壁纸服务的启动过程
文章目錄
- 壁紙基礎
- 壁紙服務的兩種啟動場景
- 非首次重啟壁紙服務啟動流程
- 手動切換時壁紙服務的啟動流程
- 壁紙服務啟動過程
- 1.校驗是否是壁紙服務
- 2.綁定壁紙服務
- 3.引擎的創建和初始化
- 壁紙服務的啟動流程總結
壁紙基礎
android中的壁紙分為動態壁紙和靜態壁紙兩種，兩種類型的壁紙都以Service的類型運行在系統后臺。
- 靜態壁紙：僅以圖片的形式進行展示
對于靜態壁紙，可以使用WallpaperManager中的getDrawable()等接口獲取到當前的bitmap圖像。 - 動態壁紙：顯示的內容為動態的內容，同時可以對用戶的操作做出響應
對于動態壁紙的實時圖像，是沒辦法通過android中原生的接口獲取到，需要獲取到動態壁紙的圖像得自己修改源碼。
壁紙實現時涉及的幾個主要的類：
- WallpaperService及其內部類Engine：壁紙在WallpaperService這個服務中運行，當需要實現自己的壁紙時，繼承和實現這個類，是首先需要做的。Engine是WallpaperService中的一個內部類，實現了壁紙服務窗口的創建以及Surface的維護，同時Engine內部類還提供了onVisibilityChanged()，onCommand()等回調方法，用于可見狀態變化和用戶觸摸事件等。Engine類因此也是壁紙實現的核心類，實現和重寫其接口在開發中也相當重要。
- WallpaperManagerService和WallpaperManager：WallpaperManagerService用于管理壁紙的運行與切換，并通過WallpaperManager對外界提供操作壁紙的接口。
- WindowMangerService：該類用于計算壁紙窗口的Z序，可見性以及為壁紙窗口應用動畫。
壁紙服務的兩種啟動場景
非首次重啟壁紙服務啟動流程
SystemService進程啟動時，會啟動各種系統服務。在該類的startOtherServices(）方法中會首先拉起
WallpaperManagerService，通過該類，WallpaperService后面才得以啟動。
WallpaperManagerService啟動之后systemReady()方法中會通過loadSettingsLocked()方法加載用戶設置過的壁紙信息，然后監聽用戶切換用戶switchUser()，切換用戶時，switchWallpaper()會調用bindWallpaperComponentLocked()方法拉起對應的壁紙服務。
手動切換時壁紙服務的啟動流程
手動切換壁紙服務時需要通過WallpaperManager.getIWallpaperManager().setWallpaperComponent()方法完成，我們在這個接口中傳入壁紙服務對應的ComponentName，getIWallpaperManager返回的是WallpaperManagerService的Bp(binder proxy binder代理)端，在WallpaperManagerService端，我們可以查看到setWallpaperComponent的具體實現，
private void setWallpaperComponent(ComponentName name, int userId) {.../* 首先調用該方法的時候回去校驗權限，該權限定義在frameworks/base/core/res/AndroidManifest.xml，<permission android:name="android.permission.SET_WALLPAPER_COMPONENT"android:protectionLevel="signature|privileged" />查看protectionLevel，只有是特權應用或者系統簽名的應用才能獲取到這個系統權限，所以普通的應用是沒有辦法進行壁紙設置的*/checkPermission(android.Manifest.permission.SET_WALLPAPER_COMPONENT);int which = FLAG_SYSTEM;boolean shouldNotifyColors = false;WallpaperData wallpaper;synchronized (mLock) {Slog.v(TAG, "setWallpaperComponent name=" + name);/*此處會先通過當前的用戶ID獲取到與該用戶相關的壁紙信息，WallpaperManagerService支持多用戶機制，用戶的信息在mWallpaperMap中存儲，每一個用戶對應一個WallpaperData，WallpaperData存儲壁紙相關信息*/wallpaper = mWallpaperMap.get(userId);if (wallpaper == null) {throw new IllegalStateException("Wallpaper not yet initialized for user " + userId);}...// 在這里真正會去拉起對應的WallPaperServiceif (bindWallpaperComponentLocked(name, false, true, wallpaper, null)) {...}setWallpaperComponent最終也是通過bindWallpaperComponentLocked拉起壁紙服務
壁紙服務啟動過程
1.校驗是否是壁紙服務
bindWallpaperComponentLocked()方法將會啟動該ComponentName所指定的WallpaperService，在啟動的時候首先會進行校驗，以確定待拉起的服務是一個壁紙服務，
