Android 添加系统服务的方法详解
一、前言
系统服务是Android中非常重要的一部分,像ActivityManagerService,PackageManagerService,WindowManagerService,这些系统服务都是Framework层的关键服务,本篇文章主要讲一下如何基于Android源码添加一个系统服务的完整流程,除了添加基本系统服务,其中还包含添加JNI部分代码和App通过AIDL调用的演示Demo,调用包含App调用服务端,也包含服务端回调App,也就是完成一个简单的双向通信.
注:测试代码基于Android7.1.1,其他Android版本都是大同小异.
二、编写AIDL文件
添加服务首先是编写AIDL文件,AIDL文件路径如下:
frameworks/base/core/java/com/example/utils/
1.ISystemEvent.aidl内容如下:
packagecom.example.utils;
importcom.example.utils.IEventCallback;
interfaceISystemEvent{
voidregisterCallback(IEventCallbackcallback);
voidunregisterCallback(IEventCallbackcallback);
voidsendEvent(inttype,Stringvalue);
}
2.IEventCallback.aidl内容如下
packagecom.example.utils;
interfaceIEventCallback
{
onewayvoidonSystemEvent(inttype,Stringvalue);
}
AIDL文件编写,教程很多,我这里就不详细说明了,需要注意的是,由于我们要实现回调功能,所以必须写一个回调接口IEventCallback,另外AIDL文件中oneway关键字表明调用此函数不会阻塞当前线程,调用端调用此函数会立即返回,接收端收到函数调用是在Binder线程池中的某个线程中.可以根据实际项目需求选择是否需要加oneway关键字.
AIDL只支持传输基本java类型数据,要想传递自定义类,类需要实现Parcelable接口,另外,如果传递基本类型数组,需要指定inout关键字,比如 voidtest(inbyte[]input,outbyte[]output) ,用in还是out,只需要记住:数组如果作为参数,通过调用端传给被调端,则使用in,如果数组只是用来接受数据,实际数据是由被调用端来填充的,则使用out,这里之所以没有说服务端和客户端,是因为inout关键字用哪个和是服务端还是客户端没有联系,远程调用和被调用更适合描述.
文件写完后,添加到编译的Android.mk中LOCAL_SRC_FILES后面:
3.frameworks/base/Android.mk
LOCAL_SRC_FILES+=\ core/java/android/view/IWindow.aidl\ core/java/android/view/IWindowFocusObserver.aidl\ core/java/android/view/IWindowId.aidl\ 部分代码省略... core/java/com/example/utils/ISystemEvent.aidl\ core/java/com/example/utils/IEventCallback.aidl\ 部分代码省略...
编译代码, 编译前需执行makeupdate-api,更新接口,然后编译代码,确保AIDL编写没有错误,编译后会生成对应java文件,服务端要实现对应接口.
三、编写Manager类
我们可以看到,AndroidAPI中有很多Manager类,这些类一般都是某个系统服务的客户端代理类,其实我们不写Manager类,只通过AIDL文件自动生成的类,也可以完成功能,但封装一下AIDL接口使用起来更方便,我们测试用的Manager类为SystemEventManager,代码如下:
frameworks/base/core/java/com/example/utils/SystemEventManager.java
packagecom.example.utils;
importandroid.content.Context;
importandroid.os.RemoteException;
importandroid.util.Log;
importcom.example.example.ISystemEvent;
importcom.example.IEventCallback;
publicclassSystemEventManager{
privatestaticfinalStringTAG=SystemEventManager.class.getSimpleName();
//系统服务注册时使用的名字,确保和已有的服务名字不冲突
publicstaticfinalStringSERVICE="test_systemevent";
privatefinalContextmContext;
privatefinalISystemEventmService;
publicSystemEventManager(Contextcontext,ISystemEventservice){
mContext=context;
mService=service;
Log.d(TAG,"SystemEventManagerinit");
}
publicvoidregister(IEventCallbackcallback){
try{
mService.registerCallback(callback);
}catch(RemoteExceptione){
Log.w(TAG,"remoteexceptionhappen");
e.printStackTrace();
}
}
publicvoidunregister(IEventCallbackcallback){
try{
mService.unregisterCallback(callback);
}catch(RemoteExceptione){
Log.w(TAG,"remoteexceptionhappen");
e.printStackTrace();
}
}
/**
*SendeventtoSystemEventService.
*/
publicvoidsendEvent(inttype,Stringvalue){
try{
mService.sendEvent(type,value);
}catch(RemoteExceptione){
Log.w(TAG,"remoteexceptionhappen");
e.printStackTrace();
}
}
}
代码很简单,就封装了下AIDL接口,定义了系统服务注册时用的名字.
publicSystemEventManager(Contextcontext,ISystemEventservice)
构造函数中的ISystemEvent参数在后面注册Manager时候会通过Binder相关接口获取.
