Android系统开发之七：添加Android(安卓)Native Service方法

一、 Android Service 介绍
Android 的 Service 分为两种： Android Service 和 Native Service 。
Android Service ：又称为 Java Service ，是实现在框架层（ framework ）里的 Server 。 Android Service 以 Java 编写。
Native Service ：又称为 System Service ，是实现在 Runtime 层里的 Server 。
以 MediaPlayer 为例，从下图我们可以得出两种服务的关系：

接下来要讨论的 Service 是 Native Service ，与应用程序设计上所讨论的 Service （ android.app.Service ）不同。

二、为什么要写底层的核心服务呢？
（ 1 ）因为底层核心服务是 Android 框架里最接近 Linux/Driver 的部分。为了充分发挥硬件设备的差异化特性，核心服务是让上层 Java 应用程序来使用 Driver/HW Device 特色的重要管道。
（ 2 ）在开机过程中，就可以启动核心服务 ( 例如汉字输入法服务等 ) ，让众多应用程序来共享之。
（ 3 ）由于共享，所以能有效降低 Java 应用程序的大小 (Size) 。

三、如何实现一个核心服务呢 ?
要点如下：
（ 1 ）核心服务通常在独立的进程 (Process) 里执行。
（ 2 ）必须提供 IBinder 接口，让应用程序可以进行跨进程的绑定 (Binding) 和呼叫。
（ 3 ）因为共享，所以必须确保多线裎安全 (Thread-safe) 。
（ 4 ）以 C++ 类别定义，诞生其对象，透过 SM 之协助，将该对象参考值传给 IServiceManager::addService() 函数，就加入到 Binder Driver 里了。
（ 5 ）应用程序可透过 SM 之协助而远距绑定该核心服务，此时 SM 会回传 IBinder 接口给应用程序。
（ 6 ）应用程序可透过 IBinder::transact() 函数来与核心服务互传数据。

四、 Server 实现实践
下面以一个小例子来说明具体实现一个 Server 的步骤。此实例功能为简单的整数加法 (Add) 运算，我们将其命名 AddService 。
Step-1 ：以 C++ 撰写 AddService 类别，其完整程序代码为：
AddService.h 文件：
#ifndef ANDROID_GUILH_ADD_SERVICE_H
#define ANDROID_GUILH_ADD_SERVICE_H
#include
#include
#include
#include
namespace android
{
class AddService : public BBinder
{
mutable Mutex mLock;
int32_t mNextConnId;

public:
static int instantiate();
AddService();
virtual ~AddService();
virtual status_t onTransact(uint32_t, const Parcel&, Parcel*, uint32_t);
};
}
#endif
AddService.cpp 文件：

#include "AddService.h"
#include
#include

namespace android {
static struct sigaction oldact;
static pthread_key_t sigbuskey;
int AddService::instantiate() {
LOGE("AddService instantiate");

int r = defaultServiceManager()->addService(
String16("guilh.add"), new AddService());
LOGE("AddService r = %d\n", r);
return r;
}
AddService::AddService()
{ LOGV("AddService created");
mNextConnId = 1;
pthread_key_create(&sigbuskey, NULL);
}
AddService::~AddService()
{ pthread_key_delete(sigbuskey);
LOGV("AddService destroyed");
}
status_t AddService::onTransact(
uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags){
switch(code) {
case 0: {
pid_t pid = data.readInt32();
int num = data.readInt32();
num = num + 1000;
reply->writeInt32(num);
return NO_ERROR;
} break;
default:
return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
};

Android.mk 文件：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= AddService.cpp

#LOCAL_C_INCLUDES:= $(JNI_H_INCLUDE)

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libutils

LOCAL_MODULE:= libAddService

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Step-2 ：以 C++ 撰写一个可独立执行的 addserver.cpp 程序，它的用途是：诞生一个 AddService 类别之对象，然后将该对象参考存入 Binder Driver 里。其内容为：
addserver.cpp 文件：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "../libaddservice/AddService.h"

using namespace android;

int main(int argc, char** argv)
{
sp proc(ProcessState::self());
sp sm = defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager: %p", sm.get());
AddService::instantiate();
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
}

Android.mk 文件：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= addserver.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= libutils libAddService

LOCAL_MODULE:= addservice

include $(BUILD_EXECUTABLE)

