Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划 .

Leo的memo

2012-11-01

在Android系统中，广播（Broadcast）是在组件之间传播数据（Intent）的一种机制；这些组件甚至是可以位于不同的进程中，这样它就像Binder机制一样，起到进程间通信的作用；本文通过一个简单的例子来学习Android系统的广播机制，为后续分析广播机制的源代码作准备。

在Android系统中，为什么需要广播机制呢？广播机制，本质上它就是一种组件间的通信方式，如果是两个组件位于不同的进程当中，那么可以用Binder机制来实现，如果两个组件是在同一个进程中，那么它们之间可以用来通信的方式就更多了，这样看来，广播机制似乎是多余的。然而，广播机制却是不可替代的，它和Binder机制不一样的地方在于，广播的发送者和接收者事先是不需要知道对方的存在的，这样带来的好处便是，系统的各个组件可以松耦合地组织在一起，这样系统就具有高度的可扩展性，容易与其它系统进行集成。

在软件工程中，是非常强调模块之间的高内聚低耦合性的，不然的话，随着系统越来越庞大，就会面临着越来越难维护的风险，最后导致整个项目的失败。Android应用程序的组织方式，可以说是把这种高内聚低耦合性的思想贯彻得非常透彻，在任何一个Activity中，都可以使用一个简单的Intent，通过startActivity或者startService，就可以把另外一个Activity或者Service启动起来为它服务，而且它根本上不依赖这个Activity或者Service的实现，只需要知道它的字符串形式的名字即可，而广播机制更绝，它连接收者的名字都不需要知道。

不过话又说回来，广播机制在Android系统中，也不算是什么创新的东西。如果读者了解J2EE或者COM，就会知道，在J2EE中，提供了消息驱动Bean（Message-Driven Bean），用来实现应用程序各个组件之间的消息传递；而在COM中，提供了连接点（Connection Point）的概念，也是用来在应用程序各个组间间进行消息传递。无论是J2EE中的消息驱动Bean，还是COM中的连接点，或者Android系统的广播机制，它们的实现机理都是消息发布/订阅模式的事件驱动模型，消息的生产者发布事件，而使用者订阅感兴趣的事件。

废话说了一大堆，现在开始进入主题了，和前面的文章一样，我们通过具体的例子来介绍Android系统的广播机制。在这个例子中，有一个Service，它在另外一个线程中实现了一个计数器服务，每隔一秒钟就自动加1，然后将结果不断地反馈给应用程序中的界面线程，而界面线程中的Activity在得到这个反馈后，就会把结果显示在界面上。为什么要把计数器服务放在另外一个线程中进行呢？我们可以把这个计数器服务想象成是一个耗时的计算型逻辑，如果放在界面线程中去实现，那么势必就会导致应用程序不能响应界面事件，最后导致应用程序产生ANR（Application Not Responding）问题。计数器线程为了把加1后的数字源源不断地反馈给界面线程，这时候就可以考虑使用广播机制了。

首先在Android源代码工程中创建一个Android应用程序工程，名字就称为Broadcast吧。关于如何获得Android源代码工程，请参考在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码一文；关于如何在Android源代码工程中创建应用程序工程，请参考在Ubuntu上为Android系统内置Java应用程序测试Application Frameworks层的硬件服务一文。这个应用程序工程定义了一个名为shy.luo.broadcast的package，这个例子的源代码主要就是实现在这里了。下面，将会逐一介绍这个package里面的文件。

首先，我们在src/shy/luo/broadcast/ICounterService.java文件中定义计数器的服务接口：

package shy.luo.broadcast;  
  

public interface ICounterService {   

        public void startCounter(int initVal);   

        public void stopCounter();   
}

package shy.luo.broadcast;

public interface ICounterService {
        public void startCounter(int initVal);
        public void stopCounter();
}

这个接口很简单，它只有两个成员函数，分别用来启动和停止计数器；启动计数时，还可以指定计数器的初始值。

接着，我们来看一个应用程序的默认Activity的实现，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");   
            }  
        };  
}

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的实现也很简单，它在创建（onCreate）的时候，会调用bindService函数来把计数器服务（CounterService）启动起来，它的第二个参数serviceConnection是一个ServiceConnection实例。计数器服务启动起来后，系统会调用这个实例的onServiceConnected函数将一个Binder对象传回来，通过调用这个Binder对象的getService函数，就可以获得计数器服务接口。这里，把这个计数器服务接口保存在MainActivity的counterService成员变量中。同样，当我们调用unbindService停止计数器服务时，系统会调用这个实例的onServiceDisconnected函数告诉MainActivity，它与计数器服务的连接断开了。

注意，这里通过调用bindService函数来启动Service时，这个Service与启动它的Activity是位于同一个进程中，它不像我们在前面一篇文章Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析中所描述那样在新的进程中启动服务，后面我们再写一篇文章来分析bindService启动服务的过程。

在MainActivity的onResume函数中，通过调用registerReceiver函数注册了一个广播接收器counterActionReceiver，它是一个BroadcastReceiver实例，并且指定了这个广播接收器只对CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播感兴趣。当CounterService发出一个CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION类型的广播时，系统就会把这个广播发送到counterActionReceiver实例的onReceiver函数中去。在onReceive函数中，从参数intent中取出计数器当前的值，显示在界面上。

MainActivity界面上有两个按钮，分别是Start Counter和Stop Counter按钮，点击前者开始计数，而点击后者则停止计数。

计数器服务CounterService实现在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;   
    }  
}

