Android系统开发入门-9.添加native系统服务

Android系统开发入门 Comments

上一小节我们学习了 java 层的系统服务，但有时候出于性能方面的考虑，有些服务是需要使用 c++ 来实现的，比如音视频编解码，图形绘制等。 Android 系统原生的 MediaPlayerService 和 SurfaceFlinger 就是使用 c++ 实现的 Native 系统服务。这一小节我们就来学习一下如何添加一个 HelloNativeService。

1. 声明服务接口

我们先在 $device 目录下创建 HelloNativeService 目录

1
2
cd device/qiushao/pure
mkdir -p models/HelloNativeService

然后创建 service 的头文件 HelloNativeService.h

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#ifndef ANDROID_10_HELLONATIVESERVICE_H
#define ANDROID_10_HELLONATIVESERVICE_H

#include <binder/IInterface.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <utils/Errors.h>
using namespace android;
class HelloNativeService: public BBinder {
public:
    HelloNativeService();
    static int instantiate();
    virtual status_t onTransact(uint32_t, const Parcel&, Parcel*, uint32_t);

};
#endif //ANDROID_10_HELLONATIVESERVICE_H

这里我们直接继承的是 BBinder， 而不是像其他教程一样又 BpInterface， 又 BnInterface 的，还把 BpInterface 跟 BnInterface 的实现放到同一个 cpp 文件中， 把 client 跟 server 的代码放到同一个文件中，个人感觉把简单的事情复杂化了。

2. 实现服务功能

创建文件 HelloNativeService.cpp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
#include <android/log.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include "HelloNativeService.h"

#define LOG_TAG "HelloNativeService"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

enum {
    CMD_SAY_HELLO = 1,
    CMD_CAL_SUM = 2
};

static void sayHello(const char *name) {
    LOGD("hello %s from HelloNativeService", name);
}

static int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

HelloNativeService::HelloNativeService() {
    LOGD("HelloNativeService created");
}

int HelloNativeService::instantiate() {
    int r = defaultServiceManager()->addService(String16("HelloNativeService"),new HelloNativeService());
    LOGD("add HelloNativeService r = %d", r);
    return r;
}

status_t HelloNativeService::onTransact(uint32_t code, const Parcel &request, Parcel *reply, uint32_t flag) {
    switch (code) {
        case CMD_SAY_HELLO:
            sayHello(request.readCString());
            return NO_ERROR;

        case CMD_CAL_SUM:
            int a = request.readInt32();
            int b = request.readInt32();
            reply->writeInt32(sum(a, b));
            return NO_ERROR;
    }
    return BBinder::onTransact(code, request, reply, flag);
}

其中最重要的是 onTransact 函数的实现，这是一个回调函数，当 client 端通过 binder 调用 server 功能的时候， server 端的 onTransact 回调函数就会被调用。
各参数理解如下：

  • code : 表示要执行的动作，类似Handler发送的Message的what。code指示了当前远程操作的命令，IBinder定义了像INTERFACE_TRANSACTION、PING_TRANSACTION 这样的几个通用命令。自己使用的命令的标识值需要在FIRST_CALL_TRANSACTION和LAST_CALL_TRANSACTION之间。
  • request， reply ： request 和 reply 参数相当于普通函数里的调用参数和返回值。Parcel类型是可以跨进程的数据。
  • flag ： 参数 flags 只有 0 和 FLAG_ONEWAY 两种。0 表示阻塞调用， FLAG_ONEWAY 表示异步调用。这个参数不需要我们在服务端处理， Binder 框架会自动处理。

3. 添加 main.cpp

前面我们定义了服务接口而已，这个服务也是需要依赖在某个进程才能运行的

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/IPCThreadState.h>
#include "HelloNativeService.h"

using namespace android;

int main(int argc, char *argv[]) {
    sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
    
    HelloNativeService::instantiate();

    ProcessState::self()->startThreadPool();
    IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    return 0;
}

以上都是样板代码，具体 ProcessState 的功能作用是什么这里就不展开了。

4. Android.bp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
cc_binary {
    name: "HelloNativeService",
    srcs: ["main.cpp", "HelloNativeService.cpp"],

    shared_libs: [
        "liblog",
        "libcutils",
        "libutils",
        "libbinder",
    ],
}

5. selinux 规则设置

为了简单起见，我们直接修改系统默认的 sepolicy 规则路径了。

5.1 添加 HelloNativeService.te

system/sepolicy/private/HelloNativeService.te 和 system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/private/HelloNativeService.te 文件内容保持一致

