Android应用程序注冊广播接收器（registerReceiver）的过程分析

        前面我们介绍了Android系统的广播机制，从本质来说，它是一种消息订阅/公布机制，因此，使用这样的消息驱动模型的第一步便是订阅消息；而对Android应用程序来说，订阅消息事实上就是注冊广播接收器，本文将探讨Android应用程序是怎样注冊广播接收器以及把广播接收器注冊到哪里去的。

        在Android的广播机制中，ActivityManagerService扮演着广播中心的角色，负责系统中全部广播的注冊和公布操作，因此，Android应用程序注冊广播接收器的过程就把是广播接收器注冊到ActivityManagerService的过程。Android应用程序是通过调用ContextWrapper类的registerReceiver函数来把广播接收器BroadcastReceiver注冊到ActivityManagerService中去的，而ContextWrapper类本身又借助ContextImpl类来注冊广播接收器。

        在Android应用程序框架中，Activity和Service类都继承了ContextWrapper类，因此，我们能够在Activity或者Service的子类中调用registerReceiver函数来注冊广播接收器。Activity、Service、ContextWrapper和ContextImpl这四个类的关系能够參考前面Android系统在新进程中启动自己定义服务过程（startService）的原理分析一文中描写叙述的Activity类图。

        这篇文章还是继续以实例来进行情景分析，所用到的样例便是上一篇文章Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划里面介绍的应用程序了，所以希望读者在继续阅读本文之前，先看看这篇文章；又因为Android应用程序是把广播接器注冊到ActivityManagerService中去的，因此，这里又会涉入到Binder进程间通信机制，所以希望读者对Android系统的Binder进程间通信机制有所了解，具体请參考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划一文。

        開始进入主题了，在Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划一文所介绍的样例中，注冊广播接收器的操作是MainActivity发起的，我们先来看看注冊过程的序列图：

        在分析这个序列图之前，我们先来看一下MainActivity是怎样调用registerReceiver函数来注冊广播接收器的：

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  	......	@Override   	public void onResume() {  		super.onResume();  		IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);  		registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);  	} 	......}

        MainActivity在onResume函数里，通过其父类ContextWrapper的registerReceiver函数注冊了一个BroadcastReceiver实例counterActionReceiver，而且通过IntentFilter实例counterActionFilter告诉ActivityManagerService，它要订阅的广播是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的，这样，ActivityManagerService在收到CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播时，就会分发给counterActionReceiver实例的onReceive函数。

        接下来，就開始分析注冊过程中的每个步骤了。

        Step 1. ContextWrapper.registerReceiver

        这个函数实如今frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java文件里：

public class ContextWrapper extends Context {	Context mBase;	......	@Override	public Intent registerReceiver(		BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {		return mBase.registerReceiver(receiver, filter);	}	......}

        这里的成员变量mBase是一个ContextImpl实例，想知道为什么，能够回过头去看看
Android应用程序启动过程源码分析这篇文章>~<。

        Step 2. ContextImpl.registerReceiver

        这个函数实如今frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件里：

class ContextImpl extends Context {	......	@Override	public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {		return registerReceiver(receiver, filter, null, null);	}	@Override	public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter,			String broadcastPermission, Handler scheduler) {		return registerReceiverInternal(receiver, filter, broadcastPermission,			scheduler, getOuterContext());	}	private Intent registerReceiverInternal(BroadcastReceiver receiver,			IntentFilter filter, String broadcastPermission,			Handler scheduler, Context context) {		IIntentReceiver rd = null;		if (receiver != null) {			if (mPackageInfo != null && context != null) {				if (scheduler == null) {					scheduler = mMainThread.getHandler();				}				rd = mPackageInfo.getReceiverDispatcher(					receiver, context, scheduler,					mMainThread.getInstrumentation(), true);			} else {				......			}		}		try {			return ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(					mMainThread.getApplicationThread(),					rd, filter, broadcastPermission);		} catch (RemoteException e) {				return null;		}	}	......}

        通过两个函数的中转，终于就进入到ContextImpl.registerReceiverInternal这个函数来了。这里的成员变量mPackageInfo是一个LoadedApk实例，它是用来负责处理广播的接收的，在后面一篇文章讲到广播的发送时（sendBroadcast），会具体描写叙述。參数broadcastPermission和scheduler都为null，而參数context是上面的函数通过调用函数getOuterContext得到的，这里它就是指向MainActivity了，因为MainActivity是继承于Context类的，因此，这里用Context类型来引用。

        因为条件mPackageInfo != null和context != null都成立，而且条件scheduler == null也成立，于是就调用mMainThread.getHandler来获得一个Handler了，这个Hanlder是后面用来分发ActivityManagerService发送过的广播用的。这里的成员变量mMainThread是一个ActivityThread实例，在前面Android应用程序启动过程源码分析这篇文章也描写叙述过了。我们先来看看ActivityThread.getHandler函数的实现，然后再回过头来继续分析ContextImpl.registerReceiverInternal函数。

        Step 3. ActivityThread.getHandler

        这个函数实如今frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件里：

public final class ActivityThread {
	......

	final H mH = new H();

	private final class H extends Handler {
		......

		public void handleMessage(Message msg) {
			......

			switch (msg.what) {
			......
			}

			......
		}

		......

