ContentProvider学习笔记
一、什么ContentProvider
。。。
二、如何使用ContentProvider
。。。
三、沙场练兵-实例操练
。。。
四、深入理解ContentProvider原理
为什么使用ContentProvider可以实现跨进程的通讯，第一反应肯定是这货和binder有关，因为android中只有稍微跟跨进程搭上边的，必定想到binder。
下面就来分析ContentProvider是怎么一步一步利用binder实现跨进程通信的：
1、首先你得创建一个ContentProvider运行在进程A,如上篇博客
AndroidManifest.xml中定义provider：
<provider
android:name=".MyContentProvider"
android:authorities="telefk"//这个很重要，Uri中的主机名，查询数据就靠它
android:enabled="true"
android:exported="true">
</provider>
2、进程B中通过如下接口来访问进程A的数据：
getContentResolver().query(uri,columns,null,null,null);
getContentResolver（）实际调用的ContextImpl.java的方法返回mContentResolver对象
此对象在ContextImpl的构造方法中实例化
mContentResolver = new ApplicationContentResolver(this, mainThread, user);
现在来看query方法，其在ContentResolver.java中定义：
public final @Nullable Cursor query(final @NonNull Uri uri, @Nullable String[] projection,
@Nullable String selection, @Nullable String[] selectionArgs,
@Nullable String sortOrder, @Nullable CancellationSignal cancellationSignal) {
Preconditions.checkNotNull(uri, "uri");
IContentProvider unstableProvider = acquireUnstableProvider(uri);//这个函数很关键，通过指定的Uri找到我们刚刚定义的provider
if (unstableProvider == null) {
return null;
}
IContentProvider stableProvider = null;
......
接下来看acquireUnstableProvider()函数：
百转千回，最终走到了刚刚返回的ApplicationContentResolver.java中
@Override
protected IContentProvider acquireUnstableProvider(Context c, String auth) {
return mMainThread.acquireProvider(c,
ContentProvider.getAuthorityWithoutUserId(auth),
resolveUserIdFromAuthority(auth), false);
}
这里又调用了ActivityThread.java 的acquireProvider()方法，我们继续往下跟：
public final IContentProvider acquireProvider(
Context c, String auth, int userId, boolean stable) {
final IContentProvider provider = acquireExistingProvider(c, auth, userId, stable);//刚开始这里很定为空
if (provider != null) {
return provider;
}
// There is a possible race here. Another thread may try to acquire
// the same provider at the same time. When this happens, we want to ensure
// that the first one wins.
// Note that we cannot hold the lock while acquiring and installing the
// provider since it might take a long time to run and it could also potentially
// be re-entrant in the case where the provider is in the same process.
IActivityManager.ContentProviderHolder holder = null;
try {
holder = ActivityManagerNative.getDefault().getContentProvider(
getApplicationThread(), auth, userId, stable);//很关键，请注意这里跨进程调到ActivityManagerService.java的方法
} catch (RemoteException ex) {
}
if (holder == null) {
Slog.e(TAG, "Failed to find provider info for " + auth);
return null;
}
// Install provider will increment the reference count for us, and break
// any ties in the race.
holder = installProvider(c, holder, holder.info,
true /*noisy*/, holder.noReleaseNeeded, stable);
return holder.provider;
}
我们继续来看ActivityManagerService.java 的getContentProvider()方法:
@Override
public final ContentProviderHolder getContentProvider(
IApplicationThread caller, String name, int userId, boolean stable) {
enforceNotIsolatedCaller("getContentProvider");
if (caller == null) {
String msg = "null IApplicationThread when getting content provider "
+ name;
Slog.w(TAG, msg);
throw new SecurityException(msg);
}
// The incoming user check is now handled in checkContentProviderPermissionLocked() to deal
// with cross-user grant.
return getContentProviderImpl(caller, name, null, stable, userId);
}
肾呐～还没到头！又继续往下走，大家坚持：
//这个方法很长，我们挑选重点的分析，方法第二个参数name就是我们刚刚query传进来的uir的authority
private final ContentProviderHolder getContentProviderImpl(IApplicationThread caller,
String name, IBinder token, boolean stable, int userId) {
ContentProviderRecord cpr;//AMS中用来记录provider的，还有其他三大组件AcitityRecord、ServiceRecord、BroadcastRecord
ContentProviderConnection conn = null;
ProviderInfo cpi = null;//这个应该是PMS解析应用的AndroidManifest得来的信息
......