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;
	}
}

这个计数器服务实现了ICounterService接口。当这个服务被binderService函数启动时，系统会调用它的onBind函数，这个函数返回一个Binder对象给系统。上面我们说到，当MainActivity调用bindService函数来启动计数器服务器时，系统会调用MainActivity的ServiceConnection实例serviceConnection的onServiceConnected函数通知MainActivity，这个服务已经连接上了，并且会通过这个函数传进来一个Binder远程对象，这个Binder远程对象就是来源于这里的onBind的返回值了。

函数onBind返回的Binder对象是一个自定义的CounterBinder实例，它实现了一个getService成员函数。当系统通知MainActivity，计数器服务已经启动起来并且连接成功后，并且将这个Binder对象传给MainActivity时，MainActivity就会把这个Binder对象强制转换为CounterBinder实例，然后调用它的getService函数获得服务接口。这样，MainActivity就通过这个Binder对象和CounterService关联起来了。

当MainActivity调用计数器服务接口的startCounter函数时，计数器服务并不是直接进入计数状态，而是通过使用异步任务（AsyncTask）在后台线程中进行计数。这里为什么要使用异步任务来在后台线程中进行计数呢？前面我们说过，这个计数过程是一个耗时的计算型逻辑，不能把它放在界面线程中进行，因为这里的CounterService启动时，并没有在新的进程中启动，它与MainActivity一样，运行在应用程序的界面线程中，因此，这里需要使用异步任务在在后台线程中进行计数。

异步任务AsyncTask的具体用法可以参考官方文档http://developer.android.com/reference/android/os/AsyncTask.html。它的大概用法是，当我们调用异步任务实例的execute（task.execute）方法时，当前调用线程就返回了，系统启动一个后台线程来执行这个异步任务实例的doInBackground函数，这个函数就是我们用来执行耗时计算的地方了，它会进入到一个循环中，每隔1秒钟就把计数器加1，然后进入休眠（Thread.sleep），醒过来，再重新这个计算过程。在计算的过程中，可以通过调用publishProgress函数来通知调用者当前计算的进度，好让调用者来更新界面，调用publishProgress函数的效果最终就是直入到这个异步任务实例的onProgressUpdate函数中，这里就可以把这个进度值以广播的形式（sendBroadcast）发送出去了，这里的进度值就定义为当前计数服务的计数值。

当MainActivity调用计数器服务接口的stopCounter函数时，会告诉函数doInBackground停止执行计数（stop = true），于是，函数doInBackground就退出计数循环，然后将最终计数结果返回了，返回的结果最后进入到onPostExecute函数中，这个函数同样通过广播的形式（sendBroadcast）把这个计数结果广播出去。

计算器服务就介绍到这里了，下面我们看看应用程序的配置文件AndroidManifest.xml：

IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);

IntentFilter counterActionFilter = new IntentFilter(CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION);
registerReceiver(counterActionReceiver, counterActionFilter);

这里，指定感兴趣的广播就是CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION了，而指定的广播接收器就是counterActonReceiver，它是一个BroadcastReceiver类型的实例。

2. 广播的发送者通过调用sendBroadcast函数来发送一个指定的广播，并且可以指定广播的相关参数：

Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);  
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);  
sendBroadcast(intent)

Intent intent = new Intent(BROADCAST_COUNTER_ACTION);
intent.putExtra(COUNTER_VALUE, counter);
sendBroadcast(intent)

这里，指定的广播为CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION，并且附带的带参数当前的计数器值counter。调用了sendBroadcast函数之后，所有注册了CounterService.BROADCAST_COUNTER_ACTION广播的接收者便可以收到这个广播了。

在第1步中，广播的接收者把广播接收器注册到ActivityManagerService中；在第2步中，广播的发送者同样是把广播发送到ActivityManagerService中，由ActivityManagerService去查找注册了这个广播的接收者，然后把广播分发给它们。

在第2步的分发的过程，其实就是把这个广播转换成一个消息，然后放入到接收器所在的线程消息队列中去，最后就可以在消息循环中调用接收器的onReceive函数了。这里有一个要非常注意的地方是，由于ActivityManagerService把这个广播放进接收器所在的线程消息队列后，就返回了，它不关心这个消息什么时候会被处理，因此，对广播的处理是异步的，即调用sendBroadcast时，这个函数不会等待这个广播被处理完后才返回。

下面，我们以一个序列图来总结一下，广播的注册和发送的过程：

Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划 .

虚线上面Step 1到Step 4步是注册广播接收器的过程，其中Step 2通过LoadedApk.getReceiverDispatcher在LoadedApk内部创建了一个IIntentReceiver接口，并且传递给ActivityManagerService；虚线下面的Step 5到Step 11是发送广播的过程，在Step 8中，ActivityManagerService利用上面得到的IIntentReceiver远程接口，调用LoadedApk.performReceiver接口，LoadedApk.performReceiver接口通过ActivityThread.H接口的post函数将这个广播消息放入到ActivityThread的消息队列中去，最后这个消息在LoadedApk的Args.run函数中处理，LoadedApk.Args.run函数接着调用MainActivity.BroadcastReceiver的onReceive函数来最终处理这个广播。

原博客链接：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6730748

Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划 .

本文节选自《Android系统源代码情景分析》

电子工业出版社出版

罗升阳著

android广播源代码线程

安科网

Android系统中的广播（Broadcast）机制简要介绍和学习计划 .

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