Android广播事件流程与广播ANR原理深入刨析
失落夏天 人气:0序言
本想写广播流程中ANR是如何触发的，但是如果想讲清楚ANR的流程，就不得不提整个广播事件的流程，所以就把两块内容合并在一起讲了。
本文会讲内容如下：
1.动态注册广播的整个分发流程，从广播发出，一直到广播注册者接收。
2.广播类型ANR的判断流程和原理。
PS：本文基于android13的源码进行讲解。
一.基本流程和概念
动态广播的流程其实是很简单的，整套流程都在java层执行，不涉及到native流程。
我们先来看一下最基本的流程图：
首先是广播注册者，向AMS注册广播接收器，AMS交给BroadcastQueue来处理。也就是说BroadcastQueue中装载所有的广播接收器。然后广播发出者向AMS发出广播，这时候AMS仍然会交给BroadcastQueue来处理，在其中找到符合条件的接受者，然后向接受者发出广播的通知。
然后我们再来了解一些最基本类的功能
ContextImp：Context的最终实现类，activity，application中的各种功能最终都是委托给其来处理的，广播功能自然也不例外。
ActivityManagerService：负责所有应用的Activity的流程，包括广播六层呢。至于为什么广播也由其来进行处理，而不是搞一个BroadcastManagerService，估计是觉得广播功能简单不需要单独设计Service吧。
BroadCastQueue：装载所有的动态广播接收器，静态广播也是由其来负责加载的，负责具体广播的分发工作。一种有三种类型，前台，后台，离线。
BroadcastReceiver：广播注册者
二.无序广播流程
首先我们了解下什么是无需广播和有序广播。简单来说，有序广播就是需要严格按照优先级，依次的执行接收动作，高优先级的广播接受者如果没有处理完，低优先级的广播接受者是无法收到广播的。无需广播就是没有顺序，各个广播接受者之间没有相互依赖关系。
无需广播，发送是sendBroadcast方法发送广播通知。
有序广播，需要使用sendOrderedBroadcast方法发送广播通知。
无序广播大体流程图如下：
注册广播接收者流程
1.APP侧，无论activity还是application，还是service，最终都是交给Context的实现类ContentImpl进行最终的处理的。所以注册广播的时候，最终调用的是ContentImpl的registerReceiver方法。
2.registerReceiver方法中通过binder，通知到AMS的registerReceiverWithFeature方法。
3.registerReceiverWithFeature方法中，首先做一些安全校验。
4.除了action类型，还会有scheme的类型，这里就不具体介绍了。
5.最终都会注册到IntentResolver类型对象mReceiverResolver上。
广播通知流程
1.仍然交由ContextImpl中的broadcastIntentWithFeature方法来处理。
2.broadcastIntentWithFeature通知到AMS的broadcastIntentLocked方法中。
3.首先从mReceiverResolver中查询，看是否存在接受者，如果存在，加入到registeredReceivers集合中。
registeredReceivers = mReceiverResolver.queryIntent(intent,
resolvedType, false /*defaultOnly*/, userId);4.如果mReceiverResolver不为空，并且是无序广播，则根据intent找到所对应的BroadcastQueue（根据前台，后台，离线的类型）。
if (!ordered && NR > 0) {
final BroadcastQueue queue = broadcastQueueForIntent(intent);
BroadcastRecord r = new BroadcastRecord(queue, intent, ...);
if (!replaced) {
queue.enqueueParallelBroadcastLocked(r);
queue.scheduleBroadcastsLocked();
}
egisteredReceivers = null;
NR = 0;
}5.生成BroadcastRecord对象用来记录这次的action所对应的广播事件，然后加入到BroadcastQueue的mParallelBroadcasts集合中。然后通过scheduleBroadcastsLocked方法切换到主线程执行。这里要强调的是，无论是有序广播还是无序广播，都是通过这个方法来分发的。最终主线程会调用到processNextBroadcast方法。代码在上面5，6行。
6.processNextBroadcast方法中逻辑很多，我们这里先只讲无序广播的流程。上一步中，我们把BroadcastRecord加入到了mParallelBroadcasts中，所以这里发送广播的时候，直接遍历mParallelBroadcasts集合，然后通知接受者接收。具体的流程可以看流程图，这里就不细讲了。
具体代码如下：
while (mParallelBroadcasts.size() > 0) {
r = mParallelBroadcasts.remove(0);
r.dispatchTime = SystemClock.uptimeMillis();
r.dispatchClockTime = System.currentTimeMillis();
...
