Android应用程序组件Content Provider的启动过程源代码分析
最后更新于：2022-04-02 05:06:12
原文出处——>[Android应用程序组件Content Provider的启动过程源代码分析](http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6963418)
通过前面的学习，我们知道在Android系统中，Content Provider可以为不同的应用程序访问相同的数据提供统一的入口。Content Provider一般是运行在独立的进程中的，每一个Content Provider在系统中只有一个实例存在，其它应用程序首先要找到这个实例，然后才能访问它的数据。那么，系统中的Content Provider实例是由谁来负责启动的呢？本文将回答这个问题。
Content Provider和应用程序组件Activity、Service一样，需要在AndroidManifest.xml文件中配置之后才能使用。系统在安装包含Content Provider的应用程序的时候，会把这些Content Provider的描述信息保存起来，其中最重要的就是Content Provider的Authority信息，Android应用程序的安装过程具体可以参考Android应用程序安装过程源代码分析一文。注意，安装应用程序的时候，并不会把相应的Content Provider加载到内存中来，系统采取的是懒加载的机制，等到第一次要使用这个Content Provider的时候，系统才会把它加载到内存中来，下次再要使用这个Content Provider的时候，就可以直接返回了。
本文以前面一篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例中的例子来详细分析Content Provider的启动过程。在Android应用程序组件Content Provider应用实例这篇文章介绍的应用程序Article中，第一次使用ArticlesProvider这个Content Provider的地方是ArticlesAdapter类的getArticleCount函数，因为MainActivity要在ListView中显示文章信息列表时， 首先要知道ArticlesProvider中的文章信息的数量。从ArticlesAdapter类的getArticleCount函数调用开始，一直到ArticlesProvider类的onCreate函数被调用，就是ArticlesProvider的完整启动过程，下面我们就先看看这个过程的序列图，然后再详细分析每一个步骤：
**Step 1. ArticlesAdapter.getArticleCount**
这个函数定义在前面一篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例介绍的应用程序Artilce源代码工程目录下，在文件为packages/experimental/Article/src/shy/luo/article/ArticlesAdapter.java中：
~~~
public class ArticlesAdapter {
......
private ContentResolver resolver = null;
public ArticlesAdapter(Context context) {
resolver = context.getContentResolver();
}
......
public int getArticleCount() {
int count = 0;
try {
IContentProvider provider = resolver.acquireProvider(Articles.CONTENT_URI);
Bundle bundle = provider.call(Articles.METHOD_GET_ITEM_COUNT, null, null);
count = bundle.getInt(Articles.KEY_ITEM_COUNT, 0);
} catch(RemoteException e) {
e.printStackTrace();
}
return count;
}
......
}
~~~
这个函数通过应用程序上下文的ContentResolver接口resolver的acquireProvider函数来获得与Articles.CONTENT_URI对应的Content Provider对象的IContentProvider接口。常量Articles.CONTENT_URI是在应用程序ArticlesProvider中定义的，它的值为“content://shy.luo.providers.articles/item” ，对应的Content Provider就是ArticlesProvider了。
**Step 2. ContentResolver.acqireProvider**
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentResolver.java文件中：
~~~
public abstract class ContentResolver {
......
public final IContentProvider acquireProvider(Uri uri) {
if (!SCHEME_CONTENT.equals(uri.getScheme())) {
return null;
}
String auth = uri.getAuthority();
if (auth != null) {
return acquireProvider(mContext, uri.getAuthority());
}
return null;
}
......
}
~~~
函数首先验证参数uri的scheme是否正确，即是否是以content://开头 ，然后取出它的authority部分，最后调用另外一个成员函数acquireProvider执行获取ContentProvider接口的操作。在我们这个情景中，参数uri的authority的内容便是“shy.luo.providers.articles”了。
从ContentResolver类的定义我们可以看出，它是一个抽象类，两个参数版本的acquireProvider函数是由它的子类来实现的。回到Step 1中，这个ContentResolver接口是通过应用程序上下文Context对象的getContentResolver函数来获得的，而应用程序上下文Context是由ContextImpl类来实现的，它定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java**文件中：
~~~
class ContextImpl extends Context {
......
private ApplicationContentResolver mContentResolver;
......
final void init(LoadedApk packageInfo,
IBinder activityToken, ActivityThread mainThread,
Resources container) {
......
mContentResolver = new ApplicationContentResolver(this, mainThread);
......
