Android 7.0中ContentProvider实现原理
| 导语 本文描述了ContentProvider发布者和调用者这两在Framework层是如何实现的。
作为Android的四大组件之一，ContentProvider作为进程之间静态数据传递的重要手段，其在系统级别的应用中起了重大的作用。毫无疑问ContentProvider核心机制之一也是Binder，但和其它3大组件又有区别。因为ContentProvider涉及数据的增删查改，当数据量比较大的时候，继续用Parcel做容器效率会比较低，因此它还使用了匿名共享内存的方式。
但是有一个问题是，ContentProvider的提供者进程不再存活时，其他进程通过Provider读一个非常简单的数据时，都需要先把提供者进程启动起来（除非指定multiprocess=true），这对用户是相当不友好的。又因为其是间接通过db进行数据操作，所以效率也远不如直接操作db。因此在用户app中，不是很建议经常使用ContentProvider。不过对于系统级的app，它统一了数据操作的规范，利是远大于弊的。
ContentProvider发布
当进程第一次启动时候会调用handleBindApplication
if (!data.restrictedBackupMode) {
if (!ArrayUtils.isEmpty(data.providers)) {
installContentProviders(app, data.providers);
}
}当xml中有provider时，进行provider的发布
final ArrayList<IActivityManager.ContentProviderHolder> results = new ArrayList<IActivityManager.ContentProviderHolder>();
for (ProviderInfo cpi : providers) {
IActivityManager.ContentProviderHolder cph = installProvider(context, null, cpi, false /*noisy*/, true /*noReleaseNeeded*/, true /*stable*/);
if (cph != null) {
cph.noReleaseNeeded = true;
results.add(cph);
}
} try {
ActivityManagerNative.getDefault().publishContentProviders(
getApplicationThread(), results);
} catch (RemoteException ex) {
}@installProvider（这个方法先简单过一下，后面会继续说）
final java.lang.ClassLoader cl = c.getClassLoader();
localProvider = (ContentProvider)cl.loadClass(info.name).newInstance();
provider = localProvider.getIContentProvider();@installProviderAuthoritiesLocked
for (String auth : auths) {
final ProviderKey key = new ProviderKey(auth, userId);
final ProviderClientRecord existing = mProviderMap.get(key);
if (existing != null) {
} else {
mProviderMap.put(key, pcr);
}
}这里两步把ProviderInfo通过installProvider转换成ContentProvider的Binder对象IContentProvider，并放于ContentProviderHolder中。并根据auth的不同，把发布进程的ProviderClientRecord保存在一个叫mProviderMap的成员变量中，方便第二次调用同一个ContentProvider时，无需重新到AMS中去查询。
AMS @publishContentProviders
final int N = providers.size();
for (int i = 0; i < N; i++) {
ContentProviderHolder src = providers.get(i);
...
ContentProviderRecord dst = r.pubProviders.get(src.info.name);
if (dst != null) {
ComponentName comp = new ComponentName(dst.info.packageName, dst.info.name);
mProviderMap.putProviderByClass(comp, dst);
String names[] = dst.info.authority.split(";");
for (int j = 0; j < names.length; j++) {
mProviderMap.putProviderByName(names[j], dst);
} int launchingCount = mLaunchingProviders.size();
int j;
boolean wasInLaunchingProviders = false;
for (j = 0; j < launchingCount; j++) {
if (mLaunchingProviders.get(j) == dst) {
mLaunchingProviders.remove(j);
wasInLaunchingProviders = true;
j--;
launchingCount--;
}
}
if (wasInLaunchingProviders) {
mHandler.removeMessages(CONTENT_PROVIDER_PUBLISH_TIMEOUT_MSG, r);
}
...
