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Android 添加系統(tǒng)服務(wù)的方法

2020-03-23 08:31:57

來源：互聯(lián)網(wǎng)

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和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員 Android本篇文章主要介紹 Android 開發(fā)中的部分知識(shí)點(diǎn)，通過閱讀本篇文章，您將收獲以下內(nèi)容:一、前言二、編寫AIDL文件三、編寫Manager類四、編寫系統(tǒng)服務(wù)五、注冊(cè)系統(tǒng)服務(wù)六、注冊(cè)Manager七、App調(diào)用八、添加JNI部分代...

和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員 Android

本篇文章主要介紹 Android 開發(fā)中的部分知識(shí)點(diǎn)，通過閱讀本篇文章，您將收獲以下內(nèi)容:

一、前言
二、編寫AIDL文件
三、編寫Manager類
四、編寫系統(tǒng)服務(wù)
五、注冊(cè)系統(tǒng)服務(wù)
六、注冊(cè)Manager
七、App調(diào)用
八、添加JNI部分代碼
九、總結(jié)

一、前言

系統(tǒng)服務(wù)是Android中非常重要的一部分, 像ActivityManagerService, PackageManagerService, WindowManagerService, 這些系統(tǒng)服務(wù)都是Framework層的關(guān)鍵服務(wù), 本篇文章主要講一下如何基于Android源碼添加一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)的完整流程, 除了添加基本系統(tǒng)服務(wù), 其中還包含添加JNI部分代碼和App通過AIDL調(diào)用的演示Demo, 調(diào)用包含App調(diào)用服務(wù)端, 也包含服務(wù)端回調(diào)App, 也就是完成一個(gè)簡(jiǎn)單的雙向通信.

注: 測(cè)試代碼基于Android 7.1.1, 其他Android版本都是大同小異.

二、編寫AIDL文件

添加服務(wù)首先是編寫AIDL文件, AIDL文件路徑如下:

frameworks/base/core/java/com/example/utils/

1.ISystemEvent.aidl 內(nèi)容如下:

package com.example.utils;

import com.example.utils.IEventCallback;

interface ISystemEvent {
 void registerCallback(IEventCallback callback);

 void unregisterCallback(IEventCallback callback);

 void sendEvent(int type, String value);
}

2.IEventCallback.aidl 內(nèi)容如下

package com.example.utils;

interface IEventCallback
{
 oneway void onSystemEvent(int type, String value);
}

AIDL文件編寫, 教程很多, 我這里就不詳細(xì)說明了, 需要注意的是, 由于我們要實(shí)現(xiàn)回調(diào)功能, 所以必須寫一個(gè)回調(diào)接口 IEventCallback, 另外AIDL文件中 oneway 關(guān)鍵字表明調(diào)用此函數(shù)不會(huì)阻塞當(dāng)前線程, 調(diào)用端調(diào)用此函數(shù)會(huì)立即返回, 接收端收到函數(shù)調(diào)用是在Binder線程池中的某個(gè)線程中. 可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求選擇是否需要加 oneway 關(guān)鍵字.

AIDL只支持傳輸基本java類型數(shù)據(jù), 要想傳遞自定義類, 類需要實(shí)現(xiàn) Parcelable 接口, 另外, 如果傳遞基本類型數(shù)組, 需要指定 in out 關(guān)鍵字, 比如 void test(in byte[] input, out byte[] output) , 用 in 還是 out, 只需要記住: 數(shù)組如果作為參數(shù), 通過調(diào)用端傳給被調(diào)端, 則使用 in, 如果數(shù)組只是用來接受數(shù)據(jù), 實(shí)際數(shù)據(jù)是由被調(diào)用端來填充的, 則使用 out, 這里之所以沒有說服務(wù)端和客戶端, 是因?yàn)?in out 關(guān)鍵字用哪個(gè)和是服務(wù)端還是客戶端沒有聯(lián)系, 遠(yuǎn)程調(diào)用和被調(diào)用更適合描述.