}
......
@Override
public ContentResolver getContentResolver() {
return mContentResolver;
}
......
}
~~~
ContextImpl类的init函数是在应用程序启动的时候调用的，具体可以参考Android应用程序启动过程源代码分析一文中的Step 34。
因此，在上面的ContentResolver类的acquireProvider函数里面接下来要调用的ApplicationContentResolver类的acquireProvider函数。
**Step 3. ApplicationContentResolve.acquireProvider**
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java文件中：
~~~
class ContextImpl extends Context {
......
private static final class ApplicationContentResolver extends ContentResolver {
......
@Override
protected IContentProvider acquireProvider(Context context, String name) {
return mMainThread.acquireProvider(context, name);
}
......
private final ActivityThread mMainThread;
}
......
}
~~~
它调用ActivityThread类的acquireProvider函数进一步执行获取Content Provider接口的操作。
**Step 4. ActivityThread.acquireProvider**
这个函数定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java**文件中：
~~~
public final class ActivityThread {
......
public final IContentProvider acquireProvider(Context c, String name) {
IContentProvider provider = getProvider(c, name);
if(provider == null)
return null;
......
return provider;
}
......
}
~~~
它又是调用了另外一个成员函数getProvider来进一步执行获取Content Provider接口的操作。
**Step 5. ActivityThread.getProvider**
这个函数定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java**文件中：
~~~
public final class ActivityThread {
......
private final IContentProvider getExistingProvider(Context context, String name) {
synchronized(mProviderMap) {
final ProviderClientRecord pr = mProviderMap.get(name);
if (pr != null) {
return pr.mProvider;
}
return null;
}
}
......
private final IContentProvider getProvider(Context context, String name) {
IContentProvider existing = getExistingProvider(context, name);
if (existing != null) {
return existing;
}
IActivityManager.ContentProviderHolder holder = null;
try {
holder = ActivityManagerNative.getDefault().getContentProvider(
getApplicationThread(), name);
} catch (RemoteException ex) {
}
IContentProvider prov = installProvider(context, holder.provider,
holder.info, true);
......
return prov;
}
......
}
~~~
这个函数首先会通过getExistingProvider函数来检查本地是否已经存在这个要获取的ContentProvider接口，如果存在，就直接返回了。本地已经存在的ContextProvider接口保存在ActivityThread类的mProviderMap成员变量中，以ContentProvider对应的URI的authority为键值保存。在我们这个情景中，因为是第一次调用ArticlesProvider接口，因此，这时候通过getExistingProvider函数得到的IContentProvider接口为null，于是下面就会调用ActivityManagerService服务的getContentProvider接口来获取一个ContentProviderHolder对象holder，这个对象就包含了我们所要获取的ArticlesProvider接口，在将这个接口返回给调用者之后，还会调用installProvider函数来把这个接口保存在本地中，以便下次要使用这个ContentProvider接口时，直接就可以通过getExistingProvider函数获取了。
我们先进入到ActivityManagerService服务的getContentProvider函数中看看它是如何获取我们所需要的ArticlesProvider接口的，然后再返回来看看installProvider函数的实现。
**Step 6. ActivityManagerService.getContentProvider**
这个函数定义在**frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java**文件中：
~~~
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
public final ContentProviderHolder getContentProvider(
IApplicationThread caller, String name) {
......
return getContentProviderImpl(caller, name);
}
......
}
~~~
它调用getContentProviderImpl函数来进一步执行操作。
**Step 7. ActivityManagerService.getContentProviderImpl**
这个函数定义在**frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java**文件中：
~~~
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
private final ContentProviderHolder getContentProviderImpl(
IApplicationThread caller, String name) {
ContentProviderRecord cpr;
ProviderInfo cpi = null;
synchronized(this) {
ProcessRecord r = null;
if (caller != null) {
r = getRecordForAppLocked(caller);
......
}
// First check if this content provider has been published...
cpr = mProvidersByName.get(name);
if (cpr != null) {
......
} else {
try {
cpi = AppGlobals.getPackageManager().
resolveContentProvider(name,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS);
} catch (RemoteException ex) {
}
......
}
cpr = mProvidersByClass.get(cpi.name);
final boolean firstClass = cpr == null;
if (firstClass) {
try {
ApplicationInfo ai =
AppGlobals.getPackageManager().
getApplicationInfo(
cpi.applicationInfo.packageName,
STOCK_PM_FLAGS);
......
cpr = new ContentProviderRecord(cpi, ai);
} catch (RemoteException ex) {
// pm is in same process, this will never happen.
