Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用详解与原理分析(二)__原理分析
前置文章：
《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用详解与原理分析(一)__使用详解》
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概况
在上一篇文章《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用详解与原理分析(一)__使用详解》中详细介绍了NotificationListenerService的使用方法，以及在使用过程中遇到的问题和规避方案。本文主要分析NotificationListenerService实现原理，以及详细分析在上一篇文章中提到的相关问题和产生的根本原因。在原理分析前，先看看NotificationListenerService涉及到的类以及基本作用，如图1所示：
图 1 NLS注册及回调过程
通过图1可以看到，整个通知状态获取分为三部分：
①. 监听器注册；新建一个类NotificationMonitor继承自NotificationListenerService。
②. 系统通知管理；系统通知管理由NotificationManagerService负责。
③. 通知状态回调；当系统通知状态改变之后，NotificationManagerService会通知NotificationListenerService，最后再由NotificationListenerService通知其所有子类。
在整个系统中，通知管理是由NotificationManagerService完成的，NotificationListenerService只是在通知改变时，会获得相应的通知消息，这些消息最终会回调到NotificationListenerService的所有子类中。
NotificationListenerService启动
NotificationListenerService虽然继承自Service，但系统中实际上启动的是其子类，为了表述方便，后文统一使用NotificationListenerService启动来指代。其子类的启动有三个途径，分别是：开机启动、接收PACKAGE相关广播(安装、卸载等)启动、SettingsProvider数据变更启动。
既然NotificationListenerService是一个service，那其子类启动方式自然就是bindService或者startService，在SourceCode/frameworks/base/services/java/com/android/server/NotificationManagerService.java中可以找到，实际上NotificationListenerService的启动是通过bindServiceAsUser来实现的，而bindServiceAsUser与bindService作用一致。
开机启动
因为NotificationListenerService最终是在NotificationManagerService中启动的，因此当系统在开机第一次启动时，会进行NotificationManagerService初始化，之后会调用其SystemReady方法，继而调用rebindListenerServices以及registerListenerService()，最后使用bindServiceAsUser实现NotificationListenerService的启动。rebindListenerServices代码如下：
void rebindListenerServices() {
final int currentUser = ActivityManager.getCurrentUser();
//获取系统中哪些应用开启了Notification access
String flat = Settings.Secure.getStringForUser(
mContext.getContentResolver(),
Settings.Secure.ENABLED_NOTIFICATION_LISTENERS,
currentUser);
NotificationListenerInfo[] toRemove = new NotificationListenerInfo[mListeners.size()];
final ArrayList<ComponentName> toAdd;
synchronized (mNotificationList) {
// unbind and remove all existing listeners
toRemove = mListeners.toArray(toRemove);
toAdd = new ArrayList<ComponentName>();
final HashSet<ComponentName> newEnabled = new HashSet<ComponentName>();
final HashSet<String> newPackages = new HashSet<String>();
// decode the list of components
if (flat != null) {
String[] components = flat.split(ENABLED_NOTIFICATION_LISTENERS_SEPARATOR);
for (int i=0; i<components.length; i++) {
final ComponentName component
= ComponentName.unflattenFromString(components[i]);
if (component != null) {
newEnabled.add(component);
toAdd.add(component);
newPackages.add(component.getPackageName());
}
}
mEnabledListenersForCurrentUser = newEnabled;
mEnabledListenerPackageNames = newPackages;
}
}
//对所有NotificationListenerService全部unbindService操作
for (NotificationListenerInfo info : toRemove) {
final ComponentName component = info.component;
final int oldUser = info.userid;
Slog.v(TAG, "disabling notification listener for user " + oldUser + ": " + component);
unregisterListenerService(component, info.userid);
}
//对所有NotificationListenerService进行bindService操作
final int N = toAdd.size();
for (int i=0; i<N; i++) {
final ComponentName component = toAdd.get(i);
Slog.v(TAG, "enabling notification listener for user " + currentUser + ": "
+ component);