文件寫完后, 添加到編譯的 Android.mk 中 LOCAL_SRC_FILES 后面:

3.frameworks/base/Android.mk

LOCAL_SRC_FILES += \
 core/java/android/view/IWindow.aidl \
 core/java/android/view/IWindowFocusObserver.aidl \
 core/java/android/view/IWindowId.aidl \
 部分代碼省略 ...
 core/java/com/example/utils/ISystemEvent.aidl \
 core/java/com/example/utils/IEventCallback.aidl \
 部分代碼省略 ...

編譯代碼, 編譯前需執(zhí)行 make update-api, 更新接口, 然后編譯代碼,確保AIDL編寫沒有錯(cuò)誤, 編譯后會(huì)生成對(duì)應(yīng)java文件, 服務(wù)端要實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)接口.

三、編寫Manager類

我們可以看到, Android API 中有很多Manager類, 這些類一般都是某個(gè)系統(tǒng)服務(wù)的客戶端代理類, 其實(shí)我們不寫Manager類, 只通過AIDL文件自動(dòng)生成的類, 也可以完成功能, 但封裝一下AIDL接口使用起來更方便, 我們測(cè)試用的Manager類為 SystemEventManager, 代碼如下:
frameworks/base/core/java/com/example/utils/SystemEventManager.java

package com.example.utils;

import android.content.Context;
import android.os.RemoteException;
import android.util.Log;

import com.example.example.ISystemEvent;
import com.example.IEventCallback;

public class SystemEventManager {

 private static final String TAG = SystemEventManager.class.getSimpleName();
 // 系統(tǒng)服務(wù)注冊(cè)時(shí)使用的名字, 確保和已有的服務(wù)名字不沖突
 public static final String SERVICE = &#34;test_systemevent&#34;;

 private final Context mContext;
 private final ISystemEvent mService;

 public SystemEventManager(Context context, ISystemEvent service) {
 mContext = context;
 mService = service;
 Log.d(TAG, &#34;SystemEventManager init&#34;);
 }

 public void register(IEventCallback callback) {
 try {
 mService.registerCallback(callback);
 } catch (RemoteException e) {
 Log.w(TAG, &#34;remote exception happen&#34;);
 e.printStackTrace();
 }
 }

 public void unregister(IEventCallback callback) {
 try {
 mService.unregisterCallback(callback);
 } catch (RemoteException e) {
 Log.w(TAG, &#34;remote exception happen&#34;);
 e.printStackTrace();
 }
 }

 /**
 * Send event to SystemEventService.
 */
 public void sendEvent(int type, String value) {
 try {
 mService.sendEvent(type, value);
 } catch (RemoteException e) {
 Log.w(TAG, &#34;remote exception happen&#34;);
 e.printStackTrace();
 }
 }
}

代碼很簡(jiǎn)單, 就封裝了下AIDL接口, 定義了系統(tǒng)服務(wù)注冊(cè)時(shí)用的名字.

public SystemEventManager(Context context, ISystemEvent service)

構(gòu)造函數(shù)中的 ISystemEvent 參數(shù)在后面注冊(cè)Manager時(shí)候會(huì)通過Binder相關(guān)接口獲取.

編譯代碼, 確保沒有錯(cuò)誤, 下面編寫系統(tǒng)服務(wù).

四、編寫系統(tǒng)服務(wù)

路徑以及代碼如下:
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/example/SystemEventService.java

package com.android.server.example;

import android.content.Context;
import android.os.Binder;
import android.os.RemoteCallbackList;
import android.os.RemoteException;
import android.os.ServiceManager;
import android.util.Log;

import com.example.utils.ISystemEvent;
import com.example.utils.IEventCallback;

public class SystemEventService extends ISystemEvent.Stub {

 private static final String TAG = SystemEventService.class.getSimpleName();
 private RemoteCallbackList&lt;IEventCallback&gt; mCallbackList = new RemoteCallbackList&lt;&gt;();

 private Context mContext;

 public SystemEventService(Context context) {
 mContext = context;
 Log.d(TAG, &#34;SystemEventService init&#34;);
 }

