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Android Servcie 后台服务总结笔记

2015年11月25日

Android通过Activity提供了界面给用户,而App进入后台时用户就不能通过界面操作App了。但某些场景下,用户确实不需要界面,但仍需使用App,比如播放音乐或者获得博文更新的通知。Android通过Service达到这个目的。
因此,Service就被称作『后台服务』

创建 IntentService 以在后台逐个处理用户命令

关于 IntentService 需要说的是:

  • 继承自 Service
  • 就像启动 Activity,发送 intent 就可以启动 IntentService
    (服务的 intent 又被称作命令)
  • 接收到首个 intent 时创建一个 IntentService 实例,它在内部创建并启动一个 HandlerThread在 thread 中处理 intent,所以不会阻塞 UI 线程,处理完毕后 IntentService 自行销毁
    (英文手册中称 HandlerThread 为 worker thread,以区分 UI thread)
  • 如果在 IntentService 自毁前,又陆续收到 intent,那么这些 intent 将被保存在 handler thread 的队列中,按顺序逐个处理,执行完队列中的全部 intent 后,才会自毁。

实现 IntentService

public class HelloService extends IntentService {
  public HelloService() {
      super("HelloService");
  }

  @Override
  protected void onHandleIntent(Intent intent) {
      // Normally we would do some work here, like download a file.
  }
}

启动 IntentService

就像 Activity,通过 intent 启动一个 service,同时需要在 manifest 中声明该 service 为 app 的一个组件:

Intent intent = new Intent(this, HelloService.class);
startService(intent);

<application ... >
  <service android:name=".HelloService" />
</application>

IntentService 的工作原理

阅读 IntentService 源码 很容易理解它的工作原理:
它在内部维护了一个 HandlerThread 消息循环。当系统的其它组件(比如 Activity)调用 startService(intent) 时,系统就会执行 Service 的生命周期方法 onStartCommand(...)。IntentService 实现了 onStartCommand(…),把 intent 封装成一个 Message 发送给 handler 处理,而 handler 调用了抽象方法 onHandleIntent(Intent intent),因此我们实现 onHandleIntent(…) 就可以在由 IntentService 建立的 handler thread 中处理用户发出的命令;处理完后就调用了 stopSelf(msg.arg1) 以结束自己.

由于 HandlerThread 消息队列的特性,只能逐个处理收到的 intent,而 handler 每处理完一个 intent,都会调用 stopSelf(int),为什么处理完队列的最后一个 intent 时,IntentService.onDestroy() 才被调到?应该是内部会做判断,并未继续追踪代码以了解其判断细节。

IntentService 的 Class OverView 就是这样描述的:

IntentService is a base class for Services that handle asynchronous requests (expressed as Intents) on demand. Clients send requests through startService(Intent) calls; the service is started as needed, handles each Intent in turn using a worker thread, and stops itself when it runs out of work.

如果不熟悉消息循环,可以参阅 Android_Message_Handler_消息处理机制总结笔记

IntentService 的生命周期方法调用

如果 onHandleIntent(...) 仅仅是睡眠5s,那么用户连续发送4个请求,过一会儿再发送1个请求,生命周期方法的调用情况如下:

22:19:49.069: onCreate()       // 调用startService(),如果service未被创建,则onCreate()执行1次;
22:19:49.088: onStartCommand() // 第1个intent被封装成message发送给handler;
22:19:49.117: handleMessage()  // handler处理第1个intent;
22:19:49.720: onStartCommand() // 再次调用startService(),service运行中,所以onCreate()不被调用;
22:19:50.270: onStartCommand() // 第3个intent,放入handler的work queue;
22:19:50.828: onStartCommand() // 第4个intent;
22:19:54.118: handleMessage()  // 5s后,处理完第1个intent,处理第2个;
22:19:59.120: handleMessage()  // 5s后,处理第3个;
22:20:04.122: handleMessage()  // 5s后,处理第4个;
22:20:09.125: onDestroy()      // 队列中的intent都被处理完后,stopSelf()才能真正调用到onDestroy();

22:20:37.042: onCreate()       // service被销毁后,调用startService(),onCreate()会被调用。
22:20:37.046: onStartCommand()
22:20:37.246: handleMessage()
22:20:42.249: onDestroy()      // 只发送了一个intent,所以5s后intent处理完,onDestroy()被调用。

继承 Service 以在后台并发处理用户命令

IntentService 继承自 Service,实现了必须的 Service 生命周期方法,继承 IntentService 只需要一个构造器,并覆写 onHandleIntent(Intent intent)即可。并且大多数情况下,IntentService 能满足我们的需求。
如果需要并发执行用户的请求命令,可以模仿 IntentService,自定义一个 Service 子类。和 IntentService 的区别在于,需要在 onStartCommand(...)中为每一个 intent 新建一个 thread,以实现并发。另外一点区别是,我们必须调用 stopService(Intent intent) 结束服务。

上述讲到的 service 都是由系统的其它组件(比如 Activity)调用 startService() 创建并启动, 这是 service 的使用方式之一,称为 Started。 一个 started service 执行单一的任务,不会返回结果给调用者,执行结束后就自行销毁。我们至多能在 started service 中发送 Notification 到状态栏,或者发送 Broadcast 给某个 BroadcastReceiver. 如果想进一步和 service 通信,诸如发送请求、接收反馈,需要采用 service 的另一种使用方式: Bound Service.

创建绑定服务 Bound Service

关于 bound service 需要说的是:

官方文档称 bound service 提供了 client-server interface,以允许应用程序组件与 service 交互:service 是 server 端,它实现了一些 public method 供 client 端使用;应用程序组件(比如 activity)就是 client 端。问题是,client 端怎么调用 service 提供的方法呢?

