在Android系統(tǒng)中，廣播（Broadcast）是在組件之間傳播數(shù)據(jù)（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(tǒng)的廣播機制，為后續(xù)分析廣播機制的源代碼作準備。
在Android系統(tǒng)中，為什么需要廣播機制呢？廣播機制，本質(zhì)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(xiàn)，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(fā)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(tǒng)的各個組件可以松耦合地組織在一起，這樣系統(tǒng)就具有高度的可擴展性，容易與其它系統(tǒng)進行集成。
在軟件工程中，是非常強調(diào)模塊之間的高內(nèi)聚低耦合性的，不然的話，隨著系統(tǒng)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(nèi)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(xiàn)，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(tǒng)中，也不算是什么創(chuàng)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(qū)動Bean（Message-Driven Bean），用來實現(xiàn)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(qū)動Bean，還是COM中的連接點，或者Android系統(tǒng)的廣播機制，它們的實現(xiàn)機理都是消息發(fā)布/訂閱模式的事件驅(qū)動模型，消息的生產(chǎn)者發(fā)布事件，而使用者訂閱感興趣的事件。
廢話說了一大堆，現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)了一個計數(shù)器服務，每隔一秒鐘就自動加1，然后將結(jié)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(jié)果顯示在界面上。為什么要把計數(shù)器服務放在另外一個線程中進行呢？我們可以把這個計數(shù)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(xiàn)，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(chǎn)生ANR（Application Not Responding）問題。計數(shù)器線程為了把加1后的數(shù)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(chuàng)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(chuàng)建應用程序工程，請參考在Ubuntu上為Android系統(tǒng)內(nèi)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(xiàn)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(shù)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(shù)，分別用來啟動和停止計數(shù)器；啟動計數(shù)時，還可以指定計數(shù)器的初始值。
接著，我們來看一個應用程序的默認Activity的實現(xiàn)，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(xiàn)也很簡單，它在創(chuàng)建（onCreate）的時候，會調(diào)用bindService函數(shù)來把計數(shù)器服務（CounterService）啟動起來，它的第二個參數(shù)serviceConnection是一個ServiceConnection實例。計數(shù)器服務啟動起來后，系統(tǒng)會調(diào)用這個實例的onServiceConnected函數(shù)將一個Binder對象傳回來，通過調(diào)用這個Binder對象的getService函數(shù)，就可以獲得計數(shù)器服務接口。這里，把這個計數(shù)器服務接口保存在MainActivity的counterService成員變量中。同樣，當我們調(diào)用unbindService停止計數(shù)器服務時，系統(tǒng)會調(diào)用這個實例的onServiceDisconnected函數(shù)告訴MainActivity，它與計數(shù)器服務的連接斷開了。
注意，這里通過調(diào)用bindService函數(shù)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(tǒng)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(shù)中，通過調(diào)用registerReceiver函數(shù)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(fā)出一個CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION類型的廣播時，系統(tǒng)就會把這個廣播發(fā)送到counterActionReceiver實例的onReceiver函數(shù)中去。在onReceive函數(shù)中，從參數(shù)intent中取出計數(shù)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(shù)，而點擊后者則停止計數(shù)。
計數(shù)器服務CounterService實現(xiàn)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(shù)器服務實現(xiàn)了ICounterService接口。當這個服務被binderService函數(shù)啟動時，系統(tǒng)會調(diào)用它的onBind函數(shù)，這個函數(shù)返回一個Binder對象給系統(tǒng)。上面我們說到，當MainActivity調(diào)用bindService函數(shù)來啟動計數(shù)器服務器時，系統(tǒng)會調(diào)用MainActivity的ServiceConnection實例serviceConnection的onServiceConnected函數(shù)通知MainActivity，這個服務已經(jīng)連接上了，并且會通過這個函數(shù)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(shù)onBind返回的Binder對象是一個自定義的CounterBinder實例，它實現(xiàn)了一個getService成員函數(shù)。當系統(tǒng)通知MainActivity，計數(shù)器服務已經(jīng)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(zhuǎn)換為CounterBinder實例，然后調(diào)用它的getService函數(shù)獲得服務接口。這樣，MainActivity就通過這個Binder對象和CounterService關聯(lián)起來了。
