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

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。

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. @Override
4. public void onResume() {
5. super.onResume();
6. IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);
7. registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
8. }
9. ......
10. }

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. @Override
5. public Intent registerReceiver(
6. BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
7. return mBase.registerReceiver(receiver, filter);
8. }
9. ......
10. }

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. @Override
4. public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
5. return registerReceiver(receiver, filter, null, null);
6. }
7. @Override
8. public Intent registerReceiver(BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter,
9. String broadcastPermission, Handler scheduler) {
10. return registerReceiverInternal(receiver, filter, broadcastPermission,
11. scheduler, getOuterContext());
12. }
13. private Intent registerReceiverInternal(BroadcastReceiver receiver,
14. IntentFilter filter, String broadcastPermission,
15. Handler scheduler, Context context) {
16. IIntentReceiver rd = null;
17. if (receiver != null) {
18. if (mPackageInfo != null && context != null) {
19. if (scheduler == null) {
20. scheduler = mMainThread.getHandler();
21. }
22. rd = mPackageInfo.getReceiverDispatcher(
23. receiver, context, scheduler,
24. mMainThread.getInstrumentation(), true);
25. } else {
26. ......
27. }
28. }
29. try {
30. return ActivityManagerNative.getDefault().registerReceiver(
31. mMainThread.getApplicationThread(),
32. rd, filter, broadcastPermission);
33. } catch (RemoteException e) {
34. return null;
35. }
36. }
37. ......
38. }

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. final H mH = new H();
4. private final class H extends Handler {
5. ......
6. public void handleMessage(Message msg) {
7. ......
8. switch (msg.what) {
9. ......
10. }
11. ......
12. }
13. ......
14. }
15. ......
16. final Handler getHandler() {
17. return mH;
18. }
19. ......
20. }

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

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

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. public Intent registerReceiver(IApplicationThread caller,
5. IIntentReceiver receiver, IntentFilter filter, String permission) {
6. synchronized(this) {
7. ProcessRecord callerApp = null;
8. if (caller != null) {
9. callerApp = getRecordForAppLocked(caller);
10. if (callerApp == null) {
11. ......
12. }
13. }
14. List allSticky = null;
15. // Look for any matching sticky broadcasts...
16. Iterator actions = filter.actionsIterator();
17. if (actions != null) {
18. while (actions.hasNext()) {
19. String action = (String)actions.next();
20. allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
21. }
22. } else {
23. ......
24. }
25. // The first sticky in the list is returned directly back to
26. // the client.
27. Intent sticky = allSticky != null ? (Intent)allSticky.get(0) : null;
28. ......
29. if (receiver == null) {
30. return sticky;
31. }
32. ReceiverList rl
33. = (ReceiverList)mRegisteredReceivers.get(receiver.asBinder());
34. if (rl == null) {
35. rl = new ReceiverList(this, callerApp,
36. Binder.getCallingPid(),
37. Binder.getCallingUid(), receiver);
38. if (rl.app != null) {
39. rl.app.receivers.add(rl);
40. } else {
41. ......
42. }
43. mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
44. }
45. BroadcastFilter bf = new BroadcastFilter(filter, rl, permission);
46. rl.add(bf);
47. ......
48. mReceiverResolver.addFilter(bf);
49. // Enqueue broadcasts for all existing stickies that match
50. // this filter.
51. if (allSticky != null) {
52. ......
53. }
54. return sticky;
55. }
56. }
57. ......
58. }

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. // Look for any matching sticky broadcasts...
3. Iterator actions = filter.actionsIterator();
4. if (actions != null) {
5. while (actions.hasNext()) {
6. String action = (String)actions.next();
7. allSticky = getStickiesLocked(action, filter, allSticky);
8. }
9. } else {
10. ......
11. }
12. // The first sticky in the list is returned directly back to
13. // the client.
14. 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. if (rl.app != null) {
8. rl.app.receivers.add(rl);
9. } else {
10. ......
11. }
12. mRegisteredReceivers.put(receiver.asBinder(), rl);
13. }

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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