registerListenerService(component, currentUser);
}
}在该方法中将获取系统中所有NotificationListenerService，并进行registerListenerService操作，代码如下：private void registerListenerService(final ComponentName name, final int userid) {
//... ...省略
Intent intent = new Intent(NotificationListenerService.SERVICE_INTERFACE);
intent.setComponent(name);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_CLIENT_LABEL,
R.string.notification_listener_binding_label);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_CLIENT_INTENT, PendingIntent.getActivity(
mContext, 0, new Intent(Settings.ACTION_NOTIFICATION_LISTENER_SETTINGS), 0));
try {
if (DBG) Slog.v(TAG, "binding: " + intent);
//使用bindService启动NotificationListenerService
if (!mContext.bindServiceAsUser(intent,
new ServiceConnection() {
INotificationListener mListener;
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
synchronized (mNotificationList) {
mServicesBinding.remove(servicesBindingTag);
try {
mListener = INotificationListener.Stub.asInterface(service);
NotificationListenerInfo info = new NotificationListenerInfo(
mListener, name, userid, this);
service.linkToDeath(info, 0);
//service启动成功之后将相关信息添加到mListeners列表中，后续通过该列表触发回调
mListeners.add(info);
} catch (RemoteException e) {
// already dead
}
}
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
Slog.v(TAG, "notification listener connection lost: " + name);
}
},
Context.BIND_AUTO_CREATE,
new UserHandle(userid)))
//... ...省略
}
}整个启动流程如图2所示：
图 2 NLS开机启动时序图
广播启动
当系统安装或者卸载应用的时候，也会触发NotificationListenerService的启动。当一个使用NotificationListenerService的应用被卸载掉后，需要在Notification access界面清除相应的选项，或者当多用户切换时，也会更新NotificationListenerService的状态。在NotificationManagerService中监听了以下广播：
Intent.ACTION_PACKAGE_ADDED Intent.ACTION_PACKAGE_REMOVED Intent.ACTION_PACKAGE_RESTARTED Intent.ACTION_PACKAGE_CHANGED Intent.ACTION_QUERY_PACKAGE_RESTART Intent.ACTION_USER_SWITCHED这些广播在应用变更时由系统发出，比如安装、卸载、覆盖安装应用等等。当NotificationManagerService接收这些广播后编会调用rebindListenerServices，之后的流程就与前面一样。启动流程如下：
图 3 NLS广播启动
数据库变更启动
在NotificationManagerService中使用了ContentObserver监听SettingsProvider数据库变化，当Notification access有更新时，会更新NotificationListenerService的状态。例如，当用户进入Notification access界面，手动开启或关闭相关应用的Notification access权限时便会触发这种启动方式。当数据库中NotificationListenerService关联的信息改变后，会触发ContentObserver的onChange方法，继而调用update方法更新系统中NotificationListenerService的服务状态，最后调用到rebindListenerServices中。整个流程如下：
图 4 NLS数据库变更启动
NotificationListenerService启动小结
在系统中实际上运行的是NotificationListenerService的子类，这些子类的启动方式分为三种：开机启动时NotificationManagerService初始化回调；接收相关广播后执行；数据库变更后执行。这些启动方式归根到底还是bindService的操作。
NotificationListenerService调用流程
前面提到了NotificationListenerService的启动流程，当启动完成之后就是调用，整个调用流程分为两种情况，即：新增通知和删除通知。
新增通知
当系统收到新的通知消息时，会调用NotificationManager的notify方法用以发起系统通知，在notify方法中则调用关键方法enqueueNotificationWithTag：
service.enqueueNotificationWithTag(......)这里的service是INotificationManager的对象，而NotificationManagerService继承自INotificationManager.Stub。也就是说NotificationManager与NotificationManagerService实际上就是client与server的关系，这里的service最终是NotificationManagerService的对象。这里便会跳转到NotificationManagerService的enqueueNotificationWithTag方法中，实际调用的是enqueueNotificationInternal方法。在该方法中就涉及到Notification的组装，之后调用关键方法notifyPostedLocked()：
private void notifyPostedLocked(NotificationRecord n) {
final StatusBarNotification sbn = n.sbn.clone();
//这里触发mListeners中所有的NotificationListenerInfo回调