final int N = r.receivers.size();
for (int i=0; i<N; i++) {
Object target = r.receivers.get(i);
deliverToRegisteredReceiverLocked(r,
(BroadcastFilter) target, false, i);//分发给接受者
}
addBroadcastToHistoryLocked(r);
}三.有序广播流程
有序广播流程和上面无序广播是类似的，最终请求AMS的方法其实也是broadcastIntentWithFeature方法，两者只是参数有区别而已。
我们仍然按照注册广播接受者和发送广播两个流程来讲，首先是注册广播。
注册广播接收者流程
注册的流程和无序广播是一样的。
广播通知流程
1.前面的流程和无序广播是一样的，唯一的区别是进入到AMS的broadcastIntentLocked方法后，执行逻略微有区别。有序广播，调用的是BroadcastQueue中的
enqueueOrderedBroadcastLocked方法，把BroadcastRecord对象最终注册到BroadcastDispatcher中的mOrderedBroadcasts集合中，然后在调用scheduleBroadcastsLocked方法切换到主线程，执行processNextBroadcastLocked的主流程。
下面介绍的都是processNextBroadcastLocked方法，也是广播事件分发的的核心流程代码：
2.processNextBroadcastLocked中，首先仍然去无序队列mParallelBroadcasts中查，这时候肯定是没有值的，所以跳过这个步骤。
3.然后通过mDispatcher.getNextBroadcastLocked(now);方法去BroadcastDispatcher中查找，方法实现如下，因为刚才应添加到了mOrderedBroadcasts集合中，所以这时候可以找到并返回BroadcastRecord对象。
4.BroadcastRecord.nextReceiver用来记录一系列有序广播执行到了第几个，0代表开始，如果为0，则记录一些必要信息。另外，会更新掉record的时间receiverTime，这一点很重要，下面ANR流程中会有涉及到。
代码如下：
int recIdx = r.nextReceiver++;
r.receiverTime = SystemClock.uptimeMillis();
if (recIdx == 0) {
r.dispatchTime = r.receiverTime;
r.dispatchClockTime = System.currentTimeMillis();
if (mLogLatencyMetrics) {
FrameworkStatsLog.write(
FrameworkStatsLog.BROADCAST_DISPATCH_LATENCY_REPORTED,
r.dispatchClockTime - r.enqueueClockTime);
}
if (Trace.isTagEnabled(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER)) {
Trace.asyncTraceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER,
createBroadcastTraceTitle(r, BroadcastRecord.DELIVERY_PENDING),
System.identityHashCode(r));
Trace.asyncTraceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER,
createBroadcastTraceTitle(r, BroadcastRecord.DELIVERY_DELIVERED),
System.identityHashCode(r));
}
if (DEBUG_BROADCAST_LIGHT) Slog.v(TAG_BROADCAST, "Processing ordered broadcast ["
+ mQueueName + "] " + r);
}5.发送一个延时广播，延时时间具体看是前台广播还是后台广播定义的。如果已经发送过并且未结束，则跳过。setBroadcastTimeoutLocked中的具体逻辑，第四章ANR流程中会讲到。
if (! mPendingBroadcastTimeoutMessage) {
long timeoutTime = r.receiverTime + mConstants.TIMEOUT;
if (DEBUG_BROADCAST) Slog.v(TAG_BROADCAST,
"Submitting BROADCAST_TIMEOUT_MSG ["
+ mQueueName + "] for " + r + " at " + timeoutTime);
setBroadcastTimeoutLocked(timeoutTime);
}6.如果接受者是BroadcastFilter类型，则把广播事件发送给接受者。
if (nextReceiver instanceof BroadcastFilter) {
