Android應用程式註冊廣播接收器（registerReceiver）的過程分析

        前面我們介紹了Android系統的廣播機制，從本質來說，它是一種訊息訂閱/發布機制，因此，使用這種訊息驅動模型的第一步便是訂閱訊息；而對Android應用程式來說，訂閱訊息其實就是註冊廣播接收器，本文將探討Android應用程式是如何註冊廣播接收器以及把廣播接收器註冊到哪裡去的。

        在Android的廣播機制中，ActivityManagerService扮演著廣播中心的角色，負責系統中所有廣播的註冊和發佈動作，因此，Android應用程式註冊廣播接收器的過程就把是廣播接收器註冊到ActivityManagerService的過程。Android應用程式是通過調用ContextWrapper類的registerReceiver函數來把廣播接收器BroadcastReceiver註冊到ActivityManagerService中去的，而ContextWrapper類本身又藉助ContextImpl類來註冊廣播接收器。

        在Android應用程式架構中，Activity和Service類都繼承了ContextWrapper類，因此，我們可以在Activity或者Service的子類中調用registerReceiver函數來註冊廣播接收器。Activity、Service、ContextWrapper和ContextImpl這四個類的關係可以參考前面Android系統在新進程中啟動自訂服務過程（startService）的原理分析一文中描述的Activity類圖。

        這篇文章還是繼續以執行個體來進行情景分析，所用到的例子便是上一篇文章Android系統中的廣播（Broadcast）機制簡要介紹和學習計劃裡面介紹的應用程式了，所以希望讀者在繼續閱讀本文之前，先看看這篇文章；又由於Android應用程式是把廣播接器註冊到ActivityManagerService中去的，因此，這裡又會涉入到Binder處理序間通訊機制，所以希望讀者對Android系統的Binder處理序間通訊機制有所瞭解，具體請參考Android處理序間通訊（IPC）機制Binder簡要介紹和學習計劃一文。

        開始進入主題了，在Android系統中的廣播（Broadcast）機制簡要介紹和學習計劃一文所介紹的例子中，註冊廣播接收器的操作是MainActivity發起的，我們先來看看註冊過程的順序圖表：

        在分析這個順序圖表之前，我們先來看一下MainActivity是如何調用registerReceiver函數來註冊廣播接收器的：

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函數裡，通過其父類ContextWrapper的registerReceiver函數註冊了一個BroadcastReceiver執行個體counterActionReceiver，並且通過IntentFilter執行個體counterActionFilter告訴ActivityManagerService，它要訂閱的廣播是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的，這樣，ActivityManagerService在收到CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的廣播時，就會分發給counterActionReceiver執行個體的onReceive函數。

        接下來，就開始分析註冊過程中的每一個步驟了。

        Step 1. ContextWrapper.registerReceiver

        這個函數實現在frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java檔案中：

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

        這裡的成員變數mBase是一個ContextImpl執行個體，想知道為什麼，可以回過頭去看看Android應用程式啟動過程原始碼分析這篇文章>~<。

        Step 2. ContextImpl.registerReceiver

        這個函數實現在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java檔案中：

class ContextImpl extends Context {......@Overridepublic Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {return registerReceiver(receiver, filter, null, null);}@Overridepublic 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;}}......}

        通過兩個函數的中轉，最終就進入到ContextImpl.registerReceiverInternal這個函數來了。這裡的成員變數mPackageInfo是一個LoadedApk執行個體，它是用來負責處理廣播的接收的，在後面一篇文章講到廣播的發送時（sendBroadcast），會詳細描述。參數broadcastPermission和scheduler都為null，而參數context是上面的函數通過調用函數getOuterContext得到的，這裡它就是指向MainActivity了，因為MainActivity是繼承於Context類的，因此，這裡用Context類型來引用。

        由於條件mPackageInfo != null和context != null都成立，而且條件scheduler == null也成立，於是就調用mMainThread.getHandler來獲得一個Handler了，這個Hanlder是後面用來分發ActivityManagerService發送過的廣播用的。這裡的成員變數mMainThread是一個ActivityThread執行個體，在前面Android應用程式啟動過程原始碼分析這篇文章也描述過了。我們先來看看ActivityThread.getHandler函數的實現，然後再回過頭來繼續分析ContextImpl.registerReceiverInternal函數。