for (final NotificationListenerInfo info : mListeners) {
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
info.notifyPostedIfUserMatch(sbn);
}});
}
}到这里就开始准备回调了，因为前面通知已经组装完毕准备显示到状态栏了，之后就需要将相关的通知消息告诉所有监听者。继续看到notifyPostedIfUserMatch方法：public void notifyPostedIfUserMatch(StatusBarNotification sbn) {
//... ...省略
try {
listener.onNotificationPosted(sbn);
} catch (RemoteException ex) {
Log.e(TAG, "unable to notify listener (posted): " + listener, ex);
}
}
上面的listener对象是NotificationListenerInfo类的全局变量，那是在哪里赋值的呢？还记得前面注册NotificationListenerService的时候bindServiceAsUser，其中new了一个ServiceConnection对象，并在其onServiceConnected方法中有如下代码：
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
synchronized (mNotificationList) {
mServicesBinding.remove(servicesBindingTag);
try {
//mListener就是NotificationListenerService子类的对象
//service是INotificationListenerWrapper的对象，INotificationListenerWrapper
//继承自INotificationListener.Stub，是NotificationListenerService的内部类
mListener = INotificationListener.Stub.asInterface(service);
//使用mListener对象生成对应的NotificationListenerInfo对象
NotificationListenerInfo info = new NotificationListenerInfo(
mListener, name, userid, this);
service.linkToDeath(info, 0);
mListeners.add(info);
} catch (RemoteException e) {
// already dead
}
}
}也就是说在NotificationListenerService启动并连接的时候，将binder对象保存到了NotificationListenerInfo中。这里就得看看NotificationListenerService的onBind方法返回了，代码如下：
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
if (mWrapper == null) {
mWrapper = new INotificationListenerWrapper();
}
//这里返回的是INotificationListenerWrapper对象
return mWrapper;
}
private class INotificationListenerWrapper extends INotificationListener.Stub {
@Override
public void onNotificationPosted(StatusBarNotification sbn) {
try {
//onNotificationPosted是抽象方法之一
NotificationListenerService.this.onNotificationPosted(sbn);
} catch (Throwable t) {
Log.w(TAG, "Error running onNotificationPosted", t);
}
}
@Override
public void onNotificationRemoved(StatusBarNotification sbn) {
try {
//onNotificationRemoved是另一个抽象方法
NotificationListenerService.this.onNotificationRemoved(sbn);
} catch (Throwable t) {
Log.w(TAG, "Error running onNotificationRemoved", t);
}
}
}
通过以上代码可以知道，当在notifyPostedIfUserMatch执行listener.onNotificationPosted方法时，实际上会调用到NotificationListenerService.INotificationListenerWrapper的onNotificationPosted方法。
NotificationListenerService是一个Abstract类，其中的Abstract方法是onNotificationPosted和onNotificationRemoved。当触发NotificationListenerService.INotificationListenerWrapper的onNotificationPosted方法时，继续调用了NotificationListenerService.this.onNotificationPosted(sbn)。这样会继续调用所有NotificationListenerService子类中的onNotificationPosted方法，系统通知新增的消息便传到了所有NotificationListenerService中。
从整个流程来看，新增通知的发起点是NotificationManager，处理通知则是由NotificationManagerService完成，传输过程是通过NotificationListenerService，最后回调方法是各个继承自NotificationListenerService的子类。整个过程的调用时序图如下：
图 5 onNotificationPosted触发流程
删除通知
与"新增通知"类似的流程是"删除通知"，发起点在NotificationManager，之后经由NotificationManagerService处理和NotificationListenerService传递，最后到达各个继承自NotificationListenerService的子类中，只不过最后的处理方法变成了onNotificationRemoved。调用时序图下：
图 6 onNotificationRemoved触发流程
NotificationListenerService调用流程小结
简单来看，NotificationListenerService在系统通知的消息传递过程中，起到了代理的作用。继承自NotificationListenerService的类作为client端，真正的server端则是NotificationManagerService，由它负责整个Notification的控制与管理。NotificationManagerService将处理之后的结果通过NotificationListenerService返回给client端，最终各个client端通过onNotificationPosted和onNotificationRemoved方法拿到系统通知状态变更的相关信息。