}
}
if (r != null && cpr.canRunHere(r)) {
// If this is a multiprocess provider, then just return its
// info and allow the caller to instantiate it. Only do
// this if the provider is the same user as the caller's
// process, or can run as root (so can be in any process).
return cpr;
}
......
// This is single process, and our app is now connecting to it.
// See if we are already in the process of launching this
// provider.
final int N = mLaunchingProviders.size();
int i;
for (i=0; i= N) {
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
ProcessRecord proc = startProcessLocked(cpi.processName,
cpr.appInfo, false, 0, "content provider",
new ComponentName(cpi.applicationInfo.packageName,
cpi.name), false);
......
mLaunchingProviders.add(cpr);
......
}
// Make sure the provider is published (the same provider class
// may be published under multiple names).
if (firstClass) {
mProvidersByClass.put(cpi.name, cpr);
}
cpr.launchingApp = proc;
mProvidersByName.put(name, cpr);
......
}
// Wait for the provider to be published...
synchronized (cpr) {
while (cpr.provider == null) {
......
try {
cpr.wait();
} catch (InterruptedException ex) {
}
}
}
return cpr;
}
......
}
~~~
这个函数比较长，我们一步一步地分析。
函数首先是获取调用者的进程记录块信息：
~~~
ProcessRecord r = null;
if (caller != null) {
r = getRecordForAppLocked(caller);
......
}
~~~
在我们这个情景中，要获取的就是应用程序Article的进程记录块信息了，后面会用到。
在ActivityManagerService中，有两个成员变量是用来保存系统中的Content Provider信息的，一个是mProvidersByName，一个是mProvidersByClass，前者是以Content Provider的authoriry值为键值来保存的，后者是以Content Provider的类名为键值来保存的。一个Content Provider可以有多个authority，而只有一个类来和它对应，因此，这里要用两个Map来保存，这里为了方便根据不同条件来快速查找而设计的。下面的代码就是用来检查要获取的Content Provider是否已经加存在的了：
~~~
// First check if this content provider has been published...
cpr = mProvidersByName.get(name);
if (cpr != null) {
......
} else {
try {
cpi = AppGlobals.getPackageManager().
resolveContentProvider(name,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS);
} catch (RemoteException ex) {
}
......
}
cpr = mProvidersByClass.get(cpi.name);
final boolean firstClass = cpr == null;
if (firstClass) {
try {
ApplicationInfo ai =
AppGlobals.getPackageManager().
getApplicationInfo(
cpi.applicationInfo.packageName,
STOCK_PM_FLAGS);
......
cpr = new ContentProviderRecord(cpi, ai);
} catch (RemoteException ex) {
// pm is in same process, this will never happen.
}
}
~~~
在我们这个情景中，由于是第一次调用ArticlesProvider接口，因此，在mProvidersByName和mProvidersByClass两个Map中都不存在ArticlesProvider的相关信息，因此，这里会通过AppGlobals.getPackageManager函数来获得PackageManagerService服务接口，然后分别通过它的resolveContentProvider和getApplicationInfo函数来分别获取ArticlesProvider应用程序的相关信息，分别保存在cpi和cpr这两个本地变量中。这些信息都是在安装应用程序的过程中保存下来的，具体可以参考Android应用程序安装过程源代码分析一文。
接下去这个代码判断当前要获取的Content Provider是否允许在客户进程中加载，即查看一个这个Content Provider否配置了multiprocess属性为true，如果允许在客户进程中加载，就直接返回了这个Content Provider的信息了：
~~~
if (r != null && cpr.canRunHere(r)) {
// If this is a multiprocess provider, then just return its
// info and allow the caller to instantiate it. Only do
// this if the provider is the same user as the caller's
// process, or can run as root (so can be in any process).
return cpr;
}
~~~
在我们这个情景中，要获取的ArticlesProvider设置了要在独立的进程中运行，因此，继续往下执行：
~~~
// This is single process, and our app is now connecting to it.
// See if we are already in the process of launching this
// provider.
final int N = mLaunchingProviders.size();
int i;
for (i=0; i= N) {
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
ProcessRecord proc = startProcessLocked(cpi.processName,
cpr.appInfo, false, 0, "content provider",
new ComponentName(cpi.applicationInfo.packageName,
cpi.name), false);
......
mLaunchingProviders.add(cpr);
......