 @Override
 public void registerCallback(IEventCallback callback) {
 boolean result = mCallbackList.register(callback);
 Log.d(TAG, &#34;register pid:&#34; + Binder.getCallingPid()
 + &#34; uid:&#34; + Binder.getCallingUid() + &#34; result:&#34; + result);

 }

 @Override
 public void unregisterCallback(IEventCallback callback) {
 boolean result = mCallbackList.unregister(callback);
 Log.d(TAG, &#34;unregister pid:&#34; + Binder.getCallingPid()
 + &#34; uid:&#34; + Binder.getCallingUid() + &#34; result:&#34; + result);

 }

 @Override
 public void sendEvent(int type, String value) {
 sendEventToRemote(type, value + &#34; remote&#34;);
 }

 public void sendEventToRemote(int type, String value) {
 int count = mCallbackList.getRegisteredCallbackCount();
 Log.d(TAG, &#34;remote callback count:&#34; + count);
 if (count &gt; 0) {
 final int size = mCallbackList.beginBroadcast();
 for (int i = 0; i &lt; size; i++) {
 IEventCallback cb = mCallbackList.getBroadcastItem(i);
 try {
 if (cb != null) {
 cb.onSystemEvent(type, value);
 }
 } catch (RemoteException e) {
 e.printStackTrace();
 Log.d(TAG, &#34;remote exception:&#34; + e.getMessage());
 }
 }
 mCallbackList.finishBroadcast();
 }
 }
}

服務(wù)端繼承自 ISystemEvent.Stub, 實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的三個(gè)方法即可, 需要注意的是, 由于有回調(diào)功能, 所以要把注冊(cè)的 IEventCallback 加到鏈表里面, 這里使用了 RemoteCallbackList, 之所以不能使用普通的 List 或者 Map, 原因是, 跨進(jìn)程調(diào)用, App調(diào)用 registerCallback 和 unregisterCallback 時(shí), 即便每次傳遞的都是同一個(gè) IEventCallback 對(duì)象, 但到服務(wù)端, 經(jīng)過跨進(jìn)程處理后, 就會(huì)生成不同的對(duì)象, 所以不能通過直接比較是否是同一個(gè)對(duì)象來判斷是不是同一個(gè)客戶端對(duì)象, Android中專門用來處理跨進(jìn)程調(diào)用回調(diào)的類就是 RemoteCallbackList, RemoteCallbackList 還能自動(dòng)處理App端異常死亡情況, 這種情況會(huì)自動(dòng)移除已經(jīng)注冊(cè)的回調(diào).

RemoteCallbackList 使用非常簡(jiǎn)單, 注冊(cè)和移除分別調(diào)用 register() 和 unregister() 即可, 遍歷所有Callback 稍微麻煩一點(diǎn), 代碼參考上面的 sendEventToRemote() 方法.

可以看到, 我們測(cè)試用的的系統(tǒng)服務(wù)邏輯很簡(jiǎn)單, 注冊(cè)和移除 Callback 調(diào)用 RemoteCallbackList 對(duì)應(yīng)方法即可, sendEvent() 方法在App端調(diào)用的基礎(chǔ)上, 在字符串后面加上 " remote" 后回調(diào)給App, 每個(gè)方法也加了log方便理解流程, 服務(wù)端代碼就完成了.

