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Android应用程序注册广播接收器（registerReceiver）的过程分析_android activitymanagerservice allsticky

作者：运维做开发 | 2024-08-06 00:55:39

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android activitymanagerservice allsticky

        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/发布机制，因此，使用这种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，订阅消息其实就是注册广播接收器，本文将探讨Android应用程序是如何注册广播接收器以及把广播接收器注册到哪里去的。

《Android系统源代码情景分析》一书正在进击的程序员网（http://0xcc0xcd.com）中连载，点击进入！

        在Android的广播机制中，ActivityManagerService扮演着广播中心的角色，负责系统中所有广播的注册和发布操作，因此，Android应用程序注册广播接收器的过程就把是广播接收器注册到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注册到ActivityManagerService中去的，而ContextWrapper类本身又借助ContextImpl类来注册广播接收器。

        在Android应用程序框架中，Activity和Service类都继承了ContextWrapper类，因此，我们可以在Activity或者Service的子类中调用registerReceiver函数来注册广播接收器。Activity、Service、ContextWrapper和ContextImpl这四个类的关系可以参考前面Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文中描述的Activity类图。

        这篇文章还是继续以实例来进行情景分析，所用到的例子便是上一篇文章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；又由于Android应用程序是把广播接器注册到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，具体请参考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划一文。

        开始进入主题了，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例子中，注册广播接收器的操作是MainActivity发起的，我们先来看看注册过程的序列图：


        在分析这个序列图之前，我们先来看一下MainActivity是如何调用registerReceiver函数来注册广播接收器的：

  1. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  
  2. 	......
  3.  
  4. 	@Override   
  5. 	public void onResume() {  
  6. 		super.onResume();  
  7.  
  8. 		IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
  9. 		registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);  
  10. 	} 
  11.  
  12. 	......
  13.  
  14. }
        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：

  1. public class ContextWrapper extends Context {
  2. 	Context mBase;
  3. 	......
  4.  
  5. 	@Override
  6. 	public Intent registerReceiver(
  7. 		BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
  8. 		return mBase.registerReceiver(receiver, filter);
  9. 	}
  10.  
  11. 	......
  12.  
  13. }
        这里的成员变量mBase是一个ContextImpl实例，想知道为什么，可以回过头去看看 Android应用程序启动过程源代码分析这篇文章>~<。

        Step 2. ContextImpl.registerReceiver

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

  1. class ContextImpl extends Context {
  2. 	......
  3.  
  4. 	@Override
  5. 	public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
  6. 		return registerReceiver(receiver, filter, null, null);
  7. 	}
  8.  
  9. 	@Override
  10. 	public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter,
  11. 			String broadcastPermission, Handler scheduler) {
  12. 		return registerReceiverInternal(receiver, filter, broadcastPermission,
  13. 			scheduler, getOuterContext());
  14. 	}
  15.  
  16. 	private Intent registerReceiverInternal(BroadcastReceiver receiver,
  17. 			IntentFilter filter, String broadcastPermission,
  18. 			Handler scheduler, Context context) {
  19. 		IIntentReceiver rd = null;
  20. 		if (receiver != null) {
  21. 			if (mPackageInfo != null && context != null) {
  22. 				if (scheduler == null) {
  23. 					scheduler = mMainThread.getHandler();
  24. 				}
  25. 				rd = mPackageInfo.getReceiverDispatcher(
  26. 					receiver, context, scheduler,
  27. 					mMainThread.getInstrumentation(), true);
  28. 			} else {
  29. 				......
  30. 			}
  31. 		}
  32. 		try {
  33. 			return ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(
  34. 					mMainThread.getApplicationThread(),
  35. 					rd, filter, broadcastPermission);
  36. 		} catch (RemoteException e) {
  37. 				return null;
  38. 		}
  39. 	}
  40.  
  41. 	......
  42.  
  43. }
        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，在前面Android应用程序启动过程源代码分析这篇文章也描述过了。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

        这个函数实现在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. 	private final class H extends Handler {
  7. 		......
  8.  
  9. 		public void handleMessage(Message msg) {
  10. 			......
  11.  
  12. 			switch (msg.what) {
  13. 			......
  14. 			}
  15.  
  16. 			......
  17. 		}
  18.  
  19. 		......
  20.  
  21. 	}
  22.  
  23. 	......
  24.  
  25. 	final Handler getHandler() {
  26. 		return mH;
  27. 	}
  28.  
  29. 	......
  30.  
  31. }
        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：