NotificationListenerService重点分析
前文分析了整个NotificationListenerService的启动和调用，通过以上分析可以很清楚的了解NotificationListenerService的工作流程。在上一篇文章《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用详解与原理分析(一)__使用详解》中，文末分析了在NotificationListenerService在使用过程中的遇到的一些问题，但并没有深究出现这些问题的根本原因，下文会对这些问题进行详细分析。
Notification access页面不存在
当手机上没有安装任何使用NotificationListenerService的应用时，系统默认不会显示"Notification access"选项。只有手机中安装了使用NotificationListenerService的应用，才可以在"Settings > Security > Notification access" 找到对应的设置页面。在SourceCode/packages/apps/Settings/src/com/android/settings/SecuritySettings.java中可以看到如下初始化代码：
//... ...省略
mNotificationAccess = findPreference(KEY_NOTIFICATION_ACCESS);
if (mNotificationAccess != null) {
final int total = NotificationAccessSettings.getListenersCount(mPM);
if (total == 0) {
if (deviceAdminCategory != null) {
//如果系统中没有安装使用NLS的应用则删除显示
deviceAdminCategory.removePreference(mNotificationAccess);
}
} else {
//获取系统中有多少启动了Notification access的应用
final int n = getNumEnabledNotificationListeners();
//根据启用的数量显示不同的Summary
if (n == 0) {
mNotificationAccess.setSummary(getResources().getString(
R.string.manage_notification_access_summary_zero));
} else {
mNotificationAccess.setSummary(String.format(getResources().getQuantityString(
R.plurals.manage_notification_access_summary_nonzero,
n, n)));
}
}
}
//... ...省略
getActiveNotifications()方法返回为null
有很多人在使用getActiveNotifications方法时返回为null，多数情况下是因为在onCreate或者在onBind中调用了getActiveNotifications方法。比如NotificaionMonitor extends NotificationListenerService：
public class NotificationMonitor extends NotificationListenerService {
@Override
public void onCreate() {
//getActiveNotifications();
super.onCreate();
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
getActiveNotifications();
return super.onBind(intent);
}
}
找到NotificationListenerService中的getActiveNotifications方法实现，代码如下：
public StatusBarNotification[] getActiveNotifications() {
try {
//getActiveNotifications成功执行的两个关键点：
//1.getNotificationInterface方法返回正常
//2.mWrapper对象不为null
return getNotificationInterface().getActiveNotificationsFromListener(mWrapper);
} catch (android.os.RemoteException ex) {
Log.v(TAG, "Unable to contact notification manager", ex);
}
return null;
}
//通过查看可以知道，getNotificationInterface没有问题，如果为null会进行初始化
private final INotificationManager getNotificationInterface() {
if (mNoMan == null) {
mNoMan = INotificationManager.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService(Context.NOTIFICATION_SERVICE));
}
return mNoMan;
}
//如果mWrapper为null则进行初始化
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
if (mWrapper == null) {
mWrapper = new INotificationListenerWrapper();
}
return mWrapper;
}通过上面的代码可以知道getActiveNotifications方法调用失败的原因：
1. service的生命周期会先从onCraete->onBind逐步执行；
2. 此时调用getActiveNotifications方法会使用NotificationListenerService中的mWrapper对象；
3. mWrapper对象必须在NotificationMonitor完成super.onBind方法之后才会初始化；
综上所述，当在onCreate或者onBind方法中使用getActiveNotifications方法时，会导致mWrapper没有初始化，即mWrapper == null。解决方案可以在onCreate或者onBind方法中使用handler异步调用getActiveNotification方法，具体可参考《Android
4.4 KitKat NotificationManagerService使用详解与原理分析(一)__使用详解》。
NotificationListenerService失效
如果NotificationMonitor在onCreate或onBind方法中出现crash，则该NotificationMonitor已经失效。就算修改了NotificationMonitor的代码不会再crash，但NotificationMonitor还是不能收到onNotificationPosted和onNotificationRemoved回调，除非重启手机。