// First check if this content provider has been published...
cpr = mProviderMap.getProviderByName(name, userId);
......
如果发现对应的provider 已经运行，这个我们之后再分析，先分析没有运行的情况：
boolean providerRunning = cpr != null;
if (providerRunning) {
cpi = cpr.info;
String msg;
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before checkContentProviderPermission");
if ((msg = checkContentProviderPermissionLocked(cpi, r, userId, checkCrossUser))
!= null) {
throw new SecurityException(msg);
}
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after checkContentProviderPermission");
if (r != null && cpr.canRunHere(r)) {
// This provider has been published or is in the process
// of being published... but it is also allowed to run
// in the caller's process, so don't make a connection
// and just let the caller instantiate its own instance.
ContentProviderHolder holder = cpr.newHolder(null);
// don't give caller the provider object, it needs
// to make its own.
holder.provider = null;
return holder;
}
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: incProviderCountLocked");
// In this case the provider instance already exists, so we can
// return it right away.
conn = incProviderCountLocked(r, cpr, token, stable);
if (conn != null && (conn.stableCount+conn.unstableCount) == 1) {
if (cpr.proc != null && r.setAdj <= ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ) {
// If this is a perceptible app accessing the provider,
// make sure to count it as being accessed and thus
// back up on the LRU list. This is good because
// content providers are often expensive to start.
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before updateLruProcess");
updateLruProcessLocked(cpr.proc, false, null);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after updateLruProcess");
}
}
if (cpr.proc != null) {
if (false) {
if (cpr.name.flattenToShortString().equals(
"com.android.providers.calendar/.CalendarProvider2")) {
Slog.v(TAG, "****************** KILLING "
+ cpr.name.flattenToShortString());
Process.killProcess(cpr.proc.pid);
}
}
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before updateOomAdj");
boolean success = updateOomAdjLocked(cpr.proc);
maybeUpdateProviderUsageStatsLocked(r, cpr.info.packageName, name);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after updateOomAdj");
if (DEBUG_PROVIDER) Slog.i(TAG_PROVIDER, "Adjust success: " + success);
// NOTE: there is still a race here where a signal could be
// pending on the process even though we managed to update its
// adj level. Not sure what to do about this, but at least
// the race is now smaller.
if (!success) {
// Uh oh... it looks like the provider's process
// has been killed on us. We need to wait for a new
// process to be started, and make sure its death
// doesn't kill our process.
Slog.i(TAG, "Existing provider " + cpr.name.flattenToShortString()
+ " is crashing; detaching " + r);
boolean lastRef = decProviderCountLocked(conn, cpr, token, stable);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before appDied");
appDiedLocked(cpr.proc);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after appDied");
if (!lastRef) {
// This wasn't the last ref our process had on
// the provider... we have now been killed, bail.
return null;
}
providerRunning = false;
conn = null;
}
}
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
if (!providerRunning) {
try {
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before resolveContentProvider");
cpi = AppGlobals.getPackageManager().