BroadcastFilter filter = (BroadcastFilter)nextReceiver;
deliverToRegisteredReceiverLocked(r, filter, r.ordered, recIdx);
}至此，processNextBroadcastLocked的方法暂时介绍完成，即然用暂时，那就说明后面还会涉及到。
7.接收者是LoadedApk中ReceiverDispatcher的内部类InnerReceiver，它是binder的服务端接收者，其performReceive方法收到通知后，会交给ReceiverDispatcher中的performReceive方法处理。
if (rd != null) {
rd.performReceive(intent, resultCode, data, extras,
ordered, sticky, sendingUser);
}所以，最终来处理广播信息的方法是ReceiverDispatcher中的performReceive方法。其中部分代码如下，getRunnable就是最终通知到我们注册的广播接受者的流程。如果getRunnable中的任务注册不成功的话，会直接发送信号通知回AMS。什么情况下会注册不成功呢？主线程Looper异常执行完并退出时就会发生。
if (intent == null || !mActivityThread.post(args.getRunnable())) {
if (mRegistered && ordered) {
IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
if (ActivityThread.DEBUG_BROADCAST) Slog.i(ActivityThread.TAG,
"Finishing sync broadcast to " + mReceiver);
args.sendFinished(mgr);
}
}
}我们在来看一下getRunnable中返回的任务，我们仍然只贴核心代码：
if (receiver == null || intent == null || mForgotten) {
if (mRegistered && ordered) {
if (ActivityThread.DEBUG_BROADCAST) Slog.i(ActivityThread.TAG,
"Finishing null broadcast to " + mReceiver);
sendFinished(mgr);
}
return;
}
...
try {
...
receiver.onReceive(mContext, intent);
} catch (Exception e) {
...
}
if (receiver.getPendingResult() != null) {
finish();
}我们可以看到，先执行onReceive的回调，这里就会最终通知到我们的BroadcastReceiver中的onReceive方法。
然后我们在看一下finish方法：这个其实核心就是发送广播完成的信号给AMS：
public final void finish() {
if (mType == TYPE_COMPONENT) {
final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
if (QueuedWork.hasPendingWork()) {
..
QueuedWork.queue(new Runnable() {
@Override public void run() {
if (ActivityThread.DEBUG_BROADCAST) Slog.i(ActivityThread.TAG,
"Finishing broadcast after work to component " + mToken);
sendFinished(mgr);
}
}, false);
} else {
if (ActivityThread.DEBUG_BROADCAST) Slog.i(ActivityThread.TAG,
"Finishing broadcast to component " + mToken);
sendFinished(mgr);
}
} else if (mOrderedHint && mType != TYPE_UNREGISTERED) {
if (ActivityThread.DEBUG_BROADCAST) Slog.i(ActivityThread.TAG,
"Finishing broadcast to " + mToken);
final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
sendFinished(mgr);
}
}最终，在BroadcastReceiver.PendingResult的sendFinished方法中，通过binder通知回AMS。
am.finishReceiver(mToken, mResultCode, mResultData, mResultExtras,