當MainActivity調(diào)用計數(shù)器服務接口的startCounter函數(shù)時，計數(shù)器服務并不是直接進入計數(shù)狀態(tài)，而是通過使用異步任務（AsyncTask）在后臺線程中進行計數(shù)。這里為什么要使用異步任務來在后臺線程中進行計數(shù)呢？前面我們說過，這個計數(shù)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(shù)。
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(diào)用異步任務實例的execute（task.execute）方法時，當前調(diào)用線程就返回了，系統(tǒng)啟動一個后臺線程來執(zhí)行這個異步任務實例的doInBackground函數(shù)，這個函數(shù)就是我們用來執(zhí)行耗時計算的地方了，它會進入到一個循環(huán)中，每隔1秒鐘就把計數(shù)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(diào)用publishProgress函數(shù)來通知調(diào)用者當前計算的進度，好讓調(diào)用者來更新界面，調(diào)用publishProgress函數(shù)的效果最終就是直入到這個異步任務實例的onProgressUpdate函數(shù)中，這里就可以把這個進度值以廣播的形式（sendBroadcast）發(fā)送出去了，這里的進度值就定義為當前計數(shù)服務的計數(shù)值。
當MainActivity調(diào)用計數(shù)器服務接口的stopCounter函數(shù)時，會告訴函數(shù)doInBackground停止執(zhí)行計數(shù)（stop = true），于是，函數(shù)doInBackground就退出計數(shù)循環(huán)，然后將最終計數(shù)結(jié)果返回了，返回的結(jié)果最后進入到onPostExecute函數(shù)中，這個函數(shù)同樣通過廣播的形式（sendBroadcast）把這個計數(shù)結(jié)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(tǒng)，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 $(BUILD_PACKAGE) 接下來就要編譯了。有關如何單獨編譯Android源代碼工程的模塊，以及如何打包system.img，請參考
如何單獨編譯Android源代碼中的模塊一文。
執(zhí)行以下命令進行編譯和打包：
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm packages/experimental/Broadcast
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod
這樣，打包好的Android系統(tǒng)鏡像文件system.img就包含我們前面創(chuàng)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(zhí)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(shù)器服務啟動起來了，計數(shù)器服務又通過廣播把計數(shù)值反饋給MainActivity，于是，我們就會在MainActivity界面看到計數(shù)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(diào)用registerReceiver函數(shù)告訴系統(tǒng)，它對什么樣的廣播有興趣，即指定IntentFilter，并且向系統(tǒng)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(fā)送者通過調(diào)用sendBroadcast函數(shù)來發(fā)送一個指定的廣播，并且可以指定廣播的相關參數(shù)：
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(shù)當前的計數(shù)器值counter。調(diào)用了sendBroadcast函數(shù)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(fā)送者同樣是把廣播發(fā)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(fā)給它們。
在第2步的分發(fā)的過程，其實就是把這個廣播轉(zhuǎn)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(huán)中調(diào)用接收器的onReceive函數(shù)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(diào)用sendBroadcast時，這個函數(shù)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(jié)一下，廣播的注冊和發(fā)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(nèi)部創(chuàng)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(fā)送廣播的過程，在Step 8中，ActivityManagerService利用上面得到的IIntentReceiver遠程接口，調(diào)用LoadedApk.performReceiver接口，LoadedApk.performReceiver接口通過ActivityThread.H接口的post函數(shù)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(shù)中處理，LoadedApk.Args.run函數(shù)接著調(diào)用MainActivity.BroadcastReceiver的onReceive函數(shù)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(tǒng)廣播機制的了解，敬請關注。
作者：Luoshengyang 發(fā)表于2011-8-31 1:12:32
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posted on 2012-04-17 21:32
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