编译代码,确保没有错误,下面编写系统服务.
四、编写系统服务
路径以及代码如下:
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/example/SystemEventService.java
packagecom.android.server.example;
importandroid.content.Context;
importandroid.os.Binder;
importandroid.os.RemoteCallbackList;
importandroid.os.RemoteException;
importandroid.os.ServiceManager;
importandroid.util.Log;
importcom.example.utils.ISystemEvent;
importcom.example.utils.IEventCallback;
publicclassSystemEventServiceextendsISystemEvent.Stub{
privatestaticfinalStringTAG=SystemEventService.class.getSimpleName();
privateRemoteCallbackListmCallbackList=newRemoteCallbackList<>();
privateContextmContext;
publicSystemEventService(Contextcontext){
mContext=context;
Log.d(TAG,"SystemEventServiceinit");
}
@Override
publicvoidregisterCallback(IEventCallbackcallback){
booleanresult=mCallbackList.register(callback);
Log.d(TAG,"registerpid:"+Binder.getCallingPid()
+"uid:"+Binder.getCallingUid()+"result:"+result);
}
@Override
publicvoidunregisterCallback(IEventCallbackcallback){
booleanresult=mCallbackList.unregister(callback);
Log.d(TAG,"unregisterpid:"+Binder.getCallingPid()
+"uid:"+Binder.getCallingUid()+"result:"+result);
}
@Override
publicvoidsendEvent(inttype,Stringvalue){
sendEventToRemote(type,value+"remote");
}
publicvoidsendEventToRemote(inttype,Stringvalue){
intcount=mCallbackList.getRegisteredCallbackCount();
Log.d(TAG,"remotecallbackcount:"+count);
if(count>0){
finalintsize=mCallbackList.beginBroadcast();
for(inti=0;i
服务端继承自ISystemEvent.Stub,实现对应的三个方法即可,需要注意的是,由于有回调功能,所以要把注册的IEventCallback加到链表里面,这里使用了RemoteCallbackList,之所以不能使用普通的List或者Map,原因是,跨进程调用,App调用registerCallback和unregisterCallback时,即便每次传递的都是同一个IEventCallback对象,但到服务端,经过跨进程处理后,就会生成不同的对象,所以不能通过直接比较是否是同一个对象来判断是不是同一个客户端对象,Android中专门用来处理跨进程调用回调的类就是RemoteCallbackList,RemoteCallbackList还能自动处理App端异常死亡情况,这种情况会自动移除已经注册的回调.
RemoteCallbackList使用非常简单,注册和移除分别调用register()和unregister()即可,遍历所有Callback稍微麻烦一点,代码参考上面的sendEventToRemote()方法.
可以看到,我们测试用的的系统服务逻辑很简单,注册和移除Callback调用RemoteCallbackList对应方法即可,sendEvent()方法在App端调用的基础上,在字符串后面加上"remote"后回调给App,每个方法也加了log方便理解流程,服务端代码就完成了.
五、注册系统服务
代码写好后,要注册到SystemServer中,所有系统服务都运行在名为system_server的进程中,我们要把编写好的服务加进去,SystemServer中有很多服务,我们把我们的系统服务加到最后面,对应路径和代码如下:
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
importcom.android.server.example.SystemEventService;
importcom.example.utils.SystemEventManager;
/**
*Startsamiscellaneousgrabbagofstuffthathasyettoberefactored
*andorganized.
*/
privatevoidstartOtherServices(){
//部分代码省略...
//startSystemEventService
try{
ServiceManager.addService(SystemEventManager.SERVICE,
newSystemEventService(mSystemContext));
}catch(Throwablee){
reportWtf("startingSystemEventService",e);
}
//部分代码省略...
}
通过ServiceManager将服务加到SystemServer中,名字使用SystemEventManager.SERVICE,后面获取服务会通过名字来获取.此时,如果直接编译运行,开机后会出现如下错误:
ESystemServer:java.lang.SecurityException
ESELinux:avc: denied {add}forservice=test_systemeventpid=1940uid=1000scontext=u:r:system_server:s0tcontext=u:object_r:default_android_service:s0tclass=service_managerpermissive=0
这个是没有Selinux权限,我们需要加上添加服务的权限,代码如下:
首先定义类型,test_systemevent要和添加服务用的名字保持一致
system/sepolicy/service_contexts
wifiscanneru:object_r:wifiscanner_service:s0
wifiu:object_r:wifi_service:s0
windowu:object_r:window_service:s0
#部分代码省略...
test_systemeventu:object_r:test_systemevent_service:s0
*u:object_r:default_android_service:s0
system/sepolicy/service.te
#加入刚刚定义好的test_systemevent_service类型,表明它是系统服务
typetest_systemevent_service,system_api_service,system_server_service,service_manager_type;
加入上面代码后,编译刷机开机后,服务就能正常运行了.