}
}可以看到，AMS会遍历所有ContentProviderHolder然后调用mProviderMap把信息保存起来，这块接下来说。保存好之后，先去看看之前是不是已经有launch过的，如果已经有launch过的，不再重复launch。再说说这个mProviderMap，这个和ActivityThread中的mProviderMap不太一样，这个是一个成员实例，非真正的map。
看看putProviderByClass和putProviderByName。
ProviderMap@putProviderByClass
if (record.singleton) {
mSingletonByClass.put(name, record);
} else {
final int userId = UserHandle.getUserId(record.appInfo.uid);
getProvidersByClass(userId).put(name, record);
}ProviderMap@putProviderByName
if (record.singleton) {
mSingletonByName.put(name, record);
} else {
final int userId = UserHandle.getUserId(record.appInfo.uid);
getProvidersByName(userId).put(name, record);
}可以看到，发布的Provider实际会根据class或authority存在不同的map中。如果是单例，则分别存到相应的mSingleton map中，否则就根据userId存到相应的map中。这样发布的过程就完成了，其他进程需要使用的时候将会在AMS按需读取。
ContentReslover跨进程数据操作
当我们跨进程调用数据时候，会先调用获取用户进程的ContentResolver
context.getContentResolver().query(uri, ...);public ContentResolver getContentResolver() {
return mContentResolver;
}ContentResolver在每个进程中都存在有且唯一的实例，其在ContextImpl构造函数中就已经初始化了，其初始化的实际对象ApplicationContentResolver。
mContentResolver = new ApplicationContentResolver(this, mainThread, user);这个ContentResolver是活在调用者进程中的，它是作为一个类似桥梁的作用。以插入为例：
ContentResolver@insert
IContentProvider provider = acquireProvider(url);
if (provider == null) {
throw new IllegalArgumentException("Unknown URL " + url);
}
try {
long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
Uri createdRow = provider.insert(mPackageName, url, values);
... return createdRow;
} catch (RemoteException e) { return null;
} finally {
releaseProvider(provider);
}问题就转化成了，拿到其他进程的ContentProvider的Binder对象，有了binder对象就可以跨进程调用其方法了。ContentResolver@acquireProvider
if (!SCHEME_CONTENT.equals(uri.getScheme())) {
return null;
}
final String auth = uri.getAuthority();
if (auth != null) {
return acquireProvider(mContext, auth);
}校验其URI，其scheme必须为content。ApplicationContentResolver@acquireProvider
protected IContentProvider acquireProvider(Context context, String auth) {
return mMainThread.acquireProvider(context,
ContentProvider.getAuthorityWithoutUserId(auth),
resolveUserIdFromAuthority(auth), true);
}这里面有个特别的函数会传递一个true的参数给ActivityThread，这意味本次连接是stable的。那stable和非stable的区别是什么呢？这么说吧：
Stable provider：若使用过程中，provider要是挂了，你的进程也必挂。Unstable provider：若使用过程中，provider要是挂了，你的进程不会挂。但你会收到一个DeadObjectException的异常，可进行容错处理。继续往下。ActivityThread@acquireProvider
final IContentProvider provider = acquireExistingProvider(c, auth, userId, stable);
if (provider != null) {
return provider;
}
IActivityManager.ContentProviderHolder holder = null;
try {
holder = ActivityManagerNative.getDefault().getContentProvider(
getApplicationThread(), auth, userId, stable);
} catch (RemoteException ex) {
} if (holder == null) {
return null;
}
holder = installProvider(c, holder, holder.info, true /*noisy*/, holder.noReleaseNeeded, stable);
return holder.provider;这里面分了三步，1、寻找自身进程的缓存，有直接返回。 2、缓存没有的话，寻找AMS中的Provider。3、InstallProvider，又到了这个方法。怎么个install法？还是一会儿再说。@acquireExistingProvider （寻找自身缓存）
synchronized (mProviderMap) {
final ProviderKey key = new ProviderKey(auth, userId);
final ProviderClientRecord pr = mProviderMap.get(key);
if (pr == null) {
return null;
}
IContentProvider provider = pr.mProvider;
IBinder jBinder = provider.asBinder();
...
ProviderRefCount prc = mProviderRefCountMap.get(jBinder);
if (prc != null) {
incProviderRefLocked(prc, stable);
} return provider;这一步就是读取我们发布时提到的mProviderMap中的缓存。当provider记录存在,且进程存活的情况下,则在provider引用计数不为空时则继续增加引用计数。缓存不存在，则去AMS中找AMS@getContentProviderImpl
ContentProviderRecord cpr;
cpr = mProviderMap.getProviderByName(name, userId);
if (providerRunning){
if (r != null && cpr.canRunHere(r)) {
ContentProviderHolder holder = cpr.newHolder(null);
holder.provider = null;
return holder;
}
}public boolean canRunHere(ProcessRecord app) {
return (info.multiprocess || info.processName.equals(app.processName))
&& uid == app.info.uid;
}Provider是提供保护数据的接入访问的。一般情况下，不同进程的访问只能通过IPC来进行，但那是有些情况是可以允许访问者在自己的进程中创建本地Provider来进行访问的。
这种情况是在UID必须相同的前提下，要么同一进程，要么provider设定了multiprocess为true
if (!providerRunning) {
cpi = AppGlobals.getPackageManager().resolveContentProvider(name,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS, userId);
...