1
2
3
4
5
6
7
type HelloNativeService, domain;
typeattribute HelloNativeService coredomain;
type HelloNativeService_exec, system_file_type, exec_type, file_type;
binder_use(HelloNativeService)
init_daemon_domain(HelloNativeService)

allow HelloNativeService HelloNativeService_service:service_manager { add find };

5.2 修改 file_contexts

system/sepolicy/private/file_contexts 和 system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/private/file_contexts 文件内容保持一致
添加以下配置

1
/system/bin/HelloNativeService u:object_r:HelloNativeService_exec:s0

5.3 修改 service_contexts

system/sepolicy/private/service_contexts 和 system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/private/service_contexts 文件内容保持一致
添加以下配置

1
HelloNativeService u:object_r:HelloNativeService_service:s0

5.4 修改 service.te

system/sepolicy/private/service.te 和 system/sepolicy/prebuilts/api/29.0/private/service.te
添加以下配置

1
type HelloNativeService_service,    service_manager_type;

6. 开机自动运行

在 device/qiushao/pure 目录添加rc文件 init.ranchu.rc

1
2
3
4
5
service HelloNativeService /system/bin/HelloNativeService
    class core
    user root
    group root
    seclabel u:r:HelloNativeService:s0

在 pure.mk 中添加以下配置， 这个配置需要添加在 $(call inherit-product, $(SRC_TARGET_DIR)/product/aosp_x86_64.mk) 之前。

1
PRODUCT_COPY_FILES += device/qiushao/pure/init.ranchu.rc:root/init.ranchu.rc

7. 编写 client 调用服务

我们把测试代码跟 service 放在同一个目录，直接在 HelloNativeService 目录下创建 HelloNativeTest.cpp 文件：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/Parcel.h>
#include <utils/Errors.h>
#include <stdio.h>

using namespace android;

enum {
    CMD_SAY_HELLO = 1,
    CMD_CAL_SUM = 2
};

static sp<IBinder> service;

static void test_sayHello() {
    Parcel request, reply;
    request.writeCString("qiushao");
    service->transact(CMD_SAY_HELLO, request, &reply);
}

static void test_calSum() {
    Parcel request, reply;
    request.writeInt32(2);
    request.writeInt32(3);
    service->transact(CMD_CAL_SUM, request, &reply);
    int sum = reply.readInt32();
    printf("sum of 2 + 3 = %d\n", sum);
}

int main () {
    service = defaultServiceManager()->getService(String16("HelloNativeService"));
    test_sayHello();
    test_calSum();
    return 0;
}

Android.bp 中添加

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
cc_binary {
    name: "HelloNativeTest",
    srcs: ["HelloNativeTest.cpp"],

    shared_libs: [
        "liblog",
        "libcutils",
        "libutils",
        "libbinder",
    ],
}

8. 编译运行

经过以上步骤，我们的 native 服务和测试 demo 就完成了，目录结构如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
qiushao@qiushao-pc:~/source/android-10/device/qiushao/pure/models$ tree HelloNativeService/
HelloNativeService/
├── Android.bp
├── HelloNativeService.cpp
├── HelloNativeService.h
├── HelloNativeTest.cpp
└── main.cpp

0 directories, 5 files

我们还需要把刚刚添加的这两个模块添加到 PRODUCT_PACKAGES

1
PRODUCT_PACKAGES += HelloNativeService HelloNativeTest

然后编译运行，查看服务列表，可以看到我们的 HelloNativeService 已经在运行状态了。
然后执行 HelloNativeTest，服务端正确返回了计算结果。
查看一下 logcat， HelloNativeService 也正确收到了 HelloNativeTest 传递过来的数据。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
qiushao@qiushao-pc:~/source/android-10$ adb shell
pure:/ # service list | grep -i hello                                          
15      HelloService: [android.pure.IHelloService]
161     HelloNativeService: []
pure:/ # 
pure:/ # HelloNativeTest
sum of 2 + 3 = 5
pure:/ # 
pure:/ # logcat -s HelloNativeService
--------- beginning of main
--------- beginning of system
01-05 00:03:19.788  1661  1661 D HelloNativeService: HelloNativeService created
01-05 00:03:19.788  1661  1661 D HelloNativeService: add HelloNativeService r = 0/n
01-05 00:05:50.011  1661  1670 D HelloNativeService: hello qiushao from HelloNativeService

秋少Android system developer