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《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：

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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：

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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：

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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：

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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：

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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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