        Step 3. ActivityThread.getHandler

        這個函數實現在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java檔案中：

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;}......}

        有了這個Handler之後，就可以分發訊息給應用程式處理了。

        再回到上一步的ContextImpl.registerReceiverInternal函數中，它通過mPackageInfo.getReceiverDispatcher函數獲得一個IIntentReceiver介面對象rd，這是一個Binder對象，接下來會把它傳給ActivityManagerService，ActivityManagerService在收到相應的廣播時，就是通過這個Binder對象來通知MainActivity來接收的。

        我們也是先來看一下mPackageInfo.getReceiverDispatcher函數的實現，然後再回過頭來繼續分析ContextImpl.registerReceiverInternal函數。

        Step 4. LoadedApk.getReceiverDispatcher

        這個函數實現在frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java檔案中：

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函數中，首先看一下參數r是不是已經有相應的ReceiverDispatcher存在了，如果有，就直接返回了，否則就建立一個ReceiverDispatcher，並且以r為Key值保在一個HashMap中，而這個HashMap以Context，這裡即為MainActivity為Key值儲存在LoadedApk的成員變數mReceivers中，這樣，只要給定一個Activity和BroadcastReceiver，就可以查看LoadedApk裡面是否已經存在相應的廣播接收發布器ReceiverDispatcher了。

        在建立廣播接收發布器ReceiverDispatcher時，會在建構函式裡面建立一個InnerReceiver執行個體，這是一個Binder對象，實現了IIntentReceiver介面，可以通過ReceiverDispatcher.getIIntentReceiver函數來獲得，獲得後就會把它傳給ActivityManagerService，以便接收廣播。在ReceiverDispatcher類的建構函式中，還會把傳進來的Handle類型的參數activityThread儲存下來，以便後面在分發廣播的時候使用。

        現在，再回到ContextImpl.registerReceiverInternal函數，在獲得了IIntentReceiver類型的Binder對象後，就開始要把它註冊到ActivityManagerService中去了。

        Step 5. ActivityManagerProxy.registerReceiver

        這個函數實現在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java檔案中：

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;}......}

         這個函數通過Binder驅動程式就進入到ActivityManagerService中的registerReceiver函數中去了。

         Step 6. ActivityManagerService.registerReceiver

         這個函數實現在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java檔案中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNativeimplements 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;}}......}

         函數首先是獲得調用registerReceiver函數的應用程式進程記錄塊：

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

        這裡得到的便是上一篇文章Android系統中的廣播（Broadcast）機制簡要介紹和學習計劃裡面介紹的應用程式Broadcast的進程記錄塊了，MainActivity就是在裡面啟動起來的。

        

    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;

        這裡傳進來的filter只有一個action，就是前面描述的CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，這裡先通過getStickiesLocked函數尋找一下有沒有對應的sticky intent列表存在。什麼是Sticky Intent呢？我們在最後一次調用sendStickyBroadcast函數來發送某個Action類型的廣播時，系統會把代表這個廣播的Intent儲存下來，這樣，後來調用registerReceiver來註冊相同Action類型的廣播接收器，就會得到這個最後發出的廣播。這就是為什麼叫做Sticky Intent了，這個最後發出的廣播雖然被處理完了，但是仍然被粘住在ActivityManagerService中，以便下一個註冊相應Action類型的廣播接收器還能繼承處理。

        這裡，假設我們不使用sendStickyBroadcast來發送CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的廣播，於是，這裡得到的allSticky和sticky都為null了。

        繼續往下看，這裡傳進來的receiver不為null，於是，繼續往下執行：

    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);    }

        這裡其實就是把廣播接收器receiver儲存一個ReceiverList列表中，這個列表的宿主進程是rl.app，這裡就是MainActivity所在的進程了，在ActivityManagerService中，用一個進程記錄塊來表示這個應用程式進程，它裡面有一個列表receivers，專門用來儲存這個進程註冊的廣播接收器。接著，又把這個ReceiverList列表以receiver為Key值儲存在ActivityManagerService的成員變數mRegisteredReceivers中，這些都是為了方便在收到廣播時，快速找到對應的廣播接收器的。

        再往下看：

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

        上面只是把廣播接收器receiver儲存起來了，但是還沒有把它和filter關聯起來，這裡就建立一個BroadcastFilter來把廣播接收器列表rl和filter關聯起來，然後儲存在ActivityManagerService中的成員變數mReceiverResolver中去。

        這樣，廣播接收器註冊的過程就介紹完了，比較簡單，但是工作又比較瑣碎，主要就是將廣播接收器receiver及其要接收的廣播類型filter儲存在ActivityManagerService中，以便以後能夠接收到相應的廣播並進行處理，在下一篇文章，我們將詳細分析這個過程，敬請關注。

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