Android应用程序绑定服务（bindService）的过程源代码分析（1）

       Android应用程序组件Service与Activity一样，既可以在新的进程中启动，也可以在应用程序进程内部启动；前面我们已经分析了在新的进程中启动Service的过程，本文将要介绍在应用程序内部绑定Service的过程，这是一种在应用程序进程内部启动Service的方法。

        在前面一篇文章Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划中，我们就曾经提到，在Android系统中，每一个应用程序都是由一些Activity和Service组成的，一般Service运行在独立的进程中，而Activity有可能运行在同一个进程中，也有可能运行在不同的进程中；在接下来的文章中，Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文介绍了在新的进程中启动Service的过程，Android应用程序启动过程源代码分析一文介绍了在新的进程中启动Activity的过程，而Android应用程序内部启动Activity过程（startActivity）的源代码分析一文则介绍了在应用程序进程内部启动Activity的过程；本文接过最后一棒，继续介绍在应用程序进程内部启动Service的过程，这种过程又可以称在应用程序进程内部绑定服务（bindService）的过程，这样，读者应该就可以对Android应用程序启动Activity和Service有一个充分的认识了。

        这里仍然是按照老规矩，通过具体的例子来分析Android应用程序绑定Service的过程，而所使用的例子便是前面我们在介绍Android系统广播机制的一篇文章Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划中所开发的应用程序Broadcast了。

        我们先简单回顾一下这个应用程序实例绑定Service的过程。在这个应用程序的MainActivity的onCreate函数中，会调用bindService来绑定一个计数器服务CounterService，这里绑定的意思其实就是在MainActivity内部获得CounterService的接口，所以，这个过程的第一步就是要把CounterService启动起来。当CounterService的onCreate函数被调用起来了，就说明CounterService已经启动起来了，接下来系统还要调用CounterService的onBind函数，跟CounterService要一个Binder对象，这个Binder对象是在CounterService内部自定义的CounterBinder类的一个实例，它继承于Binder类，里面实现一个getService函数，用来返回外部的CounterService接口。系统得到这个Binder对象之后，就会调用MainActivity在bindService函数里面传过来的ServiceConnection实例的onServiceConnected函数，并把这个Binder对象以参数的形式传到onServiceConnected函数里面，于是，MainActivity就可以调用这个Binder对象的getService函数来获得CounterService的接口了。

        这个过程比较复杂，但总体来说，思路还是比较清晰的，整个调用过程为MainActivity.bindService->CounterService.onCreate->CounterService.onBind->MainActivity.ServiceConnection.onServiceConnection->CounterService.CounterBinder.getService。下面，我们就先用一个序列图来总体描述这个服务绑定的过程，然后就具体分析每一个步骤。

       Step 1. ContextWrapper.bindService

        这个函数定义在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 boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,   
7.             int flags) {   
8.         return mBase.bindService(service, conn, flags);   
9.     }   
10.    
11.     ......   
12. }   

        这里的mBase是一个ContextImpl实例变量，于是就调用ContextImpl的bindService函数来进一步处理。

        Step 2. ContextImpl.bindService

        这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件中：

1. class ContextImpl extends Context {   
2.     ......   
3.    
4.     @Override   
5.     public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,   
6.             int flags) {   
7.         IServiceConnection sd;   
8.         if (mPackageInfo != null) {   
9.             sd = mPackageInfo.getServiceDispatcher(conn, getOuterContext(),   
10.                 mMainThread.getHandler(), flags);   
11.         } else {   
12.             ......   
13.         }   
14.         try {   
15.             int res = ActivityManagerNative.getDefault().bindService(   
16.                 mMainThread.getApplicationThread(), getActivityToken(),   
17.                 service, service.resolveTypeIfNeeded(getContentResolver()),   
18.                 sd, flags);   
19.             ......   
20.             return res != 0;   
21.         } catch (RemoteException e) {   
22.             return false;   
23.         }   
24.     }   
25.    
26.     ......   
27.    
28. }   

        这里的mMainThread是一个ActivityThread实例，通过它的getHandler函数可以获得一个Handler对象，有了这个Handler对象后，就可以把消息分发到ActivityThread所在的线程消息队列中去了，后面我们将会看到这个用法，现在我们暂时不关注，只要知道这里从ActivityThread处获得了一个Handler并且保存在下面要介绍的ServiceDispatcher中去就可以了。

