在Android系統中，廣播（Broadcast）是在組件之間傳播數據（Intent）的一種機制；這些組件甚至是可以位于不同的進程中，這樣它就像Binder機制一樣，起到進程間通信的作用；本文通過一個簡單的例子來學習Android系統的廣播機制，為后續分析廣播機制的源代碼作準備。
在Android系統中，為什么需要廣播機制呢？廣播機制，本質上它就是一種組件間的通信方式，如果是兩個組件位于不同的進程當中，那么可以用Binder機制來實現，如果兩個組件是在同一個進程中，那么它們之間可以用來通信的方式就更多了，這樣看來，廣播機制似乎是多余的。然而，廣播機制卻是不可替代的，它和Binder機制不一樣的地方在于，廣播的發送者和接收者事先是不需要知道對方的存在的，這樣帶來的好處便是，系統的各個組件可以松耦合地組織在一起，這樣系統就具有高度的可擴展性，容易與其它系統進行集成。
在軟件工程中，是非常強調模塊之間的高內聚低耦合性的，不然的話，隨著系統越來越龐大，就會面臨著越來越難維護的風險，最后導致整個項目的失敗。Android應用程序的組織方式，可以說是把這種高內聚低耦合性的思想貫徹得非常透徹，在任何一個Activity中，都可以使用一個簡單的Intent，通過startActivity或者startService，就可以把另外一個Activity或者Service啟動起來為它服務，而且它根本上不依賴這個Activity或者Service的實現，只需要知道它的字符串形式的名字即可，而廣播機制更絕，它連接收者的名字都不需要知道。
不過話又說回來，廣播機制在Android系統中，也不算是什么創新的東西。如果讀者了解J2EE或者COM，就會知道，在J2EE中，提供了消息驅動Bean（Message-Driven Bean），用來實現應用程序各個組件之間的消息傳遞；而在COM中，提供了連接點（Connection Point）的概念，也是用來在應用程序各個組間間進行消息傳遞。無論是J2EE中的消息驅動Bean，還是COM中的連接點，或者Android系統的廣播機制，它們的實現機理都是消息發布/訂閱模式的事件驅動模型，消息的生產者發布事件，而使用者訂閱感興趣的事件。
廢話說了一大堆，現在開始進入主題了，和前面的文章一樣，我們通過具體的例子來介紹Android系統的廣播機制。在這個例子中，有一個Service，它在另外一個線程中實現了一個計數器服務，每隔一秒鐘就自動加1，然后將結果不斷地反饋給應用程序中的界面線程，而界面線程中的Activity在得到這個反饋后，就會把結果顯示在界面上。為什么要把計數器服務放在另外一個線程中進行呢？我們可以把這個計數器服務想象成是一個耗時的計算型邏輯，如果放在界面線程中去實現，那么勢必就會導致應用程序不能響應界面事件，最后導致應用程序產生ANR（Application Not Responding）問題。計數器線程為了把加1后的數字源源不斷地反饋給界面線程，這時候就可以考慮使用廣播機制了。
首先在Android源代碼工程中創建一個Android應用程序工程，名字就稱為Broadcast吧。關于如何獲得Android源代碼工程，請參考在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新源代碼一文；關于如何在Android源代碼工程中創建應用程序工程，請參考在Ubuntu上為Android系統內置Java應用程序測試Application Frameworks層的硬件服務一文。這個應用程序工程定義了一個名為shy.luo.broadcast的package，這個例子的源代碼主要就是實現在這里了。下面，將會逐一介紹這個package里面的文件。
首先，我們在src/shy/luo/broadcast/ICounterService.java文件中定義計數器的服務接口：
package shy.luo.broadcast;
public interface ICounterService {
public void startCounter(int initVal);
public void stopCounter();
}
這個接口很簡單，它只有兩個成員函數，分別用來啟動和停止計數器；啟動計數時，還可以指定計數器的初始值。
接著，我們來看一個應用程序的默認Activity的實現，在src/shy/luo/broadcast/MainActivity.java文件中：
package shy.luo.broadcast;
import android.app.Activity;
import android.content.BroadcastReceiver;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.IntentFilter;
import android.content.ServiceConnection;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {
private final static String LOG_TAG = "shy.luo.broadcast.MainActivity";
private Button startButton = null;
private Button stopButton = null;
private TextView counterText = null;
private ICounterService counterService = null;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
startButton = (Button)findViewById(R.id.button_start);
stopButton = (Button)findViewById(R.id.button_stop);
counterText = (TextView)findViewById(R.id.textview_counter);
startButton.setOnClickListener(this);
stopButton.setOnClickListener(this);
startButton.setEnabled(true);
stopButton.setEnabled(false);
Intent bindIntent = new Intent(MainActivity.this, CounterService.class);
bindService(bindIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");
}
@Override
public void onResume() {
super.onResume();
IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);
registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
}
@Override
public void onPause() {
super.onPause();
unregisterReceiver(counterActionReceiver);
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
unbindService(serviceConnection);