	}

	......

	final Handler getHandler() {
		return mH;
	}

	......

}

        有了这个Handler之后，就能够分发消息给应用程序处理了。

        再回到上一步的ContextImpl.registerReceiverInternal函数中，它通过mPackageInfo.getReceiverDispatcher函数获得一个IIntentReceiver接口对象rd，这是一个Binder对象，接下来会把它传给ActivityManagerService，ActivityManagerService在收到对应的广播时，就是通过这个Binder对象来通知MainActivity来接收的。

        我们也是先来看一下mPackageInfo.getReceiverDispatcher函数的实现，然后再回过头来继续分析ContextImpl.registerReceiverInternal函数。

        Step 4. LoadedApk.getReceiverDispatcher

        这个函数实如今frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java文件里：

final class LoadedApk {	......	public IIntentReceiver getReceiverDispatcher(BroadcastReceiver r,			Context context, Handler handler,			Instrumentation instrumentation, boolean registered) {		synchronized (mReceivers) {			LoadedApk.ReceiverDispatcher rd = null;			HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher> map = null;			if (registered) {				map = mReceivers.get(context);				if (map != null) {					rd = map.get(r);				}			}			if (rd == null) {				rd = new ReceiverDispatcher(r, context, handler,					instrumentation, registered);				if (registered) {					if (map == null) {						map = new HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher>();						mReceivers.put(context, map);					}					map.put(r, rd);				}			} else {				rd.validate(context, handler);			}			return rd.getIIntentReceiver();		}	}	......	static final class ReceiverDispatcher {		final static class InnerReceiver extends IIntentReceiver.Stub {			final WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher> mDispatcher;			......			InnerReceiver(LoadedApk.ReceiverDispatcher rd, boolean strong) {				mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher>(rd);				......			}			......		}		......		final IIntentReceiver.Stub mIIntentReceiver;		final Handler mActivityThread;		......		ReceiverDispatcher(BroadcastReceiver receiver, Context context,				Handler activityThread, Instrumentation instrumentation,				boolean registered) {			......			mIIntentReceiver = new InnerReceiver(this, !registered);			mActivityThread = activityThread;						......		}		......		IIntentReceiver getIIntentReceiver() {			return mIIntentReceiver;		}	}	......}

        在LoadedApk.getReceiverDispatcher函数中，首先看一下參数r是不是已经有对应的ReceiverDispatcher存在了，如果有，就直接返回了，否则就新建一个ReceiverDispatcher，而且以r为Key值保在一个HashMap中，而这个HashMap以Context，这里即为MainActivity为Key值保存在LoadedApk的成员变量mReceivers中，这样，仅仅要给定一个Activity和BroadcastReceiver，就能够查看LoadedApk里面是否已经存在对应的广播接收公布器ReceiverDispatcher了。

        在新建广播接收公布器ReceiverDispatcher时，会在构造函数里面创建一个InnerReceiver实例，这是一个Binder对象，实现了IIntentReceiver接口，能够通过ReceiverDispatcher.getIIntentReceiver函数来获得，获得后就会把它传给ActivityManagerService，以便接收广播。在ReceiverDispatcher类的构造函数中，还会把传进来的Handle类型的參数activityThread保存下来，以便后面在分发广播的时候使用。

        如今，再回到ContextImpl.registerReceiverInternal函数，在获得了IIntentReceiver类型的Binder对象后，就開始要把它注冊到ActivityManagerService中去了。

        Step 5. ActivityManagerProxy.registerReceiver

        这个函数实如今frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件里：

class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
	......

	public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
			IIntentReceiver receiver,
			IntentFilter filter, String perm) throws RemoteException
	{
		Parcel data = Parcel.obtain();
		Parcel reply = Parcel.obtain();
		data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
		data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
		data.writeStrongBinder(receiver != null ? receiver.asBinder() : null);
		filter.writeToParcel(data, 0);
		data.writeString(perm);
		mRemote.transact(REGISTER_RECEIVER_TRANSACTION, data, reply, 0);
		reply.readException();
		Intent intent = null;
		int haveIntent = reply.readInt();
		if (haveIntent != 0) {
			intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(reply);
		}
		reply.recycle();
		data.recycle();
		return intent;
	}

	......