resolveContentProvider(name,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS, userId);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after resolveContentProvider");
} catch (RemoteException ex) {
}
if (cpi == null) {
return null;
}
// If the provider is a singleton AND
// (it's a call within the same user || the provider is a
// privileged app)
// Then allow connecting to the singleton provider
singleton = isSingleton(cpi.processName, cpi.applicationInfo,
cpi.name, cpi.flags)
&& isValidSingletonCall(r.uid, cpi.applicationInfo.uid);
if (singleton) {
userId = UserHandle.USER_OWNER;
}
cpi.applicationInfo = getAppInfoForUser(cpi.applicationInfo, userId);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: got app info for user");
String msg;
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before checkContentProviderPermission");
if ((msg = checkContentProviderPermissionLocked(cpi, r, userId, !singleton))
!= null) {
throw new SecurityException(msg);
}
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after checkContentProviderPermission");
if (!mProcessesReady && !mDidUpdate && !mWaitingUpdate
&& !cpi.processName.equals("system")) {
// If this content provider does not run in the system
// process, and the system is not yet ready to run other
// processes, then fail fast instead of hanging.
throw new IllegalArgumentException(
"Attempt to launch content provider before system ready");
}
// Make sure that the user who owns this provider is running. If not,
// we don't want to allow it to run.
if (!isUserRunningLocked(userId, false)) {
Slog.w(TAG, "Unable to launch app "
+ cpi.applicationInfo.packageName + "/"
+ cpi.applicationInfo.uid + " for provider "
+ name + ": user " + userId + " is stopped");
return null;
}
ComponentName comp = new ComponentName(cpi.packageName, cpi.name);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before getProviderByClass");
cpr = mProviderMap.getProviderByClass(comp, userId);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after getProviderByClass");
final boolean firstClass = cpr == null;
if (firstClass) {
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
try {
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: before getApplicationInfo");
ApplicationInfo ai =
AppGlobals.getPackageManager().
getApplicationInfo(
cpi.applicationInfo.packageName,
STOCK_PM_FLAGS, userId);
checkTime(startTime, "getContentProviderImpl: after getApplicationInfo");
if (ai == null) {
Slog.w(TAG, "No package info for content provider "
+ cpi.name);
return null;
}
ai = getAppInfoForUser(ai, userId);
cpr = new ContentProviderRecord(this, cpi, ai, comp, singleton);//很关键的，首先创建cpr,然后再启动目标进程
客户端（应用B）获得cotentprovider 客户端的代理ContentProviderProxy对象，然后调用它的query方法，切记此时还是运行在自己进程中！
final class ContentProviderProxy implements IContentProvider
{
public ContentProviderProxy(IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
public IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
public Cursor query(String callingPkg, Uri url, String[] projection, String selection, String[] selectionArgs, String sortOrder, ICancellationSignal cancellationSignal) ......
data.writeString(sortOrder); data.writeStrongBinder(adaptor.getObserver().asBinder()); data.writeStrongBinder(cancellationSignal != null ? cancellationSignal.asBinder() : null); mRemote.transact(IContentProvider.QUERY_TRANSACTION, data, reply, 0); ......
经过query方法，终于走到了应用A进程
@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
try {
switch (code) {
case QUERY_TRANSACTION:
{
data.enforceInterface(IContentProvider.descriptor);
String callingPkg = data.readString();
Uri url = Uri.CREATOR.createFromParcel(data);
......