}
@Override
public void onClick(View v) {
if(v.equals(startButton)) {
if(counterService != null) {
counterService.startCounter(0);
startButton.setEnabled(false);
stopButton.setEnabled(true);
}
} else if(v.equals(stopButton)) {
if(counterService != null) {
counterService.stopCounter();
startButton.setEnabled(true);
stopButton.setEnabled(false);
}
}
}
private BroadcastReceiver counterActionReceiver = new BroadcastReceiver(){
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
int counter = intent.getIntExtra(CounterService.COUNTER_VALUE, 0);
String text = String.valueOf(counter);
counterText.setText(text);
Log.i(LOG_TAG, "Receive counter event");
}
};
private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {
counterService = ((CounterService.CounterBinder)service).getService();
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Connected");
}
public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {
counterService = null;
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Disconnected");
}
};
} MainActivity的實現也很簡單，它在創建（onCreate）的時候，會調用bindService函數來把計數器服務（CounterService）啟動起來，它的第二個參數serviceConnection是一個ServiceConnection實例。計數器服務啟動起來后，系統會調用這個實例的onServiceConnected函數將一個Binder對象傳回來，通過調用這個Binder對象的getService函數，就可以獲得計數器服務接口。這里，把這個計數器服務接口保存在MainActivity的counterService成員變量中。同樣，當我們調用unbindService停止計數器服務時，系統會調用這個實例的onServiceDisconnected函數告訴MainActivity，它與計數器服務的連接斷開了。
注意，這里通過調用bindService函數來啟動Service時，這個Service與啟動它的Activity是位于同一個進程中，它不像我們在前面一篇文章Android系統在新進程中啟動自定義服務過程（startService）的原理分析中所描述那樣在新的進程中啟動服務，后面我們再寫一篇文章來分析bindService啟動服務的過程。
在MainActivity的onResume函數中，通過調用registerReceiver函數注冊了一個廣播接收器counterActionReceiver，它是一個BroadcastReceiver實例，并且指定了這個廣播接收器只對CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的廣播感興趣。當CounterService發出一個CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的廣播時，系統就會把這個廣播發送到counterActionReceiver實例的onReceiver函數中去。在onReceive函數中，從參數intent中取出計數器當前的值，顯示在界面上。
MainActivity界面上有兩個按鈕，分別是Start Counter和Stop Counter按鈕，點擊前者開始計數，而點擊后者則停止計數。
計數器服務CounterService實現在src/shy/luo/broadcast/CounterService.java文件中：
package shy.luo.broadcast;
import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Binder;
import android.os.IBinder;
import android.util.Log;
public class CounterService extends Service implements ICounterService {
private final static String LOG_TAG = "shy.luo.broadcast.CounterService";
public final static String BROADCAST_COUNTER_ACTION = "shy.luo.broadcast.COUNTER_ACTION";
public final static String COUNTER_VALUE = "shy.luo.broadcast.counter.value";
private boolean stop = false;
private final IBinder binder = new CounterBinder();
public class CounterBinder extends Binder {
public CounterService getService() {
return CounterService.this;
}
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return binder;
}
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Created.");
}
@Override
public void onDestroy() {
Log.i(LOG_TAG, "Counter Service Destroyed.");
}
public void startCounter(int initVal) {
AsyncTask<Integer, Integer, Integer> task = new AsyncTask<Integer, Integer, Integer>() {
@Override
protected Integer doInBackground(Integer... vals) {
Integer initCounter = vals[0];
stop = false;
while(!stop) {
publishProgress(initCounter);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
