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在Android系统中,应用程序组件Content Provider为不同的应用程序实现数据共享提供了基础设施,它主要通过Binder进程间通信机制和匿名共享内存机制来实现的。关于数据共享的另一个 话题便是数据更新通知机制了,即如果一个应用程序对共享数据做了修改,它应该如何通知其它正在使用这些共享数据的应用程序呢?本文将分析Content Provider的共享数据更新通知机制,为读者解答这个问题。
Android应用程序组件Content Provider中的数据更新通知机制和Android系统中的广播(Broadcast)通知机制的实现思路是相似的。在Android的广播机制中, 首先是接收者对自己感兴趣的广播进行注册,接着当发送者发出这些广播时,接收者就会得到通知了。更多关于Android系统的广播机制的知识,可以参考前 面Android系统中的广播(Broadcast)机制简要介绍和学习计划这 一系列文章。然而,Content Provider中的数据监控机制与Android系统中的广播机制又有三个主要的区别,一是前者是通过URI来把通知的发送者和接收者关联在一起的,而 后者是通过Intent来关联的,二是前者的通知注册中心是由ContentService服务来扮演的,而后者是由 ActivityManagerService服务来扮演的,三是前者负责接收数据更新通知的类必须要继承ContentObserver类,而后者要继 承BroadcastReceiver类。之所以会有这些区别,是由于Content Proivder组件的数据共享功能本身就是建立在URI的基础之上的,因此专门针对URI来设计另外一套通知机制会更实用和方便,而Android系统 的广播机制是一种更加通用的事件通知机制,它的适用范围会更广泛一些。
与分析Android系统的广播机制类似,我们把Content Provider的数据更新机制划分为三个单元进行分析,第一个单元是ContentService的启动过程,第二个单元是监控数据变化的 ContentObserver的注册过程,第二个单元是数据更新通知的发送过程。
与前面两篇文章Android应用程序组件Content Provider的启动过程源代码分析和Android应用程序组件Content Provider在应用程序之间共享数据的原理分析一样,本文仍然以Android应用程序组件Content Provider应用实例这篇文章介绍的应用程序为例来分析Content Provider的数据更新机制。
1. ContentService的启动过程分析
前面提到,在Content Provider的数据更新通知机制中,ContentService扮演者ContentObserver的注册中心的角色,因此,它必须要系统启动的时候就启动起来,以便后面启动起来的应用程序可以使用它。在前面这篇文章Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析中, 我们提到,Android系统进程Zygote在启动的时候,在启动一个System进程来加载系统的一些关键服务,而ContentService就这 些关键服务之一了。在System进程中,负责加载系统关键服务的类为SystemServer类,它定义在frameworks/base /services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中,它会通过启动一个线程 SystemThread来加载这些关键服务:
ContentService类定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentService.java文件中,它的main函数的实现如下所示:
从这里我们就可以看到,在ContentService类的main函数中,会创建一个ContentService实例,然后把它添加到 ServiceManager中去,这样,ContentService服务就启动起来了, 其它地方可以通过ServiceManager来获得它的一个远程接口来使用它提供的服务。
2. ContentObserver的注册过程分析
在前面这篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例介 绍的应用程序Acticle中,主窗口MainActivity在创建的时候,会调用应用程序上下文的ContentResolver接口来注册一个自定 义的ContentObserver来监控ArticlesProvider这个Content Provider中的数据变化:
从ContentObserver继承下来的子类必须要实现onChange函数。当这个ContentObserver子类负责监控的数据发生变化 时,ContentService就会调用它的onChange函数来处理,参数selfChange表示这个变化是否是由自己引起的,在我们这个情景 中,不需要关注这个参数的值。在这个应用程序中,ArticleObserver继承了ContentObserver类,它负责监控的URI是 Articles.CONTENT_URI,它的值为"content://shy.luo.providers.articles/item",这个值 是在这篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例介 绍的应用程序ActiclesProvider中的Articles.java文件中定义的。当所有以Articles.CONTENT_URI为前缀的 URI对应的数据发生改变时,ContentService都会调用这个ArticleObserver类的onChange函数来处理。在 ArticleObserver类的onChange函数中,执行的操作就是重新获取ActiclesProvider中的数据来更新界面上的文章信息列 表。
