Android四大组件Broadcast中注册广播registerReceiver流程源代码详解

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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。

 在分析之前，我们先来看一下MainActivity是如何调用registerReceiver函数来注册广播接收器的：

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函数注册了一个BroadcastReceiver实例counterActionReceiver，并且通过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，就开始分析注册过程中的每一个步骤了。

        Step 1. ContextWrapper.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java文件中：

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。

 Step 2. ContextImpl.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件中：

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，最终就进入到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），会详细描述。参数broadcastPermission和scheduler都为null，而参数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。由于条件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。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

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：

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，就可以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在收到相应的广播时，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

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java文件中：

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，首先看一下参数r是不是已经有相应的ReceiverDispatcher存在了，如果有，就直接返回了，否则就新建一个ReceiverDispatcher，并且以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，只要给定一个Activity和BroadcastReceiver，就可以查看LoadedApk里面是否已经存在相应的广播接收发布器ReceiverDispatcher了。在新建广播接收发布器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，可以通过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类型的参数activityThread保存下来，以便后面在分发广播的时候使用。现在，再回到ContextImpl.registerReceiverInternal函数，在获得了IIntentReceiver类型的Binder对象后，就开始要把它注册到ActivityManagerService中去了。

        Step 5. ActivityManagerProxy.registerReceiver

        这个函数实现在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：

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

         这个函数实现在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 Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
			IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {
		synchronized(this) {
            //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) {
					......
				}
			}
 
			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;
		}
	}
 
	......
 
}

下面详细介绍下面代码的含义。

    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只有一个action，就是前面描述的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来注册相同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虽然被处理完了，但是仍然被粘住在ActivityManagerService中，以便下一个注册相应Action类型的广播接收器还能继承处理。这里，假设我们不使用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，继续往下执行：

    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);
    }

  这里其实就是把广播接收器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册的广播接收器。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，快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);

 上面只是把广播接收器receiver保存起来了，但是还没有把它和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，广播接收器注册的过程就介绍完了，比较简单，但是工作又比较琐碎，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相应的广播并进行处理。