浅析调用android的content provider（一）

        在Android下，查询联系人、通话记录等，需要用到content provider。但是，调用content provider时，Android框架内部是如何做的呢？这一系列文章就是解决这个问题的，所采用的开发环境及源码都是基于Android 1.6版本。

• 概述

       总的来说此问题分为两个步骤： 

1. 初始化content provider。这一阶段主要是参照AndroidManifest.xml，初始化content provider。注意这里只有当包含content provider的进程运行的时候，才会对该进程内所有的content provider进行初始化。其它provider是按需初始化的（后续文章会介绍该问题）。  
2. 调用content provider，进行数据库操作。这个调用通常发生在用户定义的Activity子类的相关接口内。调用时，首先会获取对应的content provider对象（有可能是代理对象）。然后，再调用（直接调用或者通过IBinder接口）。

       本文主要探讨第一个问题：初始化content provider。

• 应用进程的管理模型

       Android框架内，应用程序Java代码的入口为ActivityThread.main。用来管理不同的应用的服务名称为activity。它的模型大致为：

       左边为多个应用进程，每个进程中有个主线程ActivityThread.main，Looper.loop()是主线程的消息循环。所有的应用进程都是通过IBinder机制和ActivityManagerService进程进行交互的。应用进程为了能调用activity服务进程的ActivityManagerService中的方法，必须通过ActivityManagerProxy类。activity服务进程则通过ApplicationThreadProxy类与服务进程的ApplicationThread通信。ApplicationThread的作用主要是将activity服务进程的调用转换为ActivityThread主线程中的消息，从而保证ActivityManagerService的调用是异步的。

       右边的activity服务进程是所有应用的服务进程，用于管理应用进程。启动新的应用进程时，会向zygote服务进程发送socket消息。zygote接收到消息后，则会启动新的delvik虚拟机，然后运行ActivityThread.main，启动新的应用。

• PackageManagerService

       PackageManagerService也是一个服务，是用来管理手机内所有的apk包的。调用它的方式和调用ActivityManagerService是一样的，通过IBinder。它的初始化入口为PackageManagerService.main：

public static final IPackageManager main(Context context, boolean factoryTest) {
    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, factoryTest);
    ServiceManager.addService("package", m);
    return m;
}

       main方法主要是创建一个PackageManagerService，然后注册到ServiceManager中，名称为"package”。PackageManagerService的构造函数中，会去查找系统目录和应用目录下的apk文件，以获取应用的包相关的信息；比如：包名称，包含的Acvity、Provider等。

// ……
scanDirLI(mSystemAppDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM, scanMode);
// ……
scanDirLI(mAppInstallDir, 0, scanMode);
// ……

       scanDirLI函数中，对于每个package，使用函数scanPackageLI解析其中的信息（此处应该是读取AndroidManifest.xml）。scanPackageLI检查相关信息后，又会调用另一个scanPackageLI。这个函数内部会扫描到手机内所有的Provider信息：

PackageParser.Provider p = pkg.providers.get(i);
p.info.processName = fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
        p.info.processName, pkg.applicationInfo.uid);
mProvidersByComponent.put(new ComponentName(p.info.packageName,
        p.info.name), p);

       mProvidersByComponent保存了所有的provider信息，这部分数据源自于manifest。每个数据包含了PackageParser.Provider、包名称和Provider的类名。

       到这里，我们可以看到，PackageManagerService真的是用来管理手机的应用包的。通过它可以知道所有的系统可用资源。当然这些资源只是一些静态信息。通过这些信息，可以创建应用进程、初始化相关的Android组件。

• 应用进程的初始化

       先看一下ActivityThread.main的实现，它创建了一个ActivityThread对象，初始化之后，进入消息循环。

public static final void main(String[] args) {
    // ......
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);

    Looper.loop();

    // ......
}

       attach函数中，回去调用ActivityManagerService.attachApplication方法。

mgr.attachApplication(mAppThread);