        我们先看一下ActivityThread.getHandler的实现，然后再回到这里的bindService函数来。

        Step 3. ActivityThread.getHandler

        这个函数定义在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.     ......   
7.    
8.     private final class H extends Handler {   
9.         ......   
10.    
11.         public void handleMessage(Message msg) {   
12.             ......   
13.         }   
14.    
15.         ......   
16.     }   
17.    
18.     ......   
19.    
20.     final Handler getHandler() {   
21.         return mH;   
22.     }   
23.    
24.     ......   
25. }   

        这里返回的Handler是在ActivityThread类内部从Handler类继承下来的一个H类实例变量。

        回到Step 2中的ContextImpl.bindService函数中，获得了这个Handler对象后，就调用mPackageInfo.getServiceDispatcher函数来获得一个IServiceConnection接口，这里的mPackageInfo的类型是LoadedApk，我们来看看它的getServiceDispatcher函数的实现，然后再回到ContextImpl.bindService函数来。

        Step 4. LoadedApk.getServiceDispatcher

        这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java文件中：

1. final class LoadedApk {   
2.     ......   
3.    
4.     public final IServiceConnection getServiceDispatcher(ServiceConnection c,   
5.             Context context, Handler handler, int flags) {   
6.         synchronized (mServices) {   
7.             LoadedApk.ServiceDispatcher sd = null;   
8.             HashMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher> map = mServices.get(context);   
9.             if (map != null) {   
10.                 sd = map.get(c);   
11.             }   
12.             if (sd == null) {   
13.                 sd = new ServiceDispatcher(c, context, handler, flags);   
14.                 if (map == null) {   
15.                     map = new HashMap<ServiceConnection, LoadedApk.ServiceDispatcher>();   
16.                     mServices.put(context, map);   
17.                 }   
18.                 map.put(c, sd);   
19.             } else {   
20.                 sd.validate(context, handler);   
21.             }   
22.             return sd.getIServiceConnection();   
23.         }   
24.     }   
25.    
26.     ......   
27.    
28.     static final class ServiceDispatcher {   
29.         private final ServiceDispatcher.InnerConnection mIServiceConnection;   
30.         private final ServiceConnection mConnection;   
31.         private final Handler mActivityThread;   
32.         ......   
33.    
34.         private static class InnerConnection extends IServiceConnection.Stub {   
35.             final WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher> mDispatcher;   
36.             ......   
37.    
38.             InnerConnection(LoadedApk.ServiceDispatcher sd) {   
39.                 mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ServiceDispatcher>(sd);   
40.             }   
41.    
42.             ......   
43.         }   
44.    
45.         ......   
46.    
47.         ServiceDispatcher(ServiceConnection conn,   
48.                 Context context, Handler activityThread, int flags) {   
49.             mIServiceConnection = new InnerConnection(this);   
50.             mConnection = conn;   
51.             mActivityThread = activityThread;   
52.             ......   
53.         }   
54.    
55.         ......   
56.    
57.         IServiceConnection getIServiceConnection() {   
58.             return mIServiceConnection;   
59.         }   
60.    
61.         ......   
62.     }   
63.    
64.     ......   
65. }   

         在getServiceDispatcher函数中，传进来的参数context是一个MainActivity实例，先以它为Key值在mServices中查看一下，是不是已经存在相应的ServiceDispatcher实例，如果有了，就不用创建了，直接取出来。在我们这个情景中，需要创建一个新的ServiceDispatcher。在创建新的ServiceDispatcher实例的过程中，将上面传下来ServiceConnection参数c和Hanlder参数保存在了ServiceDispatcher实例的内部，并且创建了一个InnerConnection对象，这是一个Binder对象，一会是要传递给ActivityManagerService的，ActivityManagerServic后续就是要通过这个Binder对象和ServiceConnection通信的。

        函数getServiceDispatcher最后就是返回了一个InnerConnection对象给ContextImpl.bindService函数。回到ContextImpl.bindService函数中，它接着就要调用ActivityManagerService的远程接口来进一步处理了。

       Step 5. ActivityManagerService.bindService

       这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：

1. class ActivityManagerProxy implements IActivityManager   
2. {   
3.     ......   
4.    
5.     public int bindService(IApplicationThread caller, IBinder token,   
6.             Intent service, String resolvedType, IServiceConnection connection,   
7.             int flags) throws RemoteException {   
8.         Parcel data = Parcel.obtain();   
9.         Parcel reply = Parcel.obtain();   
10.         data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);   
11.         data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);   
12.         data.writeStrongBinder(token);   
13.         service.writeToParcel(data, 0);   
14.         data.writeString(resolvedType);   
15.         data.writeStrongBinder(connection.asBinder());   
16.         data.writeInt(flags);   
17.         mRemote.transact(BIND_SERVICE_TRANSACTION, data, reply, 0);   
18.         reply.readException();   
19.         int res = reply.readInt();   
20.         data.recycle();   
21.         reply.recycle();   
22.         return res;   
23.     }   
24.    
25.     ......   
26. }   

