本文基于 AOSP android-9.0.0_r2
Android Service是Android四大组件之一，它主要用来执行一些不与用户交互的long-run的操作. 注意Service如非特意指定，它仅是运行于该进程的一部分代码而已，另外Service并不是运行在单独线程中，而是主线程中。所以尽量要避免一些ANR的操作。
一、Service的声明
Service是Android中的四大组件，使用它一定要在AndroidManifest.xml中声明，在AndroidManifest.xml中声明是为了让PackageManagerService能解析出该Service, 并建立对应的数据结构。如下图所示,
如图中所示，Service也可以定义IntentFilter.
Service分为如下三类
- foreground service
fg Service执行一些对于用户来说是可感知的操作，如audio应用使用fg service来播放歌曲。 - background service
bg service执行的操作对用户而言是不可感知的。 - bound service
bound service主要是提供c/s接口，允许组件与service进行通信，或者是跨进程的通信。
其实说到底，由于启动方式的不同导致了三种service,
startService -> background service.
startForegroundService -> foreground service
bindService -> bound service
二、foreground和background service
对于fg和bg service,它们的启动方式不同，分别是startForegroundService和startService
@Override
public ComponentName startService(Intent service) {
return startServiceCommon(service, false, mUser);
}
@Override
public ComponentName startForegroundService(Intent service) {
return startServiceCommon(service, true, mUser);
}
private ComponentName startServiceCommon(Intent service, boolean requireForeground,
UserHandle user) {
}
从启动方式可以看出，它们的仅仅在于 requireForeground，即一个boolean形的标志位决定是bg还是fg service.
2.1 bg/fg启动流程
其中 retriveServiceLocked 函数，主要去建立如下的关系图
从图中可以看出，可以通过IntentFilter与ComponentName 两种方式去指定一个service.
第一次启动 service的生命周期 onCreate(scheduleCreateService) -> onStartCommand(AMS 调用scheduleServiceArgs)
多个地方(如Activity)可以多次调用startService, 如果之前已经打开，直接进入onStartCommand就行了
注意: 需要手动调用 stopService去停止Service
而对于IntentService.
IntentService继承于Service, 它的实现相当于在Service的基础上增加了一个HandlerThread, 以及自定义的Handler, IntentService将所有的业务 route 到HandlerThread线程中去处理(onHandleIntent), 当onHandleIntent处理完后，就会调用stopSelf来停止到这个Service,
所以每次启动一个IntentService, 都是经过这样的生命周期
onCreate -> onStartCommand -> onStart -> onHandleIntent -> onDestroy,
其中onStart/onStartCommand都将Intent route到了onHandleIntent中去处理
2.2 bg service的限制
Android O开始对background的service做了限制, 具体可以参考https://developer.android.com/about/versions/oreo/background#services,
final boolean bgLaunch = !mAm.isUidActiveLocked(r.appInfo.uid);
boolean forcedStandby = false;
if (bgLaunch && appRestrictedAnyInBackground(r.appInfo.uid, r.packageName)) {
forcedStandby = true;
}
bgLaunch是检查startService是否是background启动,什么意思呢？如果要启动的Service的UID并没有running的进程的话，它就属于background launch
比如， MyService在testA.apk里，testA.apk并没有启动
此时通过
adb shell am start-service -n xxxx/xxx.MyService
就属于background的launch,
或者在testB.apk里通过startService去启动MyService也属于background的启动。
而appRestrictedAnyInBackground检查是否可以在background状态时运行一些任务，这里一般都不允许，所以forcedStandby一般都为false.
forcedStandy是一个boolean型的变量，如果它为true的话，会强制进入启动模式的检查。
// If this is a direct-to-foreground start, make sure it is allowed as per the app op.
boolean forceSilentAbort = false;
if (fgRequired) {
final int mode = mAm.mAppOpsService.checkOperation(
AppOpsManager.OP_START_FOREGROUND, r.appInfo.uid, r.packageName);
switch (mode) {
case AppOpsManager.MODE_ALLOWED:
case AppOpsManager.MODE_DEFAULT:
// All okay.
break;
case AppOpsManager.MODE_IGNORED:
fgRequired = false;
forceSilentAbort = true;
break;
default:
return new ComponentName("!!", "foreground not allowed as per app op");
}
}
上面的代码在foreground的检查，如果指明要将service运行于foreground, 那检查是否允许。
if (forcedStandby || (!r.startRequested && !fgRequired)) {
final int allowed = mAm.getAppStartModeLocked(r.appInfo.uid, r.packageName,
r.appInfo.targetSdkVersion, callingPid, false, false, forcedStandby);
if (allowed != ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL) {
if (allowed == ActivityManager.APP_START_MODE_DELAYED || forceSilentAbort) {
return null;
}
if (forcedStandby) {
if (fgRequired) {
return null;
}
}
UidRecord uidRec = mAm.mActiveUids.get(r.appInfo.uid);
return new ComponentName("?", "app is in background uid " + uidRec);
}
}
由前面可知，foredStandby一般为false, 而 r.startRequested在没有启动service时，它也为false. 此时取决于是否是foreground service的请求，如果是fg请求的话。则不会进入启动模式的检查，反之，就会进入检查。 getAppStartModeLocked 在之前Broadcast里有讲，现在在看下对于Service是一种什么情况。
int getAppStartModeLocked(int uid, String packageName, int packageTargetSdk,
int callingPid, boolean alwaysRestrict, boolean disabledOnly, boolean forcedStandby) {
UidRecord uidRec = mActiveUids.get(uid);
if (uidRec == null || alwaysRestrict || forcedStandby || uidRec.idle) {
final int startMode = (alwaysRestrict)
? appRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName, packageTargetSdk)
: appServicesRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName,
packageTargetSdk);
...