mAbortBroadcast, mFlags);8.AMS的finishReceiver中，主要功能是先通过binder，找到所对应的BroadcastRecord，然后结束掉当前的这个事件流程，如果后面还有事件，则继续调用processNextBroadcastLocked方法，进行下一轮的广播事件分发。
r = queue.getMatchingOrderedReceiver(who);
if (r != null) {
doNext = r.queue.finishReceiverLocked(r, resultCode,
resultData, resultExtras, resultAbort, true);
}
if (doNext) {
r.queue.processNextBroadcastLocked(/*fromMsg=*/ false, /*skipOomAdj=*/ true);
}四.广播ANR流程
那么什么时候会导致广播ANR呢？这一套题，我估计能考倒90%的安卓开发者，单纯的无序广播，广播接受者中sleep几分钟，是不会产生广播类型ANR的，ANR只存在于有序广播并且广播接受者未及时响应。
其实了解完整个广播流程，我们ANR流程就好讲的多。我们只需关注整个流程中的几个点就好了。
触发广播监听者流程
1.首先第三章的第五小节中，我们讲到，通过setBroadcastTimeoutLocked方法设置一个延时的消息，消息的执行时间=当前时间+超时时间，此时伴随着广播通知到客户端的流程。
long timeoutTime = r.receiverTime + mConstants.TIMEOUT;
final void setBroadcastTimeoutLocked(long timeoutTime) {
if (! mPendingBroadcastTimeoutMessage) {
Message msg = mHandler.obtainMessage(BROADCAST_TIMEOUT_MSG, this);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, timeoutTime);
mPendingBroadcastTimeoutMessage = true;
}
}也就是说，一旦达到超时时间，那么就会发送BROADCAST_TIMEOUT_MSG类型的事件，就一定会执行broadcastTimeoutLocked方法。
2.broadcastTimeoutLocked方法中，会再一次进行判断，如果没有到执行时间，会重新触发一次setBroadcastTimeoutLocked的流程。
上面3.8中讲到，如果是有序广播，广播接收者收到消息后，会通过binder回调AMS通知事件处理完成，并重新进入processNextBroadcastLocked流程进行下一轮的分发，这时候，会更新掉上面用到的receiverTime时间。
3.processNextBroadcastLocked分发广播的时候，如果判断进入到了结束的环节，会主动取消注册BROADCAST_TIMEOUT_MSG类型的事件。
if (r.receivers == null || r.nextReceiver >= numReceivers
|| r.resultAbort || forceReceive) {
...
cancelBroadcastTimeoutLocked();
}一旦取消了超时类型消息的注册，自然也不会走到ANR逻辑。
这里有一点绕，所以我举个例子详细解释下，因为一开始我其实也被绕进去了。
假设我们的超时时间为10S，有序广播中有3个接收者，接收者1耗时5S，接收者2耗时6S，接收者3耗时4S，这时候，在接收者2处理中的时候，就会进入到broadcastTimeoutLocked的流程。但是此时，由于接收者1执行完其流程，所以更新了receiverTime时间，此时的超时时间变成5+10S，而当前为第10S，所以并不会超时。第14S的时候接收者3也完成流程，通知回AMS，取消了超时类型消息的注册，所以就不会再次走到broadcastTimeoutLocked的流程了。
所以，走到broadcastTimeoutLocked流程并不一定意味着就会发生ANR。我一开始就是被这个绕进去了。
五.总结
所以整个广播事件分发以及ANR触发流程，我们可以用下图来做一个总结：图片较大，建议另外开一个tab页查看：
六.扩展问题
1.有序和无序广播是怎么区分的？
答：sendOrderedBroadcast和sendBroadcast两个方法，其实最终broadcastIntentWithFeature方法中，就是一个参数不一样，倒数第三个boolean serialized。sendOrderedBroadcast为true，sendBroadcast为false。
2.发送一个广播，A进程中接收，广播接收者A中的onReceive方法中sleep100秒，是否一定会触发ANR？如果是或者不是？原因是什么？如果我们把广播改为有序广播呢？
答：
只有有序广播才会ANR，如果第一种情况如果是无序广播，自然不会ANR。
第二个答案是一般情况下是会的，因为广播接收者A中阻塞，导致AMS无法按时收到广播完成的信号，从而会引起ANR。除非进程A的主线程因为某种异常原因退出，不过这种情况下，onReceive方法自然也不会走到。
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