不同于 start 一个 service;更不是在 client 端 new 一个 service 实例,然后调用 service 的 public method。
client 端需要通过 android 提供的机制绑定到 service 端,由系统建立 client-server 的连接(connection),当连接建立后,系统通过回调方法传递给 client 一个 IBinder,借助于 IBinder client 就可以和 service 通信交互,也就达成了所谓的『绑定』。

A bound service offers a client-server interface that allows components to interact with the service, send requests, get results …
Android system creates the connection between the client and service, …, to deliver the IBinder that the client can use to communicate with the service.

那么问题是,这种『机制』是什么?IBinder 又是什么?

实现 Bound Service 的机制

  • 定义一个继承 Binder 的私有子类,在方法 IBinder onBind(Intent intent) 中返回 Binder 子类的实例。
  • client 需要实现接口 ServiceConnection 的回调方法,绑定时调用 bindService(...),解除绑定时需要调用 unbindService(...)
  • 绑定成功后,ServiceConnection 的回调方法 onServiceConnected(..., IBinder service) 被执行,client 获得 IBinder。
public class LocalService extends Service {
    // Binder given to clients
    private final IBinder mBinder = new LocalBinder();

    public class LocalBinder extends Binder {
        LocalService getService() {
            // Return this instance of LocalService so clients can call public methods
            return LocalService.this;
        }
    }
    
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mBinder;
    }
    
    /** method for clients */
    public int getRandomNumber() {
      return mGenerator.nextInt(100);
    }    
}    


public class BindingActivity extends Activity {
    LocalService mService;
    
    /** Defines callbacks for service binding, passed to bindService() */
    private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {
            // We've bound to LocalService, cast the IBinder and get LocalService instance
            LocalBinder binder = (LocalBinder) service;
            mService = binder.getService();
        }
    };
    
    // Call a method from the LocalService.
    int num = mService.getRandomNumber();
}

详情参阅 Android developer guide: bound services 这篇文章的两部分内容:『1. Extending the Binder class』『2. Binding to a Service』. 上述代码段截取自该文章。

目前对 IBinder 仍不理解,只是记住了『用于进程内和进程间调用。不要直接实现这个接口,而是需要继承 Binder』。mark两篇文章以待后续学习,『1. 图解Android Binder 和 Service』, 『2. Android开发:什么是IBinder』.

Android提供了3种 bound 方法:(1)继承 Binder class,针对 service 为应用私有的情况;(2)使用 Messenger;(3)使用AIDL。 上述只是第1种方法,后两种还不理解 TODO。

Bound Service 的生命周期方法调用

D/Activity1: onCreate bindService()     // client调用bindService()以绑定一个service;
D/Service: onCreate()                   // 如果service未被创建,则onCreate()执行1次;
D/Service: onBind()                     // 返回IBinder以允许client绑定;
D/Activity1: onServiceConnected()       // 绑定成功时执行该回调函数,client就获得了IBinder,借助于它可以与service通信;

D/Activity2: onCreate bindService()     // 第2个client尝试绑定service;
D/Activity2: onServiceConnected()       // 由于service已运行,所以onCreate()不被调用;
D/Activity2: onDestroy unbindService()  // 第2个client销毁时需要解除绑定;因第1个client仍绑定,所以service不会被销毁;

D/Activity3: onCreate bindService()     // 第3个client...
D/Activity3: onServiceConnected()
D/Activity3: onDestroy unbindService()

D/Activity1: onDestroy unbindService()  // 第1个client解除绑定;
D/Service: onDestroy()                  // 所有client解除绑定后,系统会销毁该service。

细心的你应该发现了,即使在 service 被销毁后,onServiceDisconnected() 也没被调到,为什么呢? 解释:『only called in extreme situations (crashed / killed)』
所以当 client 解除与 service 的绑定并销毁自己时,最好在自己的生命周期方法内清理与 service 有关的资源。

特别需要注意的是,不要在 onResume()onPause() 生命周期方法内 bind/unbind service。比如,从 activity1 跳转到 activity2,service 和 activity1 解除了绑定,但 activity2 还未来得及绑定 service,将导致没有任何 client 与 service 绑定,service 会被销毁。

Note: You should usually not bind and unbind during your activity’s onResume() and onPause()…

创建前台服务

某些播放器经常出现在下拉状态栏打开的抽屉中(notification drawer)中,用户可以控制音乐的播放/暂停/上首/下首,点击图标后还可以进入App的播放界面。这很可能就是 Foreground Service 的一种实现。

所谓前台服务,就是在创建 service 的时候(或者其它适当的时候),调用 startForeground (int id, Notification notification) 发送一个 notification 到状态栏(notification area),notification 包含一个 PendingIntent,在用户点击 notification 时启动一个 activity。
参阅 Running a Service in the Foreground

Service 和 Thread 的关系

Service运行于 UI 线程,所以如果有耗时的操作,需要在 service 中创建工作线程来完成。

Caution: A service runs in the main thread of its hosting process—the service does not create its own thread and does not run in a separate process (unless you specify otherwise).

使用 Bound Service 完成后台下载任务的 Demo

参考

链接 Android developer guide: services
链接 Android developer guide: bound services
链接 Service 源码
链接 IntentService 源码
链接 Android_Message_Handler_消息处理机制总结笔记
onServiceDisconnected problem not called
『1. 图解Android Binder 和 Service』, 『2. Android开发:什么是IBinder』


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