private boolean bindWallpaperComponentLocked(ComponentName componentName, boolean force,boolean fromUser, WallpaperData wallpaper, IRemoteCallback reply) {...int serviceUserId = wallpaper.userId;ServiceInfo si = mIPackageManager.getServiceInfo(componentName,PackageManager.GET_META_DATA | PackageManager.GET_PERMISSIONS, serviceUserId);if (si == null) {// The wallpaper component we're trying to use doesn't existSlog.w(TAG, "Attempted wallpaper " + componentName + " is unavailable");return false;}/*第一個校驗： 啟動的時候首先會校驗這個壁紙服務是否聲明權限為BIND_WALLPAPER權限，該權限的定義同樣也在fwk/base/core/res/manifest.xml<permission android:name="android.permission.BIND_WALLPAPER"android:protectionLevel="signature|privileged" />該權限也是系統級別的，防止三方應用切換壁紙，*/if (!android.Manifest.permission.BIND_WALLPAPER.equals(si.permission)) {String msg = "Selected service does not have "+ android.Manifest.permission.BIND_WALLPAPER+ ": " + componentName;if (fromUser) {throw new SecurityException(msg);}Slog.w(TAG, msg);return false;}WallpaperInfo wi = null;Intent intent = new Intent(WallpaperService.SERVICE_INTERFACE);if (componentName != null && !componentName.equals(mImageWallpaper)) {// Make sure the selected service is actually a wallpaper service./*第二個校驗：這個檢查來校驗服務是否聲明了android.service.wallpaper.WallpaperService這個action。如果這個服務沒有聲明這個action的話那么，ris中就不會含有這個component信息，*/List<ResolveInfo> ris =mIPackageManager.queryIntentServices(intent,intent.resolveTypeIfNeeded(mContext.getContentResolver()),PackageManager.GET_META_DATA, serviceUserId).getList();for (int i=0; i<ris.size(); i++) {ServiceInfo rsi = ris.get(i).serviceInfo;if (rsi.name.equals(si.name) &&rsi.packageName.equals(si.packageName)) {try {/*第三個檢查：獲取名為android.service.wallpaper中的meta-data信息，該meta-data信息中提供了縮略圖，開發者，簡單的描述等。會將這些信息轉換成WallpaperInfo*/wi = new WallpaperInfo(mContext, ris.get(i));} catch (XmlPullParserException e) {if (fromUser) {throw new IllegalArgumentException(e);}Slog.w(TAG, e);return false;} catch (IOException e) {if (fromUser) {throw new IllegalArgumentException(e);}Slog.w(TAG, e);return false;}break;}}if (wi == null) {String msg = "Selected service is not a wallpaper: "+ componentName;if (fromUser) {throw new SecurityException(msg);}Slog.w(TAG, msg);return false;}}// 當壁紙服務支持在ambient模式下進行繪制的時候，需要檢查是否有AMBIENT_WALLPAPER權限，if (wi != null && wi.supportsAmbientMode()) {final int hasPrivilege = mIPackageManager.checkPermission(android.Manifest.permission.AMBIENT_WALLPAPER, wi.getPackageName(),serviceUserId);if (hasPrivilege != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {String msg = "Selected service does not have "+ android.Manifest.permission.AMBIENT_WALLPAPER+ ": " + componentName;if (fromUser) {throw new SecurityException(msg);}Slog.w(TAG, msg);return false;}}// 檢驗完畢，這里才會開始bind 壁紙服務，如果校驗失敗的話，會返回false...}上面的校驗可以看出一共校驗了三個條件：
< permission android:name=“android.permission.BIND_WALLPAPER”
android:protectionLevel=“signature|privileged” />
該權限也是系統級別的，防止三方應用切換壁紙。
2.綁定壁紙服務
壁紙服務的校驗滿足后，開始啟動和綁定目標服務：