Step-3 ：编译上述两个文件分别产出了 libAdd.so 类别库和 addserver 可执行程序。接着将 libAdd.so 拷贝到 Android 仿真器的 /system/lib/ 里；也把 addserver 拷贝到 /system/bin/ 里。

Step-4 ：执行 addserver 。其中的指令： AddServer::instantiate() 就执行到 AddServer 类别的 instantiate() 函数，其内容为：
int AddService::instantiate() {
LOGE("AddService instantiate");
int r = defaultServiceManager()->addService(
String16("guilh.add"), new AddService());
LOGE("AddService r = %d\n", r);
return r;
}
其先执行到 new AddServer() ，就诞生一个 AddServer 类别之对象；
接着，呼叫 defaultServiceManager() 函数取得 SM 的 IServiceManager 接口；
再呼叫 IServiceManager::addServer() 将该对象参考存入 Binder Driver 里。

Step-5 ：这样就成功地将 AddService 服务加入到 Binder Driver 里了。现在就可以写个 Add 类来使用 AddService 核心服务了。以 C++ 撰写 Add 类别，其完整程序代码为：
Add.h 文件：
#ifndef ANDROID _ADD_H
#define ANDROID _ADD_H
namespace android {
class Add {
public:
int setN(int n);
private:
static const void getAddService();
};
}; //namespace
#endif // ANDROID _ADD_H

Add.cpp 文件：
#include
#include
#include "Add.h"

namespace android {
sp binder;
int Add::setN(int n){
getAddService();
Parcel data, reply;
data.writeInt32(getpid());
data.writeInt32(n);

LOGE("BpAddService::create remote()->transact()\n");
binder->transact(0, data, &reply);
int i = reply.readInt32();
return i;
}
const void Add::getAddService(){
sp sm = defaultServiceManager();
binder = sm->getService(String16("guilh.add"));
LOGE("Add::getAddService %p\n",sm.get());
if (binder == 0) {
LOGW("AddService not published, waiting...");
return;
}
}

};

Android.mk 文件：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=Add.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAddService

LOCAL_MODULE := libAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Step-6 ：下面写个 JNI Native 类别来使用 Add 类别之对象。透过 JNI Native 函数，就可以与 Java 层的 Service 服务衔接起来。
首选使用 javah 命令生成相应头文件。
com_hello_Service_MySer.h 文件：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class com_hello_Service_MySer */

#ifndef _Included_com_hello_Service_MySer
#define _Included_com_hello_Service_MySer
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_hello_Service_MySer
* Method: intFromJNI
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_Service_MySer_intFromJNI
(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
然后实现相应函数。
com_hello_Service_MySer.cpp 文件：
#include
#include
#include "../libadd/Add.h"
#include "com_hello_Service_MySer.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_Service_MySer_intFromJNI(JNIEnv * env, jobject thiz)
{
android::Add myadd;
int r = myadd.setN(5);
return r;
}

Android.mk 文件：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=com_hello_Service_MySer.cpp

LOCAL_C_INCLUDES:= $(JNI_H_INCLUDE)

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAdd

LOCAL_MODULE := libJniAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
所有相关文件组织：
[email protected]:~/work/android/source_android/development/my_module$ tree service
service
|-- addserver
| |-- Android.mk
| `-- addserver.cpp
|-- jni
| |-- Android.mk
| |-- com_hello_Service_MySer.cpp
| `-- com_hello_Service_MySer.h
|-- libadd
| |-- Add.cpp
| |-- Add.h
| `-- Android.mk
`-- libaddservice
|-- AddService.cpp
|-- AddService.h
`-- Android.mk