在ArticleObserver类的构造函数中,有一个参数handler,它的类型为Handler,它是从MainActivity类的onCreate函数中创建并传过来的。通过前面这篇文章Android应用程序消息处理机制(Looper、Handler)分析的 学习,我们知道,这个handler是用来分发和处理消息用的。由于MainActivity类的onCreate函数是在应用程序的主线程中被调用的, 因此,这个handler参数就是和应用程序主线程的消息循环关联在一起的。在后面我们分析数据更新通知的发送过程时,便会看到这个handler参数是 如何使用的了。
下面我们就开始分析注册ArticleObserver来监控ActiclesProvider中的数据变化的过程,首先来看一下这个过程的时序图,然后再详细分析每一个步骤:
Step 1. ContentResolver.registerContentObserver
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentResolver.java文件中:
当参数notifyForDescendents为true时,表示要监控所有以uri为前缀的URI对应的数据变化。这个函数做了三件事情,一是调用 getContentService函数来获得前面已经启动起来了的ContentService远程接口,二是调用从参数传进来的 ContentObserver对象observer的getContentObserver函数来获得一个Binder对象,三是通过调用这个 ContentService远程接口的registerContentObserver函数来把这个Binder对象注册到 ContentService中去。
Step 2.ContentResolver.getContentService
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentResolver.java文件中:
在ContentResolver类中,有一个静态成员变量sContentService,开始时它的值为null。当 ContentResolver类的getContentService函数第一次被调用时,它便会通过ServiceManager类的 getService函数来获得前面已经启动起来了的ContentService服务的远程接口,然后把它保存在sContentService变量 中。这样,当下次ContentResolver类的getContentService函数再次被调用时,就可以直接把这个 ContentService远程接口返回给调用者了。
Step 3. ContentObserver.getContentObserver
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/database/ContentObserver.java文件中:
ContentObserver类的getContentObserver函数返回的是一个成员变量mTransport,它的类型为 ContentObserver的内部类Transport。从Transport类的定义我们可以知道,它有一个成员变量 mContentObserver,用来保存与对应的ContentObserver对象。同时我们还可以看出,ContentObserver类的成员 变量mTransport是一个Binder对象,它是要传递给ContentService服务的,以便当ContentObserver所监控的数据 发生变化时,ContentService服务可以通过这个Binder对象通知相应的ContentObserver它监控的数据发生变化了。
Step 4. ContentService.registerContentObserver
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentService.java文件中:
它调用了ContentService类的成员变量mRootNode的addObserverLocked函数来注册这个 ContentObserver对象observer。成员变量mRootNode的类型为ContentService在内部定义的一个类 ObserverNode。
Step 5. ObserverNode.addObserverLocked
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentService.java文件中:
从这里我们就可以看出,注册到ContentService中的ContentObserver按照树形来组织,树的节点类型为 ObserverNode,而树的根节点就为ContentService类的成员变量mRootNode。每一个ObserverNode节点都对应一 个名字,它是从URI中解析出来的。
在我们这个情景中,传进来的uri为"content://shy.luo.providers.articles/item",从Step 3调用mRootNode的addObserverLocked函数来往树上增加一个ObserverNode节点时,传进来的参数index的值为0, 而调用countUriSegments("content://shy.luo.providers.articles/item")函数的返回值为 2,不等于index的值,因此就会往下执行,而通过调用 getUriSegment("content://shy.luo.providers.articles/item", 0)函数得到的返回值为"shy.luo.providers.articles"。假设这里是第一次调用树的根节点mRootNode来增 加"content://shy.luo.providers.articles/item"这个URI,那么在接下来的for循环中,就不会在 mRootNode的孩子节点列表mChildren中找到与名称"shy.luo.providers.articles"对应的 ObserverNode,于是就会以"shy.luo.providers.articles"为名称来创建一个新的ObserverNode,并增加 到mRootNode的孩子节点列表mChildren中去,并以这个新的ObserverNode来开始新一轮的addObserverLocked函 数调用。