}
~~~
这里的条件i >= N为true，就表明没有其它应用程序正在加载这个Content Provider，因此，就要调用startProcessLocked函数来启动一个新的进程来加载这个Content Provider对应的类了，然后把这个正在加载的信息增加到mLaunchingProviders中去。我们先接着分析这个函数，然后再来看在新进程中加载Content Provider的过程，继续往下执行：
~~~
// Make sure the provider is published (the same provider class
// may be published under multiple names).
if (firstClass) {
mProvidersByClass.put(cpi.name, cpr);
}
cpr.launchingApp = proc;
mProvidersByName.put(name, cpr);
~~~
这段代码把这个Content Provider的信息分别保存到mProvidersByName和mProviderByCalss两个Map中去，以方便后续查询。
因为我们需要获取的Content Provider是在新的进程中加载的，而getContentProviderImpl这个函数是在系统进程中执行的，它必须要等到要获取的Content Provider是在新的进程中加载完成后才能返回，这样就涉及到进程同步的问题了。这里使用的同步方法是不断地去检查变量cpr的provider域是否被设置了。当要获取的Content Provider在新的进程加载完成之后，它会通过Binder进程间通信机制调用到系统进程中，把这个cpr变量的provider域设置为已经加载好的Content Provider接口，这时候，函数getContentProviderImpl就可以返回了。下面的代码就是用来等待要获取的Content Provider是在新的进程中加载完成的：
~~~
// Wait for the provider to be published...
synchronized (cpr) {
while (cpr.provider == null) {
......
try {
cpr.wait();
} catch (InterruptedException ex) {
}
}
}
~~~
下面我们再分析在新进程中加载ArticlesProvider这个Content Provider的过程。
**Step 8. ActivityManagerService.startProcessLocked
Step 9. Process.start
Step 10. ActivityThread.main
Step 11. ActivityThread.attach
Step 12. ActivityManagerService.attachApplication**
这五步是标准的Android应用程序启动步骤，具体可以参考Android应用程序启动过程源代码分析一文中的Step 23到Step 27，或者Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文中的Step 4到Step 9，这里就不再详细描述了。
**Step 13. ActivityManagerService.attachApplicationLocked**
这个函数定义在**frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java**文件中：
~~~
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
int pid) {
// Find the application record that is being attached... either via
// the pid if we are running in multiple processes, or just pull the
// next app record if we are emulating process with anonymous threads.
ProcessRecord app;
if (pid != MY_PID && pid >= 0) {
synchronized (mPidsSelfLocked) {
app = mPidsSelfLocked.get(pid);
}
} else if (mStartingProcesses.size() > 0) {
......
} else {
......
}
......
app.thread = thread;
app.curAdj = app.setAdj = -100;
app.curSchedGroup = Process.THREAD_GROUP_DEFAULT;
app.setSchedGroup = Process.THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE;
app.forcingToForeground = null;
app.foregroundServices = false;
app.debugging = false;
......
boolean normalMode = mProcessesReady || isAllowedWhileBooting(app.info);
List providers = normalMode ? generateApplicationProvidersLocked(app) : null;
try {
......
thread.bindApplication(processName, app.instrumentationInfo != null
? app.instrumentationInfo : app.info, providers,
app.instrumentationClass, app.instrumentationProfileFile,
app.instrumentationArguments, app.instrumentationWatcher, testMode,
isRestrictedBackupMode || !normalMode,
mConfiguration, getCommonServicesLocked());
......
} catch (Exception e) {
......
}
......
return true;
}
......
private final List generateApplicationProvidersLocked(ProcessRecord app) {
List providers = null;
try {
providers = AppGlobals.getPackageManager().
queryContentProviders(app.processName, app.info.uid,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS);
} catch (RemoteException ex) {
}
if (providers != null) {
final int N = providers.size();
for (int i=0; i providers,
ComponentName instrumentationName, String profileFile,
Bundle instrumentationArgs, IInstrumentationWatcher instrumentationWatcher,
int debugMode, boolean isRestrictedBackupMode, Configuration config,
Map services) {
if (services != null) {
// Setup the service cache in the ServiceManager
ServiceManager.initServiceCache(services);
}
AppBindData data = new AppBindData();
data.processName = processName;
data.appInfo = appInfo;
data.providers = providers;
data.instrumentationName = instrumentationName;
data.profileFile = profileFile;
data.instrumentationArgs = instrumentationArgs;
data.instrumentationWatcher = instrumentationWatcher;
data.debugMode = debugMode;
data.restrictedBackupMode = isRestrictedBackupMode;
data.config = config;
queueOrSendMessage(H.BIND_APPLICATION, data);
}
......