4 directories, 11 files
在 Eclipse 中创建一个工程使用以上的 Add 类，即可使用我们的 AddService 了。
MySer.java 文件：
package com.hello.Service;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MySer extends Activity {
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
int i = intFromJNI();
TextView tv = new TextView(this);
tv.setText( String.valueOf(i) );
setContentView(tv);
}

public native int intFromJNI();

static {

System.loadLibrary("JniAdd");
}
}

五、Service 编译问题
Android 所用的 Toolchain （即交叉编译工具链）可从下面的网址下载：
http://android.kernel.org/pub/android-toolchain-20081019.tar.bz2 。如果下载了完整的 Android 项目的源代码，则可以在“ /prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin ”目录下找到交叉编译工具，比如 Android 所用的 arm-eabi-gcc-4.2.1 。我们可以直接使用源码包来进行编译。
Android 并没有采用 glibc 作为 C 库，而是采用了 Google 自己开发的 Bionic Libc ，它的官方 Toolchain 也是基于 Bionic Libc 而并非 glibc 的。这使得使用或移植其他 Toolchain 来用于 Android 要比较麻烦：在 Google 公布用于 Android 的官方 Toolchain 之前，多数的 Android 爱好者使用的 Toolchain 是在 http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm/download.html 下载的一个通用的 Toolchain ，它用来编译和移植 Android 的 Linux 内核是可行的，因为内核并不需要 C 库，但是开发 Android 的应用程序时，直接采用或者移植其他的 Toolchain 都比较麻烦，其他 Toolchain 编译的应用程序只能采用静态编译的方式才能运行于 Android 模拟器中，这显然是实际开发中所不能接受的方式。目前尚没有看到说明成功移植其他交叉编译器来编译 Android 应用程序的资料。
与 glibc 相比， Bionic Libc 有如下一些特点：
l 采用 BSD License ，而不是 glibc 的 GPL License ；
l 大小只有大约 200k ，比 glibc 差不多小一半，且比 glibc 更快；
l 实现了一个更小、更快的 pthread ；
l 提供了一些 Android 所需要的重要函数，如” getprop ” , “ LOGI ”等；
l 不完全支持 POSIX 标准，比如 C++ exceptions ， wide chars 等；
l 不提供 libthread_db 和 libm 的实现
另外， Android 中所用的其他一些二进制工具也比较特殊：
加载动态库时使用的是 /system/bin/linker 而不是常用的 /lib/ld.so;
prelink 工具不是常用的 prelink 而是 apriori ，其源代码位于“ /build/tools/apriori ”
strip 工具也没有采用常用的 strip ，而是“ /prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin ”目录下的 arm-eabi-strip ，而是位于 /out/host/linux-x86/bin/ 的 soslim 工具。

下面就具体说一下如何编译我们刚才创建的 Service 程序。
1. 在 $(YOUR_ANDROID)/development 目录下创建 my_module 目录，然后将我们的 server 文件夹拷贝到此目录下，其中 $(YOUR_ANDROID) 指 Android 源代码所在的目录。
# mkdir $(YOUR_ANDROID)/development/ my_module
2. Android.mk 这是 Android Makefile 的标准命名，不要更改。 Android.mk 文件的格式和内容可以参考其他已有的 Android.mk 文件的写法，针对 Add 程序的 Android.mk 文件内容如下：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:=Add.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils libAddService

LOCAL_MODULE := libAdd

LOCAL_PRELINK_MODULE:= false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
注意上面 LOCAL_SRC_FILES 用来指定源文件；， LOCAL_MODULE 指定要编译的模块的名字，下一步骤编译时就要用到； include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 表示要编译成动态库，如果想编译成一个可执行文件则可用 BUILD_EXECUTABLE ，这些可以在 $(YOUR_ANDROID)/build/core/config.mk 查到。

3. 回到 Android 源代码顶层目录进行编译：
# cd $(YOUR_ANDROID) && make libAdd
注意 make libAdd 中的目标名 libAdd 就是上面 Android.mk 文件中由 LOCAL_MODULE 指定的模块名。
4 ．编译后的可执行文件存放在通过” adb push ”将它传送到模拟器上，再通过” adb shell ”登录到模拟器终端，就可以执行了。

六、出现问题及及解决办法：

（ 1 ）提示缺 bison ，安装 bison ： sudo apt-get install bison
（ 2 ）出现 frameworks/policies/base/PolicyConfig.mk:22: *** No module defined for the given PRODUCT_POLICY (android.policy_phone). Stop. 错误。
解决办法：
在 build/tools/findleaves.sh 中的第 89 行，
这一句 find "${@:0:$nargs}" $findargs -type f -name "$filename" -print |
改为 find "${@:1:$nargs-1}" $findargs -type f -name "$filename" -print |

原文地址 http://micklongen.blog.163.com/blog/static/1624491502010480218654/

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