private boolean bindWallpaperComponentLocked(ComponentName componentName, boolean force,boolean fromUser, WallpaperData wallpaper, IRemoteCallback reply) {// 校驗服務是否符合要求結束后，開始著手啟動服務...//1. 創建一個WallpaperConnection，該對象可以監聽和WallpaperService之間的連接狀態，同時歸對象繼承了IWallpaperConnection.Stub，這樣該對象有擁有了跨進程通信的能力，當服務綁定成功后，onServiceConnected()方法調用中，WallpaperConnection實力會被發送到WallpaperService,該實例可以用于WallpaperService想WallpaperManagerService進行通信的橋梁。intent.setComponent(componentName);intent.putExtra(Intent.EXTRA_CLIENT_LABEL,com.android.internal.R.string.wallpaper_binding_label);.../* 2. 這里啟動指定的壁紙服務，服務啟動后，壁紙還沒有辦法進行顯示，還需要WallpaperConnection.onServiceConnected中進行相應的處理*/if (!mContext.bindServiceAsUser(intent, newConn,Context.BIND_AUTO_CREATE | Context.BIND_SHOWING_UI| Context.BIND_FOREGROUND_SERVICE_WHILE_AWAKE | Context.BIND_INCLUDE_CAPABILITIES,new UserHandle(serviceUserId))) { }/*3. 新的壁紙服務啟動之后，就開始銷毀舊服務*/if (wallpaper.userId == mCurrentUserId && mLastWallpaper != null && !wallpaper.equals(mFallbackWallpaper)) {detachWallpaperLocked(mLastWallpaper);}/* 4.將新的壁紙服務信息進行保存*/wallpaper.wallpaperComponent = componentName;wallpaper.connection = newConn;...bindWallpaperComponentLocked函數在拉起壁紙服務的時候主要做了下面幾件事情：
- 創建了WallpaperConnection對象，由于實現了ServiceConnection接口，所以WallpaperConnection可以用來監聽和壁紙服務的連接狀態，另外由于繼承了IWallpoaperConnection.Stub接口，所以WallpaperConnection具有了跨進程通信的能力。
- 啟動壁紙服務：這里僅僅是拉起服務，和拉起普通服務的方式基本一致，拉起方式上則使用了bindServiceAsUser，查看官方注解，該接口增加了校驗該用戶是否能拉起該服務，其余的行為和bindService相同。
- 保存當前WallpaperConnection實例，ConponentName，到WallpaperData中
bindWallpaperComponentLocked()函數將壁紙服務拉了起來，但是僅僅將壁紙服務拉起來是沒有辦法顯示圖像的，因為啟動的服務并沒有窗口令牌，這樣就沒辦法添加窗口。剩下的這部分顯示的工作在WallpaperConnection的onServiceConnected()方法中進行，在該回調中同樣也能拿到壁紙服務端服務端提供的Binder對象。
WallpaperService在被bind的時候返回了一個IWallpaperServiceWrapper對象，從代碼中可以看到，該對象中保存了WallpaperService實例，看了代碼后再去理解這個對象的命名（包裝WallpaperService），果然名副其實。
該接口中一共有兩個接口，attach和detach，attach接口在創建的時候可以將相關信息傳遞到壁紙服務中，對應的，detach接口在服務銷毀的時候調用。
3.引擎的創建和初始化
引擎的創建準備工作開始于onServiceConnected()回調處，該回調會傳遞壁紙服務需要的窗口令牌和ServiceConnection對象等。
WallpaperManagerService.java
onServiceConnected()函數中，首先將返回的binder對象進行了保存，然后在attachServiceLocked()方法中會調用connectLocked()方法，connectLocked()接口中調用了attach方法傳遞了壁紙服務所需要的信息。
void connectLocked(WallpaperConnection connection, WallpaperData wallpaper) {...mWindowManagerInternal.addWindowToken(mToken, TYPE_WALLPAPER, mDisplayId);final DisplayData wpdData = getDisplayDataOrCreate(mDisplayId);try {connection.mService.attach(connection, mToken, TYPE_WALLPAPER, false,wpdData.mWidth, wpdData.mHeight,wpdData.mPadding, mDisplayId);}...}attach接口回傳了許多信息，其中
- connection為WallpaperConnection的實例。WallpaperConnection之所以具有跨進程通信的能力是因為繼承了IWallpaperConnection.Stub類，該Stub對象中比較重要的一個接口就是attachEngine()，因為Engine實現才是動態壁紙的核心，WallpaperService會將創建好的Engine引用通過attachEngine()回傳給WallpaperManagerService進行管理。
