在编写Android应用程序时，我们一般将一些计算型的逻辑放在一个独立的进程来处理，这样主进程仍然可以流畅地响应界面事件，提高用户体验。Android系统为我们提供了一个Service类，我们可以实现一个以Service为基类的服务子类，在里面实现自己的计算型逻辑，然后在主进程通过startService函数来启动这个服务。在本文中，将详细分析主进程是如何通过startService函数来在新进程中启动自定义服务的。 在主进程调用startService函数时，会通过Binder进程间通信机制来通知ActivitManagerService来创建新进程，并且启动指定的服务。在Android系统中，Binder进程间通信机制使用非常广泛，因此，希望读者在继续阅读下面的内容之前，对Android系统和Binder进程间通信机制有一定的了解。
Step 1. ActivityManagerService.startService
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
public ComponentName startService(IApplicationThread caller, Intent service,
String resolvedType) {
// Refuse possible leaked file descriptors
if (service != null && service.hasFileDescriptors() == true) {
throw new IllegalArgumentException("File descriptors passed in Intent");
}
synchronized(this) {
final int callingPid = Binder.getCallingPid();
final int callingUid = Binder.getCallingUid();
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
ComponentName res = startServiceLocked(caller, service,
resolvedType, callingPid, callingUid);
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
return res;
}
}
......
}这里的参数caller、service和resolvedType分别对应ActivityManagerProxy.startService传进来的三个参数。
Step 2. ActivityManagerService.startServiceLocked
这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
ComponentName startServiceLocked(IApplicationThread caller,
Intent service, String resolvedType,
int callingPid, int callingUid) {
synchronized(this) {
......
ServiceLookupResult res =
retrieveServiceLocked(service, resolvedType,
callingPid, callingUid);
......
ServiceRecord r = res.record;
......
if (!bringUpServiceLocked(r, service.getFlags(), false)) {
return new ComponentName("!", "Service process is bad");
}
return r.name;
}
}
......
}数首先通过retrieveServiceLocked来解析service这个Intent，就是解析前面我们在AndroidManifest.xml定义的Service标签的intent-filter相关内容，然后将解析结果放在res.record中，然后继续调用bringUpServiceLocked进一步处理。
Step 3. ActivityManagerService.bringUpServiceLocked
这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
private final boolean bringUpServiceLocked(ServiceRecord r,
int intentFlags, boolean whileRestarting) {
......
final String appName = r.processName;
......
// Not running -- get it started, and enqueue this service record
// to be executed when the app comes up.
if (startProcessLocked(appName, r.appInfo, true, intentFlags,
"service", r.name, false) == null) {
......
return false;
}
if (!mPendingServices.contains(r)) {
mPendingServices.add(r);
}
return true;
}
......
}这里的appName便是我们前面在AndroidManifest.xml文件定义service标签时指定的android:process属性值了，即“.Server”。接着调用startProcessLocked函数来创建一个新的进程，以便加载自定义的Service类。最后将这个ServiceRecord保存在成员变量mPendingServices列表中，后面会用到。
Step 4. ActivityManagerService.startProcessLocked
这个函数同样定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,
String hostingType, String hostingNameStr) {
......
try {
......
int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",
mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,
gids, debugFlags, null);
......
if (pid == 0 || pid == MY_PID) {
......
} else if (pid > 0) {
app.pid = pid;
app.removed = false;
synchronized (mPidsSelfLocked) {
this.mPidsSelfLocked.put(pid, app);
......
}
} else {
......
}
} catch (RuntimeException e) {
......
}
}
......
}这里调用Process.start函数创建了一个新的进程，指定新的进程执行android.app.ActivityThread类。最后将表示这个新进程的ProcessRecord保存在mPidSelfLocked列表中，后面会用到。
Step 5. Process.start
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中，这个函数我们就不看了，有兴趣的读者可以自己研究一下。在这个场景中，它就是新建一个进程，然后导入android.app.ActivityThread这个类，然后执行它的main函数。
Step 6. ActivityThread.main
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
public static final void main(String[] args) {
......
Looper.prepareMainLooper();
......
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
......
Looper.loop();
......
thread.detach();
......