       此时，会进入ActivityManagerService的进程空间，进入方法attachApplicationLocked，它会去获取和当前客户端应用程序关联的Provider信息。

List providers = generateApplicationProvidersLocked(app);

       根据上面的信息，很容易知道此处是通过PackageManagerService获取Provider信息的。参数app表明，只是取运行在该app内的Provider。根据Android的文档，content provider必须在对应的AndroidManifest.xml中定义。默认情况下，是运行在安装包名称命名的进程里面。你也可以在android：process属性中制定所属的进程名称。另一个重要的属性android：multiprocess则可以指定provider的初始化方式，是分散在调用端进程中，从而避免进程间通信；还是只初始化在某个进程内，各个调用端只保留provider的代理。

       随后，通过下面的方法调用，返回到应用程序的进程空间，参数中包含了上面获得的providers。此处的thread实际上就是应用端的ApplicationThread对象。

thread.bindApplication(processName, app.instrumentationInfo != null
        ? app.instrumentationInfo : app.info, providers,
        app.instrumentationClass, app.instrumentationProfileFile,
        app.instrumentationArguments, app.instrumentationWatcher, testMode,
        isRestrictedBackupMode, mConfiguration, getCommonServicesLocked());

       ApplicationThread.bindApplication会发送BIND_APPLICATION消息给主线程。主线程会调用ActivityThread.handleBindApplication方法。这个函数里面主要分两步：一是根据需要创建Application、ApplicationContext和ApplicationContentResolver对象。因为，有可能多个apk运行在一个进程中，那么它们内部的组件（Component）执行的上下文（context）是不一样的。这几个对象实际上就是provider执行的上下文。二是根据传递过来的provider信息，创建provider实例，并保存在ActivityThread.mProviderMap中。具体的实例化provider过程如下（下面的代码位于ActivityThread.handleBindApplication中）：

List<ProviderInfo> providers = data.providers;
if (providers != null) {
    installContentProviders(app, providers);
}

       获取ActivityManagerService传递过来的provider信息，并在本进程中初始化。具体的，installContentProviders方法中，会对每个provider调用installProvider方法：

IContentProvider cp = installProvider(context, null, cpi, false);

       installProvider方法中，主要是实例化Provider，并保存到mProviderMap中：

final java.lang.ClassLoader cl = c.getClassLoader();
localProvider = (ContentProvider)cl.
    loadClass(info.name).newInstance();
provider = localProvider.getIContentProvider();
// ......
// Cache the pointer for the remote provider.
String names[] = PATTERN_SEMICOLON.split(info.authority);
for (int i=0; i<names.length; i++) {
    ProviderRecord pr = new ProviderRecord(names[i], provider,
            localProvider);
    try {
        provider.asBinder().linkToDeath(pr, 0);
        mProviderMap.put(names[i], pr);
    } catch (RemoteException e) {
        return null;
    }
}

       上面的installContentProviders方法执行完成之后，会调用ActivityManagerService.publishContentProviders方法，将provider注册到ActivityManagerService中，方便其它应用进程获取。这里面有两个参数，一个是ApplicationThread对象，另一个是provider实例信息。

try {
    ActivityManagerNative.getDefault().publishContentProviders(
        getApplicationThread(), results);
} catch (RemoteException ex) {
}

       ActivityManagerService.publishContentProviders的实现也很简单，主要是将provider信息保存到ActivityManagerService.mProvidersByName中。具体参见源码。

• 总结

       本文主要介绍了Android系统内provider的初始化，Android系统默认是会初始化一些provider的，比如：ContactsProvider。它们的初始化和本文介绍的流程应该差不多，主要是在应用进程初始化时获取provider的信息，然后实例化provider，最后将实例化的provider保存到ActivityManagerService中，供其它应用进程使用。需要说明的一点是，应用进程内可以运行多个apk中的组件。

       下一篇文章会介绍调用provider的流程。

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