String sortOrder = data.readString();
IContentObserver observer = IContentObserver.Stub.asInterface(
data.readStrongBinder());
ICancellationSignal cancellationSignal = ICancellationSignal.Stub.asInterface(
data.readStrongBinder());
Cursor cursor = query(callingPkg, url, projection, selection, selectionArgs,
sortOrder, cancellationSignal);//经过这个query方法的转换，最终会走到我们自己定义Contentrovider的query方法
try {
adaptor = new CursorToBulkCursorAdaptor(cursor, observer,
getProviderName());
cursor = null;
BulkCursorDescriptor d = adaptor.getBulkCursorDescriptor();
adaptor = null;
reply.writeNoException();
reply.writeInt(1);
cursor从进程A传到进程B，BulkCursorDescriptor肯定是Parcelable类型
大体流程是这样，难点是中间的细节，特别是获得provider这个过程非常繁琐，设计到很多数据结构和其他模块的内容，这块需要慢慢啃。
一．Android四大组件
Android四大组件是Activity, Service, Content Provider, Broadcast Receiver。
Activity作为程序界面，直接与用户交互
Service运行在后台，没有界面，完成特定的功能
ContentProvider维护应用数据，方便应用本身或其它应用访问
Broadcast Receiver提供异步广播消息接收机制，便于各应用/组件进行交互
通过AndroidManifest.xml, 可以看到一个应用使用了哪些组件：
attribute的定义可以参考http://developer.android.com/guide/topics/manifest/manifest-intro.html
下面重点探讨Content Provider的实现和使用。
二． 什么是ContentProvider
Content Provider维护特定的应用数据，并可以让其它应用轻松访问该数据。对数据使
用者来说它是数据提供者。它提供统一的接口对数据进行操作，使用者不用关心数据到底是如何存储的以及数据类型到底是什么。也就是说，Content Provider作为数据提供者，提供了对外共享本地数据一种机制，使Android应用能方便地基于该机制进行数据访问。
为了便于管理和访问，每个Content Provider必须有唯一标示，用Uri表示。Uri类似http url, 构成如下：
content://authority/path
所有Content Provider的Uri必须以content://开头，这是Android规定的。
authority是个字符串，它由开发者自己定义，用于来唯一标示一个ContentProvider。系统会根据这个标示查找ContentProvider。
path也是字符串，表示要操作的数据。可根据自己的实现逻辑来指定：
content://contacts/people表示要操作ContentProvider为contacts下的people表
content://com.android.contacts/people/#表示要操作表people中特定id的行(记录)。
content://downloads/download/10/name表示要操作id为10的行的name字段。
content://downloads/download/*表示操作download表中的所有字段。
总之，#匹配一个数字字符串，*匹配一个文本字符串。
三．ContentProvider 的实现和使用
可以看出 , 实现一个自定义的Content Provider，要基于系统提供的基类ContentProvider，需要实现6个接口。大部分接口就是类似数据库的数据操作接口，实际上Content Provider是需要创建数据库并对数据库进行操作的。完成实现之后，在Androidmanifest.xml中声明自己的Content Provider以及与Provider相关的permission声明(可以没有permission定义)。例如：
最后整个应用被编译成apk。安装之后，该应用里的contentProvider就可以被其它应用访问了。对于Provider使用者来说, 如果特定Provider有permission要求，则要在自己的Androidmanifest.xml中添加指定Permission引用, 如：
使用非常简单，Android提供了Context级别的ContentResolver对象来对Content Provider进行操作。正是因为有了ContentResolver， 使用者才不用关心Provider到底是哪个应用或哪个类实现的。只要知道它的uri就能访问。ContentResolver对象存在于每个Context中。几乎所有对象都有自己的Context。
有些情况下，Content Provider使用者想监听数据的变化，可以注册一个Observer:
四． ContentProvider内部机制
1．ContentProvider接口调用过程
ContentProvider依赖ContentResolver/ActivityThread/ActivityManagerService对外提供
服务。虽然ContentProvider的用法以及表现形式不是一个Service，实际上它可以看作是ActivityManagerService提供的一种服务, 它实现了IBinder接口。
