessState的引用，但是这个对象后面并没有被调用到，那么为什么创建呢？请回想一下我在博文《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象（1）》中介绍ProcessState对象时提到：如果一个进程要使用Binder机制，那么他的进程中必须要创建一个ProcessState对象来负责管理Service的代理对象。

2、第二句调用defaultServiceManager获得一个Service Manager代理对象，我在《Android系统的Binder机制之二——服务代理对象（1）》已经对此有了详细的介绍这里就不赘述了。

3、后面几行都是创建具体的Service，我们展开之后发现都是一些调用Service Manager的addService进行注册的函数，以AudioFlinger为例，instantiate代码如下：

void AudioFlinger::instantiate() {
    defaultServiceManager()->addService(
            String16("media.audio_flinger"), new AudioFlinger());
}

4、最后调用ProcessState的startThreadPool方法和IPCThreadState的joinThreadPool使Media Server进入等待请求的循环当中。

    我们可以看出一个进程中可以有多个Service，Media Server这个进程中就存在AudioFlinger，MediaPlayerService，CameraService，AudioPolicyService四个Service。

2、系统Service的基础——BBinder

    我们仔细查看一下Media Server中定义的四个Service我们将会发现他们都是继承自BBinder，而BBinder又继承自IBinder接口，详细情况请自行查看他 们的代码。每个Service都改写了BBinder的onTransact虚函数，当用户发送请求到达Service时，框架将会调用Service的 onTransact函数，后面我们将会详细的介绍这个机制。

3、Service注册

    每个Service都需要向“大管家”Service Manager进行注册，调用Service Manager的addService方法注册。这样Service Manager将会运行客户端查询和获取该Service（代理对象），然后客户端就可以通过该Service的代理对象请求该Service的服务。

4、Service进入等待请求的循环

    每个Service必须要进入死循环，等待客户端请求的到达，本例中最后两句就是使Service进行等待请求的循环之中。ProcessState的 startThreadPool方法最终调用的也是IPCThreadState的joinThreadPool方法，具体请查看代码。 IPCThreadState的joinThreadPool方法的代码如下：

void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
{
      ......
      do {
        int32_t cmd;

        ......

        // now get the next command to be processed, waiting if necessary
        result = talkWithDriver();
        if (result >= NO_ERROR) {
            ......

            result = executeCommand(cmd);
        }

        ......
    } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);

    ......
}

    Service在IPCThreadState的joinThreadPool方法中，调用talkWithDriver方法和Binder驱动进行交互，读取客户端的请求。当客户端请求到达之后调用executeCommand方法进行处理。

    我们再看一下Service怎样处理客户端的请求？我们们查看一下executeCommand方法的源码：

status_t IPCThreadState::executeCommand(int32_t cmd)
{
    BBinder* obj;
    RefBase::weakref_type* refs;
    status_t result = NO_ERROR;

    switch (cmd) {
        ......
         case BR_TRANSACTION:
        {
            ......
            if (tr.target.ptr) {
                sp<BBinder> b((BBinder*)tr.cookie);
                const status_t error = b->transact(tr.code, buffer, &reply, 0);
                if (error < NO_ERROR) reply.setError(error);

            }
            ......
        }
        break;

    ......
    }

    if (result != NO_ERROR) {
        mLastError = result;
    }

    return result;
}

可以看到IPCThreadState将会直接调用BBinder的transact方法来处理客户端请求，我们再看一下BBinder的transact方法：

status_t BBinder::transact(
    uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)
{
    data.setDataPosition(0);

    status_t err = NO_ERROR;
    switch (code) {
        case PING_TRANSACTION:
            reply->writeInt32(pingBinder());
            break;
        default:
            err = onTransact(code, data, reply, flags);
            break;
    }

    if (reply != NULL) {
        reply->setDataPosition(0);
    }

    return err;
}

我们发现他将会叫用自己的虚函数onTransact。我们前面提到所有的Service都集成自BBinder，并且都改写了onTransact虚函数。那么IPCThreadState将会调用Service定义onTransact方法来响应客户请求。

5、结论

    本文简单介绍了一下系统Service的原理，台湾的高焕堂先生有一篇文章，手把手教怎样实现一个系统Service，你可以在我的博文《（转）高焕堂——Android框架底层结构知多少？》中找到。

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