initCounter++;
}
return initCounter;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
int counter = values[0];
Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent);
}
@Override
protected void onPostExecute(Integer val) {
int counter = val;
Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent);
}
};
task.execute(0);
}
public void stopCounter() {
stop = true;
}
} 這個計數器服務實現了ICounterService接口。當這個服務被binderService函數啟動時，系統會調用它的onBind函數，這個函數返回一個Binder對象給系統。上面我們說到，當MainActivity調用bindService函數來啟動計數器服務器時，系統會調用MainActivity的ServiceConnection實例serviceConnection的onServiceConnected函數通知MainActivity，這個服務已經連接上了，并且會通過這個函數傳進來一個Binder遠程對象，這個Binder遠程對象就是來源于這里的onBind的返回值了。
函數onBind返回的Binder對象是一個自定義的CounterBinder實例，它實現了一個getService成員函數。當系統通知MainActivity，計數器服務已經啟動起來并且連接成功后，并且將這個Binder對象傳給MainActivity時，MainActivity就會把這個Binder對象強制轉換為CounterBinder實例，然后調用它的getService函數獲得服務接口。這樣，MainActivity就通過這個Binder對象和CounterService關聯起來了。
當MainActivity調用計數器服務接口的startCounter函數時，計數器服務并不是直接進入計數狀態，而是通過使用異步任務（AsyncTask）在后臺線程中進行計數。這里為什么要使用異步任務來在后臺線程中進行計數呢？前面我們說過，這個計數過程是一個耗時的計算型邏輯，不能把它放在界面線程中進行，因為這里的CounterService啟動時，并沒有在新的進程中啟動，它與MainActivity一樣，運行在應用程序的界面線程中，因此，這里需要使用異步任務在在后臺線程中進行計數。
異步任務AsyncTask的具體用法可以參考官方文檔http://developer.android.com/reference/android/os/AsyncTask.html。它的大概用法是，當我們調用異步任務實例的execute（task.execute）方法時，當前調用線程就返回了，系統啟動一個后臺線程來執行這個異步任務實例的doInBackground函數，這個函數就是我們用來執行耗時計算的地方了，它會進入到一個循環中，每隔1秒鐘就把計數器加1，然后進入休眠（Thread.sleep），醒過來，再重新這個計算過程。在計算的過程中，可以通過調用publishProgress函數來通知調用者當前計算的進度，好讓調用者來更新界面，調用publishProgress函數的效果最終就是直入到這個異步任務實例的onProgressUpdate函數中，這里就可以把這個進度值以廣播的形式（sendBroadcast）發送出去了，這里的進度值就定義為當前計數服務的計數值。
當MainActivity調用計數器服務接口的stopCounter函數時，會告訴函數doInBackground停止執行計數（stop = true），于是，函數doInBackground就退出計數循環，然后將最終計數結果返回了，返回的結果最后進入到onPostExecute函數中，這個函數同樣通過廣播的形式（sendBroadcast）把這個計數結果廣播出去。
計算器服務就介紹到這里了，下面我們看看應用程序的配置文件AndroidManifest.xml：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="shy.luo.broadcast"
android:versionCode="1"
android:versionName="1.0">
<application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">
<activity android:name=".MainActivity"
android:label="@string/app_name">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
</intent-filter>
</activity>
<service android:name=".CounterService"
android:enabled="true">
</service>
</application>
</manifest> 這個配置文件很簡單，只是告訴系統，它有一個Activity和一個Service。
再來看MainActivity的界面文件，它定義在res/layout/main.xml文件中：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="vertical"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="fill_parent"
android:gravity="center">
<LinearLayout
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginBottom="10px"
android:orientation="horizontal"
android:gravity="center">
<TextView
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginRight="4px"
android:gravity="center"
android:text="@string/counter">
</TextView>
<TextView
android:id="@+id/textview_counter"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:gravity="center"
android:text="0">
</TextView>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal"
android:gravity="center">
<Button
android:id="@+id/button_start"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:gravity="center"
android:text="@string/start">