}
}注意，执行到这里的时候，已经是在上一步创建的新进程里面了，即这里的进程是用来启动服务的，原来的主进程已经完成了它的命令，返回了。前面我们提到，在Android应用程序中，每一个进程对应一个ActivityThread实例，所以，这个函数会创建一个thread实例，然后调用ActivityThread.attach函数进一步处理。
Step 7. ActivityThread.attach
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
private final void attach(boolean system) {
......
if (!system) {
......
IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
try {
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
}
} else {
......
}
......
}
......
}从Step 6中，这里传进来的参数system为false。成员变量mAppThread是一个ApplicationThread实例，我们在前面已经描述过这个实例的作用，它是用来辅助ActivityThread来执行一些操作的。
调用ActivityManagerNative.getDefault函数得到ActivityManagerService的远程接口，即ActivityManagerProxy，接着调用它的attachApplication函数。
Step 8. ActivityManagerProxy.attachApplication
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
......
public void attachApplication(IApplicationThread app) throws RemoteException
{
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
data.writeStrongBinder(app.asBinder());
mRemote.transact(ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.readException();
data.recycle();
reply.recycle();
}
......
}这个函数主要是将新进程里面的IApplicationThread实例通过Binder驱动程序传递给ActivityManagerService。
Step 9. ActivityManagerService.attachApplication
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
public final void attachApplication(IApplicationThread thread)
{
synchronized (this) {
int callingPid = Binder.getCallingPid();
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
attachApplicationLocked(thread, callingPid);
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
}
......
}这里通过调用attachApplicationLocked函数进一步处理。
Step 10. ActivityManagerService.attachApplicationLocked
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
int pid) {
// Find the application record that is being attached... either via
// the pid if we are running in multiple processes, or just pull the
// next app record if we are emulating process with anonymous threads.
ProcessRecord app;
if (pid != MY_PID && pid >= 0) {
synchronized (mPidsSelfLocked) {
app = mPidsSelfLocked.get(pid);
}
} else if (mStartingProcesses.size() > 0) {
app = mStartingProcesses.remove(0);
app.setPid(pid);
} else {
app = null;
}
......
String processName = app.processName;
......
app.thread = thread;
......
boolean badApp = false;
......
// Find any services that should be running in this process...
if (!badApp && mPendingServices.size() > 0) {
ServiceRecord sr = null;
try {
for (int i=0; i<mPendingServices.size(); i++) {
sr = mPendingServices.get(i);
if (app.info.uid != sr.appInfo.uid
|| !processName.equals(sr.processName)) {
continue;
}
mPendingServices.remove(i);
i--;
realStartServiceLocked(sr, app);
didSomething = true;
}
} catch (Exception e) {
......
}
}
......
return true;
}
......
}回忆一下在上面的Step 4中，以新进程的pid值作为key值保存了一个ProcessRecord在mPidsSelfLocked列表中，这里先把它取出来，存放在本地变量app中，并且将app.processName保存在本地变量processName中。再回忆一下在上面的Step 3中，在成员变量mPendingServices中，保存了一个ServiceRecord，这里通过进程uid和进程名称将它找出来，然后通过realStartServiceLocked函数来进一步处理。
Step 11. ActivityManagerService.realStartServiceLocked
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
......
private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
ProcessRecord app) throws RemoteException {
......
r.app = app;
......
try {
......
app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo);
......
} finally {
......
}
......
}
......
}这里的app.thread是一个ApplicationThread对象的远程接口，它是在上面的Step 6创建ActivityThread对象时作为ActivityThread对象的成员变量同时创建的，然后在Step 9中传过来的。然后调用这个远程接口的scheduleCreateService函数回到原来的ActivityThread对象中执行启动服务的操作。
Step 12. ApplicationThreadProxy.scheduleCreateService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationThreadNative.java文件中：
class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread {
......
public final void scheduleCreateService(IBinder token, ServiceInfo info)
throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);
data.writeStrongBinder(token);
info.writeToParcel(data, 0);
mRemote.transact(SCHEDULE_CREATE_SERVICE_TRANSACTION, data, null,
IBinder.FLAG_ONEWAY);
data.recycle();
}
......