}
从前面可知uidRec为空， alwaysRestrict为false, 进而会进入services restricted的检查
int appServicesRestrictedInBackgroundLocked(int uid, String packageName, int packageTargetSdk) {
// Persistent app?
if (mPackageManagerInt.isPackagePersistent(packageName)) {
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
// Non-persistent but background whitelisted?
if (uidOnBackgroundWhitelist(uid)) {
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
// Is this app on the battery whitelist?
if (isOnDeviceIdleWhitelistLocked(uid, /*allowExceptIdleToo=*/ false)) {
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
return appRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName, packageTargetSdk);
}
如果service是在persistent的apk里，或者在 mBackgroundAppIdWhitelist 里，这个是background白名单(aosp中仅有com.android.defcontainer这个app才在background whitelist中)，或者在baterry白名单中的话，则直接allow, 否则就进入appRestrictedInBackgroundLocked， 而在appRestrictedInBackgroundLocked中，如果是在Android O及以事的版本中，会返回APP_START_MODE_DELAYED_RIGID。也就是不允许。
这就是Android O及以后版本对于background的广播,service的相关的限制。
三、bound service
3.1 bindService流程
生命周期onCreate->onBind -> onUnbind -> onDestroy
bindService与当前的Context绑定在一起，如果 Context 销毁了，则Service将会被销毁，执行 onUnbind -> onDestroy
如果BroadcastReceiver是声明在 AndroidManifest.xml 中的 <receiver>, 则bindService不能在Broadcast里调用, why?
因为从 <receiver> 里启动(ActivityThread中的handleReceiver)的BroadcastReceiver的实例是一个局部变量，理论上onReceive后就没用了，就会被GC掉。
所以如果在这种情况下去bindService，则使用传入的Context后Service将会导致Receiver不能被回收掉，导致内存漏洞。
注: 亲自将ReceiverRestrictedContext里的bindService去掉，然后在BroadcastReceiver里bind service，没有任何异常，除了BroadcastReciver没有被回收。
另外BroadcastReceiver有10s(fg)/60s(bg)的超时。
注意，此时传入BroadcastReceiver的Context是ReceiverRestrictedContext, 不是普通的Context,
在ReceiverRestrictedContext中bindService会报异常。
public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn, int flags) {
throw new ReceiverCallNotAllowedException(
"BroadcastReceiver components are not allowed to bind to services");
}
而如果是通过在代码中注册 (registerReceiver) , 这时广播不会走 ActivityThread 中的handleReceiver, 所以此时 bindService是可行的，而是走的 LoadedApk.ReceiverDispatcher. 此时在代码中bindService是可以的，因为此时没有ReceiverRestrictedContext去做check了。
3.2 unbindService
unbindService并不会触发Server调用 onServerDisconnected, 相反，当Server端被杀掉或者crash后就会调用 onServerDisconnected 函数通知Client关于Server挂掉了。
如果有多个Client绑定到Server端，并且不是最后一个Client调用unbindService的话，则不会触发Server的onUnbind和onDestroy, 如果是最后一个Client调用unbindService, 则会调用 onUnbind -> onDestroy该Service.
四、Service ANR
AMS在通知App去调用Service的生命周期函数时，都会先执行一次bumpServiceExecutingLocked.
而该函数最重要的一个功能就是设置timeout时间, 即scheduleServiceTimeoutLocked
void scheduleServiceTimeoutLocked(ProcessRecord proc) {
if (proc.executingServices.size() == 0 || proc.thread == null) {
return;
}
Message msg = mAm.mHandler.obtainMessage(
ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG);
msg.obj = proc;
mAm.mHandler.sendMessageDelayed(msg,
proc.execServicesFg ? SERVICE_TIMEOUT : SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT);
}
如果service运行在foreground，它的timeout时间是SERVICE_TIMEOUT即20s, 如果它运行在background, 它的timeout时间为SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT为200s.
那如果Service在timeout时间内处理完了对应的操作，ActivityThread会调用serviceDoneExecuting通知AMS, service已经完成处理运动了。
serviceDoneExecuting 会在onCreate/onBind/onStartCommand/onUnbind/onDestroy执行后被调用。
serviceDoneExecuting->serviceDoneExecutingLocked->serviceDoneExecutingLocked
mAm.mHandler.removeMessages(ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG, r.app);
如果service在timeout时间内没有返回，此时调用serviceTimeout
···
void serviceTimeout(ProcessRecord proc) {
String anrMessage = null;
...
if (anrMessage != null) {
mAm.mAppErrors.appNotResponding(proc, null, null, false, anrMessage);
}
}
···
最终触发 ANR
五、小节
Android在8.0后加入了对Service的诸多限制。
Debug技巧
Service.apk, StartService.apk
- Service.apk不启动
Service.apk里调用startService会启动成功。
adb shell am start-service -n xxxx/xxx.MyService
Error: app is in background uid
在StartService.apk中调用startService启动Service.apk
此时直接throw exception, Erro: app is in backround uid ...
- Service.apk不启动
adb shell am start-forceground-service -n xxxx/xxx.MyService
启动成功
StartService.apk中调用 startForegroundService 启动成功
- Service.apk已经启动
此时再次启动Service.apk里的Service都会成功。
- Service.apk已经启动