       这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService的bindService函数去了。

         Step 6. ActivityManagerService.bindService

         这个函数定义在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 int bindService(IApplicationThread caller, IBinder token,   
6.             Intent service, String resolvedType,   
7.             IServiceConnection connection, int flags) {   
8.         ......   
9.    
10.         synchronized(this) {   
11.             ......   
12.             final ProcessRecord callerApp = getRecordForAppLocked(caller);   
13.             ......   
14.    
15.             ActivityRecord activity = null;   
16.             if (token != null) {   
17.                 int aindex = mMainStack.indexOfTokenLocked(token);   
18.                 ......   
19.                 activity = (ActivityRecord)mMainStack.mHistory.get(aindex);   
20.             }   
21.                
22.             ......   
23.    
24.             ServiceLookupResult res =   
25.                 retrieveServiceLocked(service, resolvedType,   
26.                 Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid());   
27.                
28.             ......   
29.    
30.             ServiceRecord s = res.record;   
31.    
32.             final long origId = Binder.clearCallingIdentity();   
33.    
34.             ......   
35.    
36.             AppBindRecord b = s.retrieveAppBindingLocked(service, callerApp);   
37.             ConnectionRecord c = new ConnectionRecord(b, activity,   
38.                 connection, flags, clientLabel, clientIntent);   
39.    
40.             IBinder binder = connection.asBinder();   
41.             ArrayList<ConnectionRecord> clist = s.connections.get(binder);   
42.    
43.             if (clist == null) {   
44.                 clist = new ArrayList<ConnectionRecord>();   
45.                 s.connections.put(binder, clist);   
46.             }   
47.             clist.add(c);   
48.             b.connections.add(c);   
49.             if (activity != null) {   
50.                 if (activity.connections == null) {   
51.                     activity.connections = new HashSet<ConnectionRecord>();   
52.                 }   
53.                 activity.connections.add(c);   
54.             }   
55.             b.client.connections.add(c);   
56.             clist = mServiceConnections.get(binder);   
57.             if (clist == null) {   
58.                 clist = new ArrayList<ConnectionRecord>();   
59.                 mServiceConnections.put(binder, clist);   
60.             }   
61.            
62.             clist.add(c);   
63.    
64.             if ((flags&Context.BIND_AUTO_CREATE) != 0) {   
65.                 ......   
66.                 if (!bringUpServiceLocked(s, service.getFlags(), false)) {   
67.                     return 0;   
68.                 }   
69.             }   
70.    
71.             ......   
72.         }   
73.    
74.         return 1;   
75.     }              
76.    
77.     ......   
78. }   

         函数首先根据传进来的参数token是MainActivity在ActivityManagerService里面的一个令牌，通过这个令牌就可以将这个代表MainActivity的ActivityRecord取回来了。

        接着通过retrieveServiceLocked函数，得到一个ServiceRecord，这个ServiceReocrd描述的是一个Service对象，这里就是CounterService了，这是根据传进来的参数service的内容获得的。回忆一下在MainActivity.onCreate函数绑定服务的语句：

1. Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);   
2. bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);   

        这里的参数service，就是上面的bindIntent了，它里面设置了CounterService类的信息（CounterService.class），因此，这里可以通过它来把CounterService的信息取出来，并且保存在ServiceRecord对象s中。

        接下来，就是把传进来的参数connection封装成一个ConnectionRecord对象。注意，这里的参数connection是一个Binder对象，它的类型是LoadedApk.ServiceDispatcher.InnerConnection，是在Step 4中创建的，后续ActivityManagerService就是要通过它来告诉MainActivity，CounterService已经启动起来了，因此，这里要把这个ConnectionRecord变量c保存下来，它保在在好几个地方，都是为了后面要用时方便地取回来的，这里就不仔细去研究了，只要知道ActivityManagerService要使用它时就可以方便地把它取出来就可以了，具体后面我们再分析。

        最后，传进来的参数flags的位Context.BIND_AUTO_CREATE为1（参见上面MainActivity.onCreate函数调用bindService函数时设置的参数），因此，这里会调用bringUpServiceLocked函数进一步处理。