这个问题是google设计上的缺陷导致，出现NotificationListenerService失效的必要条件： 在NotificationMonitor的onCreate或者onBind中出现异常，导致service crash，也就是说service还没有完全启动的情况下出现了异常导致退出。
这里需要回到NotificationManagerService中，NotificationListenerService的注册方法registerListenerService中：
private void registerListenerService(final ComponentName name, final int userid) {
//servicesBindingTag可以理解为需要启动的service的标签
final String servicesBindingTag = name.toString() + "/" + userid;
//如果mServicesBinding中已经包含正在处理的service则直接return退出
if (mServicesBinding.contains(servicesBindingTag)) {
// stop registering this thing already! we're working on it
return;
}
//将准备启动的service标签添加到mServicesBinding中
mServicesBinding.add(servicesBindingTag);
//... ...省略
//使用bindServiceAsUser启动service
Intent intent = new Intent(NotificationListenerService.SERVICE_INTERFACE);
intent.setComponent(name);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_CLIENT_LABEL,
R.string.notification_listener_binding_label);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_CLIENT_INTENT, PendingIntent.getActivity(
mContext, 0, new Intent(Settings.ACTION_NOTIFICATION_LISTENER_SETTINGS), 0));
try {
if (DBG) Slog.v(TAG, "binding: " + intent);
if (!mContext.bindServiceAsUser(intent,
new ServiceConnection() {
INotificationListener mListener;
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
synchronized (mNotificationList) {
//服务成功启动之后删除标签
mServicesBinding.remove(servicesBindingTag);
try {
mListener = INotificationListener.Stub.asInterface(service);
NotificationListenerInfo info = new NotificationListenerInfo(
mListener, name, userid, this);
service.linkToDeath(info, 0);
mListeners.add(info);
} catch (RemoteException e) {
// already dead
}
}
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
Slog.v(TAG, "notification listener connection lost: " + name);
}
},
Context.BIND_AUTO_CREATE,
new UserHandle(userid)))
{
//绑定服务失败后删除标签
mServicesBinding.remove(servicesBindingTag);
Slog.w(TAG, "Unable to bind listener service: " + intent);
return;
}
} catch (SecurityException ex) {
Slog.e(TAG, "Unable to bind listener service: " + intent, ex);
return;
}
}
}
当调用registerListenerService方法时，使用了一个mServicesBinding的ArrayList<String>用来记录当前正在启动的服务。在启动之前会判断当前service是否在mServicesBinding之中，如果是则表明正在执行bindServiceAsUser操作，直接退出，否则就继续执行bindServiceAsUser流程。调用bindServiceAsUser之前会在mServicesBinding中会添加标签，当连接成功之后也就是onServiceConnected返回后，以及绑定失败后会在mServicesBinding中删除标签。
google这样设计的目的可能是为了避免同一个service多次启动，因此在执行bindServiceAsUser之前就打上标签，当处理完成之后(onServiceConnected回调)就删掉这个标签，表明这个service 绑定完成。但是，如果执行bindServiceAsUser之后，NotificationMonitor在onCreate或者onBind的时候crash了，也就是NotificationMonitor还没有完成启动，因此就不会去调用onServiceConnected方法，并最终导致不会调用 mServicesBinding.remove(servicesBindingTag)方法，从而使得NotificationMonitor的标签被一致记录在mServicesBinding中。那么当下一次想再次注册该服务的时候，系统发现该服务已经在mServicesBinding中了，所以直接return，后面的bindServiceAsUser就不会被调用了。
虽然代码已经更新，但service无法正常启动，那么onNotificationPosted和onNotificationRemoved的回调自然就无法使用，此时的解决办法就只能重启手机，清空mServicesBinding的值。
总结
NotificationListenerService在系统通知获取的流程中，自身并没有启动，而是起到了一个代理的作用，每一个继承自NotificationListenerService的类，当系统通知变化后最终都会收到onNotificationPosted和onNotificationRemoved的回调。
bindService方法的返回与service是否成功启动无关，因此才会导致NotificationListenerService失效。
最后再看一下整个NotificationListenerService的关系类图：
图 7 NLS关系类图
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