Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用具体解释与原理分析(二)__原理分析

前置文章：

《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用具体解释与原理分析(一)__使用具体解释》

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概况

        在上一篇文章《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用具体解释与原理分析(一)__使用具体解释》中具体介绍了NotificationListenerService的用法，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。以及具体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所看到的：

图 1 NLS注冊及回调过程

通过图1能够看到，整个通知状态获取分为三部分：

①. 监听器注冊。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通知其全部子类。

在整个系统中，通知管理是由NotificationManagerService完毕的。NotificationListenerService仅仅是在通知改变时，会获得对应的通知消息。这些消息终于会回调到NotificationListenerService的全部子类中。

NotificationListenerService启动

        NotificationListenerService尽管继承自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。各自是：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中能够找到。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

        由于NotificationListenerService终于是在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代码例如以下：

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;
        }
    }

    //对全部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);
    }
    //对全部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全部NotificationListenerService，并进行registerListenerService操作，代码例如以下：

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加入到mListeners列表中，兴许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所看到的：

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，须要在Notification access界面清除对应的选项，或者当多用户切换时，也会更新NotificationListenerService的状态。在NotificationManagerService中监听了下面广播：

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。比方安装、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。

启动流程例如以下：

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。比如，当用户进入Notification access界面，手动开启或关闭相关应用的Notification access权限时便会触发这样的启动方式。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。

整个流程例如以下：

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。接收相关广播后运行；数据库变更后运行。

这些启动方式归根究竟还是bindService的操作。

NotificationListenerService调用流程

前面提到了NotificationListenerService的启动流程，当启动完毕之后就是调用。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终于是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中全部的NotificationListenerInfo回调
    for (final NotificationListenerInfo info : mListeners) {
        mHandler.post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                info.notifyPostedIfUserMatch(sbn);
            }});
    }
}

到这里就開始准备回调了，由于前面通知已经组装完成准备显示到状态栏了，之后就须要将相关的通知消息告诉全部监听者。

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？还记得前面注冊NotificationListenerService的时候bindServiceAsUser，当中new了一个ServiceConnection对象，并在其onServiceConnected方法中有例如以下代码：

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对象生成相应的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，代码例如以下：

@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是抽象方法之中的一个
            NotificationListenerService.this.onNotificationPosted(sbn);
        } catch (Throwable t) {
            Log.w(TAG, "Error running onNotificationPosted", t);
        }
    }
    @Override
    public void onNotificationRemoved(StatusBarNotification sbn) {
        try {
            //onNotificationRemoved是还有一个抽象方法
            NotificationListenerService.this.onNotificationRemoved(sbn);
        } catch (Throwable t) {
            Log.w(TAG, "Error running onNotificationRemoved", t);
        }
    }
}

        通过以上代码能够知道，当在notifyPostedIfUserMatch运行listener.onNotificationPosted方法时。实际上会调用到NotificationListenerService.INotificationListenerWrapper的onNotificationPosted方法。

        NotificationListenerService是一个Abstract类。当中的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)。这样会继续调用全部NotificationListenerService子类中的onNotificationPosted方法，系统通知新增的消息便传到了全部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完毕，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例如以下：

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，仅仅只是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，终于各个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。通过以上分析能够非常清楚的了解NotificationListenerService的工作流程。在上一篇文章《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用具体解释与原理分析(一)__使用具体解释》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具体分析。

Notification access页面不存在

        当手机上没有安装不论什么使用NotificationListenerService的应用时，系统默认不会显示"Notification access"选项。

仅仅有手机中安装了使用NotificationListenerService的应用，才干够在"Settings > Security > Notification access" 找到相应的设置页面。

在SourceCode/packages/apps/Settings/src/com/android/settings/SecuritySettings.java中能够看到例如以下初始化代码：

//... ...省略
mNotificationAccess = findPreference(KEY_NOTIFICATION_ACCESS);
if (mNotificationAccess != null) {
    final int total = NotificationAccessSettings.getListenersCount(mPM);
    if (total == 0) {
        if (deviceAdminCategory != null) {
            //假设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();
        //依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

        有非常多人在使用getActiveNotifications方法时返回为null。多数情况下是由于在onCreate或者在onBind中调用了getActiveNotifications方法。比方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，代码例如以下：

public StatusBarNotification[] getActiveNotifications() {
    try {
        //getActiveNotifications成功运行的两个关键点：
        //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;
}

//通过查看能够知道。getNotificationInterface没有问题。假设为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;
}

//假设mWrapper为null则进行初始化
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
    if (mWrapper == null) {
        mWrapper = new INotificationListenerWrapper();
    }
    return mWrapper;
}

通过上面的代码能够知道getActiveNotifications方法调用失败的原因：

1. service的生命周期会先从onCraete->onBind逐步运行；

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完毕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。解决方式能够在onCreate或者onBind方法中使用handler异步调用getActiveNotification方法，详细可參考《Android 4.4 KitKat NotificationManagerService使用具体解释与原理分析(一)__使用具体解释》。

NotificationListenerService失效

        假设NotificationMonitor在onCreate或onBind方法中出现crash。则该NotificationMonitor已经失效。就算改动了NotificationMonitor的代码不会再crash，但NotificationMonitor还是不能收到onNotificationPosted和onNotificationRemoved回调。除非重新启动手机。

        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还没有全然启动的情况下出现了异常导致退出。

        这里须要回到NotificationManagerService中，NotificationListenerService的注冊方法registerListenerService中：

private void registerListenerService(final ComponentName name, final int userid) {
    //servicesBindingTag能够理解为须要启动的service的标签
    final String servicesBindingTag = name.toString() + "/" + userid;
    //假设mServicesBinding中已经包括正在处理的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标签加入到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。

在启动之前会推断当前service是否在mServicesBinding之中。假设是则表明正在运行bindServiceAsUser操作。直接退出，否则就继续运行bindServiceAsUser流程。

调用bindServiceAsUser之前会在mServicesBinding中会加入标签，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。因此在运行bindServiceAsUser之前就打上标签，当处理完毕之后(onServiceConnected回调)就删掉这个标签，表明这个service 绑定完毕。

可是，假设运行bindServiceAsUser之后，NotificationMonitor在onCreate或者onBind的时候crash了。也就是NotificationMonitor还没有完毕启动，因此就不会去调用onServiceConnected方法，并终于导致不会调用 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冊该服务的时候，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。

        尽管代码已经更新。但service无法正常启动，那么onNotificationPosted和onNotificationRemoved的回调自然就无法使用。此时的解决的方法就仅仅能重新启动手机，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。每个继承自NotificationListenerService的类，当系统通知变化后终于都会收到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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