首先调用者通过特定uri调用特定ContentProvider的接口函数，比如insert(), 此时ContentResolver会通过uri获取特定ContentProvider的实例，ActivityThread检查本地Cache，如果发现此ContentProvider已经被引用过，则直接直接取出ContentProvider返回给调用者。如果没有发现，由于 ContentProvider可能已经被load了，可能还没有load；可能要创建Process，可能要检查permission，所以ActivityThread调用到ActivityManagerService来进行相关处理/检查。如果该Provider是Single Process，ActivityManagerService会为ContentProvider创建一个独立Process；如果是MultiProcess，说明每个调用者可以拥有独立的ContentProvider实例，于是ActivityManagerService只是返回ContentProvider的相关信息给ActivityThread，由ActivityThread负责ContentProvider的实例化，此时ContentProvider运行在调用者Process中。实例化后，IConentProvider会返回给调用者，通过该接口可以调用所需功能。
ActivityThread本地维护一个mProviderMap <ProviderName, ProviderRecord >，记录已被引用的ContentProvider, 同时使用引用计数mProviderRefCountMap <IBinder, ProviderRefCount>记录特定ContentProvider的引用情况。
2．ContentProvider实例创建过程
ContentProvider实例的创建与multiprocess属性有关系(Androidmanifest.xml里指定），个人认为理解成多进程并不准确。应该理解为ContentProvider的多实例，不会存在多个ContentProvider进程的情况，ContentProvider 可能存在多个实例。
1） 对于android:multiprocess=true的ContentProvider，意味着可以多实例，那么由调用者在自己的进程空间实例化一个ContentProvider对象，此时定义ContentProvider的App可能并没有启动
注意：ContentProvider是否多实例，还得看contentProvider的uid与调用者的uid是否相同或contentProvider的uid是System user。具体逻辑是：
public boolean canRunHere(ProcessRecord app) {
return (info.multiprocess || info.processName.equals(app.processName))
&& (uid == Process.SYSTEM_UID || uid == app.info.uid);
}
2）对于android:multiprocess=false（默认值）的ContentProvider，由系统把定义该ContentProvider的App启动起来(一个独立的Process)并实例化ContentProvider，这种ContentProvider只有一个实例，运行在自己App的Process中。所有调用者共享该ContentProvider实例，调用者与ContentProvider实例位于两个不同的Process
其中Process.start()->zygoteSendArgsAndGetPid()->ZygoteInit.runSelectLoopMode()
-> ZygoteConnection.runOnce() -> Zygote.forkAndSpecialize()->RuntimeInit.zygoteInit()
-> invokeStaticMain()->MethodAndArgsCaller.run()->Method.invokeNative
->ActivityThread.main()，这是通用的APK启动流程。
3）ContentProvider的加载/发布过程
ContentProvider不能单独发布，总是被打包到某个Android应用(apk)里。APK被安装之后，实例化之后每个Android应用都有一个Application实例，每个Activity或Service有一个ApplicationContext实例。
Android应用程序的入口函数是ActivityThread.main(), 该函数不仅创建了ActivityThread实例以及消息循环机构，而且创建了ApplicationThread实例，通过此实例向Activity Manager Service(AMS)提供IApplicationThread接口，AMS正是通过该接口调度和管理Activity。
ActivityThread通过attachApplication()把自己的ApplicationThread实例告知AMS。
AMS根据thread信息更新进程记录(ProcessRecord)并调用thread的bindApplication()进行初始化工作并创建ApplicationContext和Application实例，然后安装package里声明的所有contentProvider。 主要过程如下：
AMS维护了很多信息，其中比较重要的有：
mProcessNames： 包名(processName)和进程信息(ProcessRecord)映射表
mProvidersByName： Provider发布名和Provider信息(ContentProviderRecord)映射表
mProvidersByClass： Provider类名和Provider信息(ContentProviderRecord)映射表
conProviders：属于ProcessRecord信息，特定Process正在使用的ContentProvider及其个数映射表
pubProviders：属于ProcessRecord信息，特定Process已经Published的Provider类名和Provider信息
(ContentProviderRecord)映射表
ActivityThread维护了3个与ContentProvider相关的Map：
mProviderMap： 记录本应用已使用的Provider信息：<Provider发布名, ProviderRecord>
mProviderRefCountMap: 记录本应用已使用的Provider引用计数信息：<IBinder, ProviderRefCount>
mLocalProviders： 记录本地加载的Provider信息：<IBinder, ProviderRecord>
4）ContentProvider通知机制
注意：这个通知机制需要ContentProvider的实现者在实现insert/delete/query/update接口时调用ContentResolver的notifyChange(), 否则没法实现数据变化的通知。