</Button>
<Button
android:id="@+id/button_stop"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:gravity="center"
android:text="@string/stop" >
</Button>
</LinearLayout>
</LinearLayout>
這個界面配置文件也很簡單，等一下我們在模擬器把這個應用程序啟動起來后，就可以看到它的截圖了。
應用程序用到的字符串資源文件位于res/values/strings.xml文件中：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<string name="app_name">Broadcast</string>
<string name="counter">Counter: </string>
<string name="start">Start Counter</string>
<string name="stop">Stop Counter</string>
</resources> 最后，我們還要在工程目錄下放置一個編譯腳本文件Android.mk：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE_TAGS := optional
LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)
LOCAL_PACKAGE_NAME := Broadcast
include $(BUILD_PACKAGE) 接下來就要編譯了。有關如何單獨編譯Android源代碼工程的模塊，以及如何打包system.img，請參考
如何單獨編譯Android源代碼中的模塊一文。
執行以下命令進行編譯和打包：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm packages/experimental/Broadcast
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
這樣，打包好的Android系統鏡像文件system.img就包含我們前面創建的Broadcast應用程序了。
再接下來，就是運行模擬器來運行我們的例子了。關于如何在Android源代碼工程中運行模擬器，請參考
在Ubuntu上下載、編譯和安裝Android最新源代碼一文。
執行以下命令啟動模擬器：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ emulator
模擬器啟動起，就可以App Launcher中找到Broadcast應用程序圖標，接著把它啟動起來，然后點擊界面上的Start Counter按鈕，就可以把計數器服務啟動起來了，計數器服務又通過廣播把計數值反饋給MainActivity，于是，我們就會在MainActivity界面看到計數器的值不斷地增加了：
這樣，使用廣播的例子就介紹完了。回顧一下，使用廣播的兩個步驟：
1. 廣播的接收者需要通過調用registerReceiver函數告訴系統，它對什么樣的廣播有興趣，即指定IntentFilter，并且向系統注冊廣播接收器，即指定BroadcastReceiver：
IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);
registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);
這里，指定感興趣的廣播就是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，而指定的廣播接收器就是counterActonReceiver，它是一個BroadcastReceiver類型的實例。
2. 廣播的發送者通過調用sendBroadcast函數來發送一個指定的廣播，并且可以指定廣播的相關參數：
Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent)
這里，指定的廣播為CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION，并且附帶的帶參數當前的計數器值counter。調用了sendBroadcast函數之后，所有注冊了CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION廣播的接收者便可以收到這個廣播了。
在第1步中，廣播的接收者把廣播接收器注冊到ActivityManagerService中；在第2步中，廣播的發送者同樣是把廣播發送到ActivityManagerService中，由ActivityManagerService去查找注冊了這個廣播的接收者，然后把廣播分發給它們。
在第2步的分發的過程，其實就是把這個廣播轉換成一個消息，然后放入到接收器所在的線程消息隊列中去，最后就可以在消息循環中調用接收器的onReceive函數了。這里有一個要非常注意的地方是，由于ActivityManagerService把這個廣播放進接收器所在的線程消息隊列后，就返回了，它不關心這個消息什么時候會被處理，因此，對廣播的處理是異步的，即調用sendBroadcast時，這個函數不會等待這個廣播被處理完后才返回。
下面，我們以一個序列圖來總結一下，廣播的注冊和發送的過程：
虛線上面Step 1到Step 4步是注冊廣播接收器的過程，其中Step 2通過LoadedApk.getReceiverDispatcher在LoadedApk內部創建了一個IIntentReceiver接口，并且傳遞給ActivityManagerService；虛線下面的Step 5到Step 11是發送廣播的過程，在Step 8中，ActivityManagerService利用上面得到的IIntentReceiver遠程接口，調用LoadedApk.performReceiver接口，LoadedApk.performReceiver接口通過ActivityThread.H接口的post函數將這個廣播消息放入到ActivityThread的消息隊列中去，最后這個消息在LoadedApk的Args.run函數中處理，LoadedApk.Args.run函數接著調用MainActivity.BroadcastReceiver的onReceive函數來最終處理這個廣播。
文章開始的時候，我們提到，舉這個例子的最終目的，是為了進一步學習Android系統的廣播機制，因此，在接下來的兩篇文章中，我們將詳細描述上述注冊廣播接收器和發送廣播的過程：
1. Android應用程序注冊廣播接收器（registerReceiver）的過程分析；
2. Android應用程序發送廣播（sendBroadcast）的過程分析。
相信學習完這兩篇文章后，能夠加深對Android系統廣播機制的了解，敬請關注。
作者：Luoshengyang 發表于2011-8-31 1:12:32
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posted on 2012-04-17 21:32
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