  1. final class LoadedApk {
  2. 	......
  3.  
  4. 	public IIntentReceiver getReceiverDispatcher(BroadcastReceiver r,
  5. 			Context context, Handler handler,
  6. 			Instrumentation instrumentation, boolean registered) {
  7. 		synchronized (mReceivers) {
  8. 			LoadedApk.ReceiverDispatcher rd = null;
  9. 			HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher> map = null;
  10. 			if (registered) {
  11. 				map = mReceivers.get(context);
  12. 				if (map != null) {
  13. 					rd = map.get(r);
  14. 				}
  15. 			}
  16. 			if (rd == null) {
  17. 				rd = new ReceiverDispatcher(r, context, handler,
  18. 					instrumentation, registered);
  19. 				if (registered) {
  20. 					if (map == null) {
  21. 						map = new HashMap<BroadcastReceiver, LoadedApk.ReceiverDispatcher>();
  22. 						mReceivers.put(context, map);
  23. 					}
  24. 					map.put(r, rd);
  25. 				}
  26. 			} else {
  27. 				rd.validate(context, handler);
  28. 			}
  29. 			return rd.getIIntentReceiver();
  30. 		}
  31. 	}
  32.  
  33. 	......
  34.  
  35. 	static final class ReceiverDispatcher {
  36.  
  37. 		final static class InnerReceiver extends IIntentReceiver.Stub {
  38. 			final WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher> mDispatcher;
  39. 			......
  40.  
  41. 			InnerReceiver(LoadedApk.ReceiverDispatcher rd, boolean strong) {
  42. 				mDispatcher = new WeakReference<LoadedApk.ReceiverDispatcher>(rd);
  43. 				......
  44. 			}
  45.  
  46. 			......
  47. 		}
  48.  
  49. 		......
  50.  
  51. 		final IIntentReceiver.Stub mIIntentReceiver;
  52. 		final Handler mActivityThread;
  53.  
  54. 		......
  55.  
  56. 		ReceiverDispatcher(BroadcastReceiver receiver, Context context,
  57. 				Handler activityThread, Instrumentation instrumentation,
  58. 				boolean registered) {
  59. 			......
  60.  
  61. 			mIIntentReceiver = new InnerReceiver(this, !registered);
  62. 			mActivityThread = activityThread;
  63. 			
  64. 			......
  65. 		}
  66.  
  67. 		......
  68.  
  69. 		IIntentReceiver getIIntentReceiver() {
  70. 			return mIIntentReceiver;
  71. 		}
  72.  
  73. 	}
  74.  
  75. 	......
  76.  
  77. }

        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：

  1. class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
  2. {
  3. 	......
  4.  
  5. 	public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
  6. 			IIntentReceiver receiver,
  7. 			IntentFilter filter, String perm) throws RemoteException
  8. 	{
  9. 		Parcel data = Parcel.obtain();
  10. 		Parcel reply = Parcel.obtain();
  11. 		data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
  12. 		data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
  13. 		data.writeStrongBinder(receiver != null ? receiver.asBinder() : null);
  14. 		filter.writeToParcel(data, 0);
  15. 		data.writeString(perm);
  16. 		mRemote.transact(REGISTER_RECEIVER_TRANSACTION, data, reply, 0);
  17. 		reply.readException();
  18. 		Intent intent = null;
  19. 		int haveIntent = reply.readInt();
  20. 		if (haveIntent != 0) {
  21. 			intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(reply);
  22. 		}
  23. 		reply.recycle();
  24. 		data.recycle();
  25. 		return intent;
  26. 	}
  27.  
  28. 	......
  29.  
  30. }
         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：

  1. public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
  2. 		implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
  3. 	......
  4.  
  5. 	public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
  6. 			IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {
  7. 		synchronized(this) {
  8. 			ProcessRecord callerApp = null;
  9. 			if (caller != null) {
  10. 				callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
  11. 				if (callerApp == null) {
  12. 					......
  13. 				}
  14. 			}
  15.  
  16. 			List allSticky = null;
  17.  
  18. 			// Look for any matching sticky broadcasts...
  19. 			Iterator actions = filter.actionsIterator();
  20. 			if (actions != null) {
  21. 				while (actions.hasNext()) {
  22. 					String action = (String)actions.next();
  23. 					allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
  24. 				}
  25. 			} else {
  26. 				......
  27. 			}
  28.  
  29. 			// The first sticky in the list is returned directly back to
  30. 			// the client.
  31. 			Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;
  32.  
  33. 			......
  34.  
  35. 			if (receiver == null) {
  36. 				return sticky;
  37. 			}
  38.  
  39. 			ReceiverList rl
  40. 				= (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());
  41. 			if (rl == null) {
  42. 				rl = new ReceiverList(this, callerApp,
  43. 					Binder.getCallingPid(),
  44. 					Binder.getCallingUid(), receiver);
  45.  
  46. 				if (rl.app != null) {
  47. 					rl.app.receivers.add(rl);
  48. 				} else {
  49. 					......
  50. 				}
  51. 				mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
  52. 			}
  53.  
  54. 			BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);
  55. 			rl.add(bf);
  56. 			......
  57. 			mReceiverResolver.addFilter(bf);
  58.  
  59. 			// Enqueue broadcasts for all existing stickies that match
  60. 			// this filter.
  61. 			if (allSticky != null) {
  62. 				......
  63. 			}
  64.  
  65. 			return sticky;
  66. 		}
  67. 	}
  68.  
  69. 	......
  70.  
  71. }
         函数首先是获得调用registerReceiver函数的应用程序进程记录块： 

  1.     ProcessRecord callerApp = null;
  2.     if (caller != null) {
  3. 	callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
  4. 	if (callerApp == null) {
  5. 	    ......
  6.         }
  7.     }
        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。

        

  1.     List allSticky = null;
  2.  
  3.     // Look for any matching sticky broadcasts...
  4.     Iterator actions = filter.actionsIterator();
  5.     if (actions != null) {
  6. 	while (actions.hasNext()) {
  7. 		String action = (String)actions.next();
  8. 		allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
  9. 	}
  10.     } else {
  11. 	......
  12.     }
  13.  
  14.     // The first sticky in the list is returned directly back to
  15.     // the client.
  16.     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：

  1.     ReceiverList rl
  2. 	= (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());
  3.     if (rl == null) {
  4. 	rl = new ReceiverList(this, callerApp,
  5. 		Binder.getCallingPid(),
  6. 		Binder.getCallingUid(), receiver);
  7.  
  8. 	if (rl.app != null) {
  9. 		rl.app.receivers.add(rl);
  10. 	} else {
  11. 		......
  12. 	}
  13. 	mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
  14.     }
        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：

  1.     BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);
  2.     rl.add(bf);
  3.     ......
  4.     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，在下一篇文章，我们将详细分析这个过程，敬请关注。

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