五、注冊(cè)系統(tǒng)服務(wù)

代碼寫好后, 要注冊(cè)到SystemServer中, 所有系統(tǒng)服務(wù)都運(yùn)行在名為 system_server 的進(jìn)程中, 我們要把編寫好的服務(wù)加進(jìn)去, SystemServer中有很多服務(wù), 我們把我們的系統(tǒng)服務(wù)加到最后面, 對(duì)應(yīng)路徑和代碼如下:
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

import com.android.server.example.SystemEventService;
import com.example.utils.SystemEventManager;

/**
 * Starts a miscellaneous grab bag of stuff that has yet to be refactored
 * and organized.
 */
private void startOtherServices() {
 // 部分代碼省略...
 // start SystemEventService
 try {
 ServiceManager.addService(SystemEventManager.SERVICE,
 new SystemEventService(mSystemContext));
 } catch (Throwable e) {
 reportWtf(&#34;starting SystemEventService&#34;, e);
 }
 // 部分代碼省略...
}

通過 ServiceManager 將服務(wù)加到SystemServer中, 名字使用 SystemEventManager.SERVICE, 后面獲取服務(wù)會(huì)通過名字來獲取. 此時(shí), 如果直接編譯運(yùn)行, 開機(jī)后會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤:

E SystemServer: java.lang.SecurityException

E SELinux : avc: denied { add } for service=test_systemevent pid=1940 uid=1000 scontext=u:r:system_server:s0 tcontext=u:object_r:default_android_service:s0 tclass=service_manager permissive=0

這個(gè)是沒有Selinux權(quán)限, 我們需要加上添加服務(wù)的權(quán)限, 代碼如下:

首先定義類型, test_systemevent 要和添加服務(wù)用的名字保持一致
system/sepolicy/service_contexts

wifiscanner u:object_r:wifiscanner_service:s0
wifi u:object_r:wifi_service:s0
window u:object_r:window_service:s0
# 部分代碼省略...
test_systemevent u:object_r:test_systemevent_service:s0
* u:object_r:default_android_service:s0

system/sepolicy/service.te

# 加入剛剛定義好的 test_systemevent_service 類型, 表明它是系統(tǒng)服務(wù)
type test_systemevent_service, system_api_service, system_server_service, service_manager_type;

加入上面代碼后, 編譯刷機(jī)開機(jī)后, 服務(wù)就能正常運(yùn)行了.

六、注冊(cè)Manager

系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行好了, 接下來就是App怎么獲取的問題了, App獲取系統(tǒng)服務(wù), 我們也用通用接口:
context.getSystemService()
在調(diào)用 getSystemService() 之前, 需要先注冊(cè), 代碼如下:

frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

import com.example.utils.ISystemEvent;
import com.example.utils.SystemEventManager;

static { 
 // 部分代碼省略, 參考其他代碼, 注冊(cè)Manger
 registerService(SystemEventManager.SERVICE, SystemEventManager.class,
 new CachedServiceFetcher&lt;SystemEventManager&gt;() {
 @Override
 public SystemEventManager createService(ContextImpl ctx) {
 // 獲取服務(wù)
 IBinder b = ServiceManager.getService(SystemEventManager.SERVICE);
 // 轉(zhuǎn)為 ISystemEvent
 ISystemEvent service = ISystemEvent.Stub.asInterface(b);
 return new SystemEventManager(ctx.getOuterContext(), service);
 }});
}

注冊(cè)后, 如果你在App里面通過 getSystemService(SystemEventManager.SERVICE); 獲取Manager并調(diào)用接口, 會(huì)發(fā)現(xiàn)又會(huì)出錯(cuò), 又是Selinux權(quán)限問題:

E SELinux : avc: denied { find } for service=test_systemevent pid=4123 uid=10035 scontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768 tcontext=u:object_r:test_systemevent_service:s0 tclass=service_manager permissive=0

說是沒有 find 權(quán)限, 因此又要加權(quán)限, 修改代碼如下:
system/sepolicy/untrusted_app.te

# 允許 untrusted_app 查找 test_systemevent_service
allow untrusted_app test_systemevent_service:service_manager find;

這個(gè) Selinux 的知識(shí)有興趣自己去學(xué)一下, 報(bào)了什么權(quán)限, 就按照錯(cuò)誤信息去對(duì)應(yīng)文件添加權(quán)限.

至此, 系統(tǒng)代碼修改完成了, 編譯系統(tǒng)刷機(jī), 下面通過App調(diào)用.