}这里通过Binder驱动程序回到新进程的ApplicationThread对象中去执行scheduleCreateService函数。
Step 13. ApplicationThread.scheduleCreateService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
private final class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {
......
public final void scheduleCreateService(IBinder token,
ServiceInfo info) {
CreateServiceData s = new CreateServiceData();
s.token = token;
s.info = info;
queueOrSendMessage(H.CREATE_SERVICE, s);
}
......
}
......
}这里调用ActivityThread的queueOrSendMessage将一个CreateServiceData数据放到消息队列中去，并且分开这个消息。注意，这里已经是在上面Step 4创建的新进程中执行了。
Step 14. ActivityThread.queueOrSendMessage
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
private final void queueOrSendMessage(int what, Object obj) {
queueOrSendMessage(what, obj, 0, 0);
}
private final void queueOrSendMessage(int what, Object obj, int arg1, int arg2) {
synchronized (this) {
......
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
msg.obj = obj;
msg.arg1 = arg1;
msg.arg2 = arg2;
mH.sendMessage(msg);
}
}
......
}这里调用成员变量mH的sendMessage函数进行消息分发。这里的mH的类型为H，它继承于Handler类。
Step 15. H.sendMessage
这个函数继承于Handle类的sendMessage函数中，定义在frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java文件中。这个函数我们就不看了，有兴趣的读者可以自己研究一下。消息分发以后，就进入到H.handleMessage函数进行处理了。
Step 16. H.handleMessage
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
private final class H extends Handler {
......
public void handleMessage(Message msg) {
......
switch (msg.what) {
......
case CREATE_SERVICE:
handleCreateService((CreateServiceData)msg.obj);
break;
......
}
......
}
......
}
......
}这里要处理的消息是CREATE_SERVICE，它调用ActivityThread类的handleCreateService成员函数进一步处理。
Step 17. ActivityThread.handleCreateService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
public final class ActivityThread {
......
private final void handleCreateService(CreateServiceData data) {
// If we are getting ready to gc after going to the background, well
// we are back active so skip it.
unscheduleGcIdler();
LoadedApk packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
data.info.applicationInfo);
Service service = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();
} 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 = new ContextImpl();
context.init(packageInfo, null, this);
Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
context.setOuterContext(service);
service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
ActivityManagerNative.getDefault());
service.onCreate();
mServices.put(data.token, service);
try {
ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(
data.token, 0, 0, 0);
} catch (RemoteException e) {
// nothing to do.
}
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to create service " + data.info.name
+ ": " + e.toString(), e);
}
}
}
......
}这里的data.info.name就是自定义的服务类。
Step 18. ClassLoader.loadClass
这一步实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中：
java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();Step 19. Obtain Service
这一步也是实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中。上面通过ClassLoader.loadClass来导入自定义的服务类并且创建它的一个实例后，就通过强制类型转换得到一个Service类实例。前面我们说过，自己的服务类必须要继承于Service类，这里就体现出来了为什么要这样做了。
Step 20. Service.onCreate
这一步继续实现在上面的ActivityThread.handleCreateService函数中：
service.onCreate();因为这里的service就是自定义Servic类的实例，因此，这里就是执行onCreate函数了：
public class Server extends Service {
......
@Override
public void onCreate() {
......
}
......
}至此，这个自定义的服务就启动起来了。
这样，Android系统在新进程中启动服务的过程就分析完成了，虽然很复杂，但是条理很清晰。它通过三次Binder进程间通信完成了服务的启动过程，分别是：
一. Step 1至Step 7，从主进程调用到ActivityManagerService进程中，完成新进程的创建；
二. Step 8至Step 11，从新进程调用到ActivityManagerService进程中，获取要在新进程启动的服务的相关信息；
三. Step 12至Step 20，从ActivityManagerService进程又回到新进程中，最终将服务启动起来。
学习完Android系统在新进程中启动服务的过程后，希望读者对Android系统的Service有一个深刻的理解。在编写Android应用程序的时候，尽量把一些计算型的逻辑以Service在形式来实现，使得这些耗时的计算能在一个独立的进程中进行，这样就能保持主进程流畅地响应界面事件，提高用户体验。