六、注册Manager
系统服务运行好了,接下来就是App怎么获取的问题了,App获取系统服务,我们也用通用接口:
context.getSystemService()
在调用getSystemService()之前,需要先注册,代码如下:
frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java
importcom.example.utils.ISystemEvent;
importcom.example.utils.SystemEventManager;
static{
//部分代码省略,参考其他代码,注册Manger
registerService(SystemEventManager.SERVICE,SystemEventManager.class,
newCachedServiceFetcher(){
@Override
publicSystemEventManagercreateService(ContextImplctx){
//获取服务
IBinderb=ServiceManager.getService(SystemEventManager.SERVICE);
//转为ISystemEvent
ISystemEventservice=ISystemEvent.Stub.asInterface(b);
returnnewSystemEventManager(ctx.getOuterContext(),service);
}});
}
注册后,如果你在App里面通过getSystemService(SystemEventManager.SERVICE);获取Manager并调用接口,会发现又会出错,又是Selinux权限问题:
ESELinux:avc: denied {find}forservice=test_systemeventpid=4123uid=10035scontext=u:r:untrusted_app:s0:c512,c768tcontext=u:object_r:test_systemevent_service:s0tclass=service_managerpermissive=0
说是没有find权限,因此又要加权限,修改代码如下:
system/sepolicy/untrusted_app.te
#允许untrusted_app查找test_systemevent_service
allowuntrusted_apptest_systemevent_service:service_managerfind;
这个Selinux的知识有兴趣自己去学一下,报了什么权限,就按照错误信息去对应文件添加权限.
至此,系统代码修改完成了,编译系统刷机,下面通过App调用.
七、App调用
文件拷贝和准备:
我们需要复制三个文件到App中,两个AIDL文件,一个Manager文件:
IEventCallback.aidl
ISystemEvent.aidl
SystemEventManager.java
所有AIDL文件和java文件,在App工程中的包名和路径都需要和系统保持一致,这三个文件App不能做任何修改,除非系统源码中也做对应修改,总的来说,这三个文件App和系统中要完全保持一致,类名包名和包路径都需一致,复制这三个文件到工程中后,编译后,调用方式如下.
获取服务:
SystemEventManagereventManager=(SystemEventManager)
context.getSystemService(SystemEventManager.SERVICE);
这里AndroidStudio可能会报getSystemService()参数不是Context里面的某个服务的错误,可以直接忽略,不影响编译.
注册/取消注册:
eventManager.register(eventCallback);
eventManager.unregister(eventCallback);
privateIEventCallback.StubeventCallback=newIEventCallback.Stub(){
@Override
publicvoidonSystemEvent(inttype,Stringvalue)throwsRemoteException{
Log.d("SystemEvent","type:"+type+"value:"+value);
}
};
调用:
eventManager.sendEvent(1,"teststring");
测试Log如下:
DSystemEventManager:SystemEventManagerinit
DSystemEventService:registerpid:3944uid:10035result:true
DSystemEventService:remotecallbackcount:1
DSystemEvent:type:1value:teststringremote
DSystemEventService:unregisterpid:3944uid:10035result:true
可以看到调用了服务端并成功收到服务端拼接的字符串.
八、添加JNI部分代码
我们一般添加系统服务,可能是为了调用驱动里面的代码,所有一般要用JNI部分代码,这里不是讲怎么编写JNI代码,而是说下系统服务中已有的JNI代码,我们可以直接在这基础上增加我们的功能.
JNI部分代码位置为:
frameworks/base/services/core/jni/
编译对应mk为:
frameworks/base/services/Android.mk
frameworks/base/services/core/jni/Android.mk
此部分代码直接编译为libandroid_servers动态库,在SystemServer进行加载:
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
//Initializenativeservices.
System.loadLibrary("android_servers");
如果需要添加JNI部分代码,直接在 frameworks/base/services/core/jni/目录下增加对应文件,
在frameworks/base/services/core/jni/Android.mk中加入新增文件进行编译即可.
同时按照已有文件中JNI函数注册方式,写好对应注册方法,统一在
frameworks/base/services/core/jni/onload.cpp中动态注册函数.
关于JNI动态注册知识,可参考之前写的一篇文章: 两种JNI注册方式
九、总结
从上面一个完整的流程下来,基本就理解了我们平常调用getSystemService()具体是怎么工作的,总体来说也不麻烦,真正有技术含量的跨进程调用被隐藏起来了,我们只管按照规则调用接口即可,以上就是Android系统中添加一个系统服务和App调用的完整流程,如有疑问,欢迎讨论!
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