七、App調(diào)用

文件拷貝和準(zhǔn)備:
我們需要復(fù)制三個(gè)文件到App中, 兩個(gè)AIDL文件, 一個(gè)Manager文件:

IEventCallback.aidl
ISystemEvent.aidl
SystemEventManager.java

所有AIDL文件和java文件, 在App工程中的包名和路徑都需要和系統(tǒng)保持一致, 這三個(gè)文件App不能做任何修改, 除非系統(tǒng)源碼中也做對(duì)應(yīng)修改, 總的來說, 這三個(gè)文件App和系統(tǒng)中要完全保持一致, 類名包名和包路徑都需一致, 復(fù)制這三個(gè)文件到工程中后, 編譯后, 調(diào)用方式如下.

獲取服務(wù):

SystemEventManager eventManager = (SystemEventManager) 
 context.getSystemService(SystemEventManager.SERVICE);

這里Android Studio可能會(huì)報(bào) getSystemService() 參數(shù)不是Context里面的某個(gè)服務(wù)的錯(cuò)誤, 可以直接忽略, 不影響編譯.

注冊(cè)/取消注冊(cè):

eventManager.register(eventCallback);

eventManager.unregister(eventCallback);

private IEventCallback.Stub eventCallback = new IEventCallback.Stub() {
 @Override
 public void onSystemEvent(int type, String value) throws RemoteException {
 Log.d(&#34;SystemEvent&#34;, &#34;type:&#34; + type + &#34; value:&#34; + value);
 }
};

調(diào)用:

eventManager.sendEvent(1, &#34;test string&#34;);

測(cè)試Log如下:

D SystemEventManager: SystemEventManager init
D SystemEventService: register pid:3944 uid:10035 result:true
D SystemEventService: remote callback count:1
D SystemEvent: type:1 value:test string remote
D SystemEventService: unregister pid:3944 uid:10035 result:true

可以看到調(diào)用了服務(wù)端并成功收到服務(wù)端拼接的字符串.

八、添加JNI部分代碼

我們一般添加系統(tǒng)服務(wù), 可能是為了調(diào)用驅(qū)動(dòng)里面的代碼, 所有一般要用JNI部分代碼, 這里不是講怎么編寫JNI代碼, 而是說下系統(tǒng)服務(wù)中已有的JNI代碼, 我們可以直接在這基礎(chǔ)上增加我們的功能.

JNI部分代碼位置為:

frameworks/base/services/core/jni/

編譯對(duì)應(yīng)mk為:

frameworks/base/services/Android.mk
frameworks/base/services/core/jni/Android.mk

此部分代碼直接編譯為 libandroid_servers 動(dòng)態(tài)庫(kù), 在SystemServer進(jìn)行加載:
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

// Initialize native services.
System.loadLibrary(&#34;android_servers&#34;);

如果需要添加JNI部分代碼, 直接在 frameworks/base/services/core/jni/目錄下增加對(duì)應(yīng)文件,
在frameworks/base/services/core/jni/Android.mk中加入新增文件進(jìn)行編譯即可.
同時(shí)按照已有文件中JNI函數(shù)注冊(cè)方式, 寫好對(duì)應(yīng)注冊(cè)方法, 統(tǒng)一在
frameworks/base/services/core/jni/onload.cpp中動(dòng)態(tài)注冊(cè)函數(shù).
關(guān)于JNI動(dòng)態(tài)注冊(cè)知識(shí), 可參考之前寫的一篇文章: 兩種JNI注冊(cè)方式

九、總結(jié)

從上面一個(gè)完整的流程下來, 基本就理解了我們平常調(diào)用 getSystemService() 具體是怎么工作的, 總體來說也不麻煩, 真正有技術(shù)含量的跨進(jìn)程調(diào)用被隱藏起來了, 我們只管按照規(guī)則調(diào)用接口即可,以上就是Android系統(tǒng)中添加一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)和App調(diào)用的完整流程, 如有疑問, 歡迎討論!
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