- mToken是向WMS注冊過的窗口令牌，只有擁有了這個令牌，WallpaperService才有權添加壁紙窗口。
傳遞了WallpaperService需要的信息之后，WallPaperService開始進行引擎的創建。查看WallpaperService中attach()方法的實現，
class IWallpaperServiceWrapper extends IWallpaperService.Stub {...@Overridepublic void attach(IWallpaperConnection conn, IBinder windowToken,int windowType, boolean isPreview, int reqWidth, int reqHeight, Rect padding,int displayId) {mEngineWrapper = new IWallpaperEngineWrapper(mTarget, conn, windowToken,windowType, isPreview, reqWidth, reqHeight, padding, displayId);}...}attach方法創建了一個IWallpaperEngineWrapper，顧名思義，該對象有壁紙服務創建的引擎的引用，在創建IWallpaperEngineWrapper對象的時候，會發送DO_ATTACH消息，該消息用于壁紙服務引擎的創建，
IWallpaperEngineWrapper.javaIWallpaperEngineWrapper(WallpaperService context,IWallpaperConnection conn, IBinder windowToken,int windowType, boolean isPreview, int reqWidth, int reqHeight, Rect padding,int displayId) {mCaller = new HandlerCaller(context, context.getMainLooper(), this, true);...Message msg = mCaller.obtainMessage(DO_ATTACH);mCaller.sendMessage(msg);} ...@Overridepublic void executeMessage(Message message) {switch (message.what) {case DO_ATTACH: {try {// 將IWallpaperEngineWapper對象傳遞給WallpaperConnection進行保存，通過這個引用，WallpaperManagerService也可以通過它與engine進行通信mConnection.attachEngine(this, mDisplayId);} catch (RemoteException e) {Log.w(TAG, "Wallpaper host disappeared", e);return;}// 創建一個引擎，該方法為抽象方法，需要子類根據自身實現具體的引擎Engine engine = onCreateEngine();mEngine = engine;mActiveEngines.add(engine);// 該方法中會完成窗口的創建，surface創建等工作。engine.attach(this);return;}由于mConnection.attachEngine()方法將IWallpaperEngineWrapper傳遞給了WallpaperManagerService，因此WallpaperManagerService可以轉發相關的請求和設置到Engine對象中，實現WallpaperManagerService到壁紙的通信。
onCreateEngine方法執行后，引擎創建完成，之后通過engine.attach()方法進行引擎相關的初始化：
attach方法執行的完成，標志著壁紙啟動的完成，之后可以調用壁紙的surface顯示圖像。
壁紙服務的啟動流程總結
壁紙服務的啟動相比于普通服務的啟動較為復雜，接下來用下面的示意圖對整體的流程進行梳理：
壁紙服務在啟動的時候，大體可以分為兩個階段，首先就要是拉起對應的服務，拉起服務后然后將WindowToken等參數傳遞給引擎進行窗口的創建，surface的創建。在WallpaperManagerService和WallpaperService交互的過程中，主要有下面三個跨進程通信的Binder對象：
- WallpaperConnection：實現在WallpaperManagerService中，并通過IWallpaperService.attach回調傳遞給了IWallpaperEngineWrapper，通過WallpaperConnection.attachEngine()方法，WallpaperService將IWallpaperEngineWrapper回傳給了WallpaperManagerService，實現了雙向的通信。
- IWallpaperService：實現在WallpaperService中，該對象提供了attach方法，用于從WallpaperManagerService獲取引擎創建時需要的WindowToken等信息。
- IWallpaperEngineWrapper：實現在壁紙服務進程中，同時引用交給了WallpaperManagerService，該對象封裝了Engine類，WallpaperManagerService對引擎相關的控制需要通過該對象提供的接口實現。
自己最近因為需要定位一個開機壁紙服務啟動慢的問題，所以熟悉了下壁紙服務的啟動過程，在此記錄啟動流程。定位該問題梳理從bind到onServiceConnected和引擎相關初始化，對比每一個階段的時間，最終確定問題的原因。
其他：
創建一個Wallpaper類型的窗口
參考：
- 《深入理解Android卷3》第八章：深入理解android壁紙服務
- framework-base源碼
總結
- 上一篇： 李宏毅的可解释模型——三个任务
- 下一篇： Linux下XPath对xml解析