}
......
}
~~~
这个函数把相关的信息都封装成一个AppBindData对象，然后以一个消息的形式发送到主线程的消息队列中去等等待处理。这个消息最终是是在ActivityThread类的handleBindApplication函数中进行处理的。
**Step 15. ActivityThread.handleBindApplication**
这个函数定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java**文件中：
~~~
public final class ActivityThread {
......
private final void handleBindApplication(AppBindData data) {
......
List providers = data.providers;
if (providers != null) {
installContentProviders(app, providers);
......
}
......
}
......
}
~~~
这个函数的内容比较多，我们忽略了其它无关的部分，只关注和Content Provider有关的逻辑，这里主要就是调用installContentProviders函数来在本地安装Content Providers信息。
**Step 16. ActivityThread.installContentProviders**
这个函数定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java**文件中：
~~~
public final class ActivityThread {
......
private final void installContentProviders(
Context context, List providers) {
final ArrayList results =
new ArrayList();
Iterator i = providers.iterator();
while (i.hasNext()) {
ProviderInfo cpi = i.next();
StringBuilder buf = new StringBuilder(128);
buf.append("Pub ");
buf.append(cpi.authority);
buf.append(": ");
buf.append(cpi.name);
Log.i(TAG, buf.toString());
IContentProvider cp = installProvider(context, null, cpi, false);
if (cp != null) {
IActivityManager.ContentProviderHolder cph =
new IActivityManager.ContentProviderHolder(cpi);
cph.provider = cp;
results.add(cph);
// Don't ever unload this provider from the process.
synchronized(mProviderMap) {
mProviderRefCountMap.put(cp.asBinder(), new ProviderRefCount(10000));
}
}
}
try {
ActivityManagerNative.getDefault().publishContentProviders(
getApplicationThread(), results);
} catch (RemoteException ex) {
}
}
......
}
~~~
这个函数主要是做了两件事情，一是调用installProvider来在本地安装每一个Content Proivder的信息，并且为每一个Content Provider创建一个ContentProviderHolder对象来保存相关的信息。ContentProviderHolder对象是一个Binder对象，是用来把Content Provider的信息传递给ActivityManagerService服务的。当这些Content Provider都处理好了以后，还要调用ActivityManagerService服务的publishContentProviders函数来通知ActivityManagerService服务，这个进程中所要加载的Content Provider，都已经准备完毕了，而ActivityManagerService服务的publishContentProviders函数的作用就是用来唤醒在前面Step 7等待的线程的了。我们先来看installProvider的实现，然后再来看ActivityManagerService服务的publishContentProviders函数的实现。
**Step 17. ActivityThread.installProvider**
这个函数定义在**frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java**文件中：
~~~
public final class ActivityThread {
......
private final IContentProvider installProvider(Context context,
IContentProvider provider, ProviderInfo info, boolean noisy) {
ContentProvider localProvider = null;
if (provider == null) {
......
Context c = null;
ApplicationInfo ai = info.applicationInfo;
if (context.getPackageName().equals(ai.packageName)) {
c = context;
} else if (mInitialApplication != null &&
mInitialApplication.getPackageName().equals(ai.packageName)) {
c = mInitialApplication;
} else {
try {
c = context.createPackageContext(ai.packageName,
Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE);
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
}
}
......
try {
final java.lang.ClassLoader cl = c.getClassLoader();
localProvider = (ContentProvider)cl.
loadClass(info.name).newInstance();
provider = localProvider.getIContentProvider();
......
// XXX Need to create the correct context for this provider.
localProvider.attachInfo(c, info);
} catch (java.lang.Exception e) {
......
}
} else if (localLOGV) {
......
}
synchronized (mProviderMap) {
// Cache the pointer for the remote provider.
String names[] = PATTERN_SEMICOLON.split(info.authority);
for (int i=0; i providers) {
......
synchronized(this) {
final ProcessRecord r = getRecordForAppLocked(caller);
......
final int N = providers.size();
for (int i=0; i
';