第二次进入到addObserverLocked函数 时,countUriSegments("content://shy.luo.providers.articles/item")的值仍为2,而 index的值为1,因此就会往下执行,这时候通过调用 getUriSegment("content://shy.luo.providers.articles/item", 1)函数得到的返回值为"item"。假设这时候在以"shy.luo.providers.articles/item"为名称的 ObserverNode中不存在名称为"item"的孩子节点,于是又会以"item"为名称来创建一个新的ObserverNode,并以这个新的 ObserverNode来开始新一轮的addObserverLocked函数调用。
第三次进入到addObserverLocked函数 时,countUriSegments("content://shy.luo.providers.articles/item")的值仍为2,而 index的值也为2,因此就会新建一个ObserverEntry对象,并保存在这个以"item"为名称的ObserverNode的 ContentObserver列表mObervers中。
最终我们得到的树形结构如下所示:
mRootNode("")
-- ObserverNode("shy.luo.providers.articles")
--ObserverNode("item") , which has a ContentObserver in mObservers
这样,ContentObserver的注册过程就完成了。
3. 数据更新通知的发送过程
在前面这篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例介绍的应用程序Acticle中,当调用ArticlesAdapter类的insertArticle往ArticlesProvider中增加一个文章信息条目时:
便会进入到应用程序ArticlesProvider中的ArticlesProvider类的insert函数中:
从上面传来的参数uri的值为"content://shy.luo.providers.articles/item"。假设当这个函数把数据成功增 加到SQLite数据库之后,返回来的id值为n,于是通过调用 ContentUris.withAppendedId("content://shy.luo.providers.articles/item", n)得到的newUri的值就为"content://shy.luo.providers.articles/item/n"。这时候就会调用下面语句 来通知那些注册了监控"content://shy.luo.providers.articles/item/n"这个URI的 ContentObserver,它监控的数据发生变化了:
下面我们就开始分析这个数据变化通知的发送过程,首先来看一下这个过程的时序图,然后再详细分析每一个步骤:
Step 1. ContentResolver.notifyChange
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentResolver.java文件中:
这里调用了ContentService的远接程口来调用它的notifyChange函数来发送数据更新通知。
Step 2. ContentService.notifyChange
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentService.java文件中:
这个函数主要做了两件事情,第一件事情是调用ContentService的成员变量mRootNode的collectObserverLocked 函数来收集那些注册了监控"content://shy.luo.providers.articles/item/n"这个URI的 ContentObserver,第二件事情是分别调用了这些ContentObserver的onChange函数来通知它们监控的数据发生变化了。
Step 3. ObserverNode.collectObserversLocked
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/ContentService.java文件中:
第一次调用collectObserversLocked时,是在mRootNode的这个ObserverNode节点中进行收集 ContentObserver的。这时候传进来的uri的值为"content://shy.luo.providers.articles/item /n",index的值为0。调用countUriSegments("content://shy.luo.providers.articles /item/n")函数得到的返回值为3,于是就会调用下面语句:
这里得到的segment为"shy.luo.providers.articles"。在我们这个情景中,假设mRootNode这个节点中没有注册 ContentObserver,于是调用collectMyObserversLocked函数就不会收集到ContentObserver。
在接下来的for循环中,在mRootNode的孩子节点列表mChildren中查找名称等 于"shy.luo.providers.articles"的OberverNode节点。在上面分析ContentObserver的注册过程时,我 们已经往mRootNode的孩子节点列表mChildren中增加了一个名称为"shy.luo.providers.articles"的 OberverNode节点,因此,这里会成功找到它,并且调用它的collectObserversLocked函数来继续收集 ContentObserver。
第二次进入到collectObserversLocked函数时,是在名称为"shy.luo.providers.articles"的 OberverNode节点中收集ContentObserver的。这时候传来的uri值不变,但是index的值为1,于是执行下面语句:
这里得到的segment为"item"。在我们这个情景中,我们没有在名称为"shy.luo.providers.articles"的 OberverNode节点中注册有ContentObserver,因此这里调用collectMyObserversLocked函数也不会收集到 ContentObserver。
在接下来的for循环中,在名称为"shy.luo.providers.articles"的ObserverNode节点的孩子节点列表 mChildren中查找名称等于"item"的OberverNode节点。在上面分析ContentObserver的注册过程时,我们已经往名称 为"shy.luo.providers.articles"的ObserverNode节点的孩子节点列表mChildren中增加了一个名称 为"item"的OberverNode节点,因此,这里会成功找到它,并且调用它的collectObserversLocked函数来继续收集 ContentObserver。
第三次进入到collectObserversLocked函数时,是在名称为"shy.luo.providers.articles"的 OberverNode节点的子节点中名称为"item"的ObserverNode节点中收集ContentObserver的。这时候传来的uri值 不变,但是index的值为2,于是执行下面语句:
这里得到的segment为"n"。前面我们已经在名称为"shy.luo.providers.articles"的OberverNode节点的子 节点中名称为"item"的ObserverNode节点中注册了一个ContentObserver,即ArticlesObserver,因此这里调 用collectMyObserversLocked函数会收集到这个ContentObserver。注意,这次调用 collectMyObserversLocked函数时,虽然传进去的参数leaf为false,但是由于我们注册ArticlesObserver 时,指定了notifyForDescendents参数为true,因此,这里可以把它收集回来。
在接下来的for循环中,继续在该节点的子节点列表mChildren中查找名称等于"n"的OberverNode节点。在我们这个情景中,不存在这 个名称为"n"的子节点了,于是收集ContentObserver的工作就结束了,收集结果是只有一个ContentObserver,即我们在前面注 册的ArticlesObserver。
返回到Step 2中,调用下面语句来通知相应的ContentObserver,它们监控的数据发生变化了:
前面我们在分析ContentObserver的注册过程的Step 3时,介绍到注册到ContentService服务中的 ContentObserver是一个在ContentObserver内部定义的一个类Transport的对象的远程接口,于是这里调用这个接口的 onChange函数时,就会进入到ContentObserver的内部类Transport的onChange函数中去。
Step 4. Transport.onChange
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/database/ContentObserver.java文件中:
前面我们在分析ContentObserver的注册过程的Step 3时,把ArticlesObserver这个ContentObserver保 存在了这个Transport对象的mContentObserver成员变量中,因此,会调用它的dispatchChange函数来执行数据更新通知 的操作。
Step 5. ContentObserver.dispatchChange
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/database/ContentObserver.java文件中:
在前面分析ArticlesObserver的注册过程时,我们以应用程序Article的主线程的消息循环创建了一个Handler,并且以这个 Handler来创建了这个ArticlesObserver,这个Handler就保存在ArticlesObserver的父类 ContentObserver的成员变量mHandler中。因此,这里的mHandler不为null,于是把这个数据更新通知封装成了一个消息,放 到应用程序Article的主线程中去处理,最终这个消息是由NotificationRunnable类的run函数来处理的。
Step 6. NotificationRunnable.run
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/database/ContentObserver.java文件中:
这个函数就直接调用ContentObserver的子类的onChange函数来处理这个数据更新通知了。在我们这个情景中,这个ContentObserver子类便是ArticlesObserver了。
Step 7. ArticlesObserver.onChange
这个函数定义在前面一篇文章Android应用程序组件Content Provider应用实例介绍的应用程序Artilce源代码工程目录下,在文件为packages/experimental/Article/src/shy/luo/article/MainActivity.java中:
这里它要执行的操作便是更新界面上的ListView列表中的文章信息了,以便反映ArticlesProvider中的最新数据。
这样,Android应用程序组件Content Provider的共享数据更新通知机制就分析完了,整个Android应用程序组件Content Provider的学习也结束了,重新学习请回到Android应用程序组件Content Provider简要介绍和学习计划一文。
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