}

         这个函数通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService中的registerReceiver函数中去了。

         Step 6. ActivityManagerService.registerReceiver

         这个函数实如今frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件里：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative		implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {	......	public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,			IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {		synchronized(this) {			ProcessRecord callerApp = null;			if (caller != null) {				callerApp = getRecordForAppLocked(caller);				if (callerApp == null) {					......				}			}			List allSticky = null;			// Look for any matching sticky broadcasts...			Iterator actions = filter.actionsIterator();			if (actions != null) {				while (actions.hasNext()) {					String action = (String)actions.next();					allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);				}			} else {				......			}			// The first sticky in the list is returned directly back to			// the client.			Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;			......			if (receiver == null) {				return sticky;			}			ReceiverList rl				= (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());			if (rl == null) {				rl = new ReceiverList(this, callerApp,					Binder.getCallingPid(),					Binder.getCallingUid(), receiver);				if (rl.app != null) {					rl.app.receivers.add(rl);				} else {					......				}				mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);			}			BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);			rl.add(bf);			......			mReceiverResolver.addFilter(bf);			// Enqueue broadcasts for all existing stickies that match			// this filter.			if (allSticky != null) {				......			}			return sticky;		}	}	......}

         函数首先是获得调用registerReceiver函数的应用程序进程记录块：

    ProcessRecord callerApp = null;    if (caller != null) {	callerApp = getRecordForAppLocked(caller);	if (callerApp == null) {	    ......        }    }

        这里得到的便是上一篇文章
Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划里面介绍的应用程序Broadcast的进程记录块了，MainActivity就是在里面启动起来的。

    List allSticky = null;

    // Look for any matching sticky broadcasts...
    Iterator actions = filter.actionsIterator();
    if (actions != null) {
	while (actions.hasNext()) {
		String action = (String)actions.next();
		allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
	}
    } else {
	......
    }

    // The first sticky in the list is returned directly back to
    // the client.
    Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;

        这里传进来的filter仅仅有一个action，就是前面描写叙述的CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，这里先通过getStickiesLocked函数查找一下有没有对应的sticky intent列表存在。什么是Sticky Intent呢？我们在最后一次调用sendStickyBroadcast函数来发送某个Action类型的广播时，系统会把代表这个广播的Intent保存下来，这样，后来调用registerReceiver来注冊同样Action类型的广播接收器，就会得到这个最后发出的广播。这就是为什么叫做Sticky Intent了，这个最后发出的广播尽管被处理完了，可是仍然被粘住在ActivityManagerService中，以便下一个注冊对应Action类型的广播接收器还能继承处理。

        这里，如果我们不使用sendStickyBroadcast来发送CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播，于是，这里得到的allSticky和sticky都为null了。

        继续往下看，这里传进来的receiver不为null，于是，继续往下运行：

    ReceiverList rl	= (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());    if (rl == null) {	rl = new ReceiverList(this, callerApp,		Binder.getCallingPid(),		Binder.getCallingUid(), receiver);	if (rl.app != null) {		rl.app.receivers.add(rl);	} else {		......	}	mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);    }

        这里事实上就是把广播接收器receiver保存一个ReceiverList列表中，这个列表的宿主进程是rl.app，这里就是MainActivity所在的进程了，在ActivityManagerService中，用一个进程记录块来表示这个应用程序进程，它里面有一个列表receivers，专门用来保存这个进程注冊的广播接收器。接着，又把这个ReceiverList列表以receiver为Key值保存在ActivityManagerService的成员变量mRegisteredReceivers中，这些都是为了方便在收到广播时，高速找到对应的广播接收器的。

        再往下看：

    BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);    rl.add(bf);    ......    mReceiverResolver.addFilter(bf);

        上面仅仅是把广播接收器receiver保存起来了，可是还没有把它和filter关联起来，这里就创建一个BroadcastFilter来把广播接收器列表rl和filter关联起来，然后保存在ActivityManagerService中的成员变量mReceiverResolver中去。

        这样，广播接收器注冊的过程就介绍完了，比較简单，可是工作又比較琐碎，主要就是将广播接收器receiver及其要接收的广播类型filter保存在ActivityManagerService中，以便以后能够接收到对应的广播并进行处理，在下一篇文章，我们将具体分析这个过程，敬请关注。

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