ComponentName comp = new ComponentName(cpi.packageName, cpi.name);
cpr = mProviderMap.getProviderByClass(comp, userId);
if (r != null && cpr.canRunHere(r)) {
return cpr.newHolder(null);
}
ProcessRecord proc = getProcessRecordLocked(
cpi.processName, cpr.appInfo.uid, false);
if (proc != null && proc.thread != null) {
if (!proc.pubProviders.containsKey(cpi.name)) {
proc.pubProviders.put(cpi.name, cpr);
proc.thread.scheduleInstallProvider(cpi);
}
} else {
proc = startProcessLocked(cpi.processName,
cpr.appInfo, false, 0, "content provider",
new ComponentName(cpi.applicationInfo.packageName,
cpi.name), false, false, false);
}
}
}
mProviderMap.putProviderByName(name, cpr);
}这块步骤比较多，挑重点就是，先从AMS的ProviderMap对象中获取AMS缓存。获得后如果Provider没有launch，则AMS通知其进程install其provider。如果进程不存在，则新孵化一个进程。@InstallProvider回到第三步中的installProvider
private IActivityManager.ContentProviderHolder installProvider(Context context,
IActivityManager.ContentProviderHolder holder, ProviderInfo info, boolean noisy, boolean noReleaseNeeded, boolean stable)可以看到，这个方法里面有6个参数，其中包含ContentProviderHolder、ProviderInfo、noReleaseNeeded，这几个很重要的参数。
ContentProviderHolder：当参数为空的时候，说明缓存为空，也就意味着是进程启动的时候调用发布provider。当缓存不为空的时候，还得做一些处理。ProviderInfo：包含Provider的一些信息，不能为空。noReleaseNeeded：为true的时候Provider对于自身进程来说或系统的Provider，是永久install的，也就是不会被destory的。
ContentProvider localProvider = null;
IContentProvider provider;
if (holder == null || holder.provider == null) {
try {
final java.lang.ClassLoader cl = c.getClassLoader();
localProvider = (ContentProvider)cl.
loadClass(info.name).newInstance();
provider = localProvider.getIContentProvider();
if (provider == null) {
return null;
}
localProvider.attachInfo(c, info);
} catch (java.lang.Exception e) {
}
} else {
provider = holder.provider;
}这部分在发布的时候已经说了，缓存holder为null的时候，new一个实例。
IActivityManager.ContentProviderHolder retHolder;
synchronized (mProviderMap) {
IBinder jBinder = provider.asBinder();
if (localProvider != null) {
ComponentName cname = new ComponentName(info.packageName, info.name);
ProviderClientRecord pr = mLocalProvidersByName.get(cname);
if (pr != null) {
provider = pr.mProvider;
} else {
holder = new IActivityManager.ContentProviderHolder(info);
holder.provider = provider;
holder.noReleaseNeeded = true;
pr = installProviderAuthoritiesLocked(provider, localProvider, holder);
mLocalProviders.put(jBinder, pr);
mLocalProvidersByName.put(cname, pr);
}
retHolder = pr.mHolder;
} else {
...
}如果localProvider不等于null，则意味着是new一个实例的情况，这时候还是先去获取缓存，没有的话再真正地new一个ContentProviderHolder实例，并把通过installProviderAuthoritiesLocked方法把相关信息存入mProviderMap中，这个就是对应发布Provider提的那个方法。
IActivityManager.ContentProviderHolder retHolder;
synchronized (mProviderMap) {
...
} else {
ProviderRefCount prc = mProviderRefCountMap.get(jBinder);
if (prc != null) {
if (!noReleaseNeeded) {
incProviderRefLocked(prc, stable);
try {
ActivityManagerNative.getDefault().removeContentProvider(
holder.connection, stable);
}
}
} else {
ProviderClientRecord client = installProviderAuthoritiesLocked(
provider, localProvider, holder);
if (noReleaseNeeded) {
prc = new ProviderRefCount(holder, client, 1000, 1000);
} else {
prc = stable
? new ProviderRefCount(holder, client, 1, 0)
: new ProviderRefCount(holder, client, 0, 1);
}
mProviderRefCountMap.put(jBinder, prc);
}
retHolder = prc.holder;
}如果localProvider等于空，也 53 28730 53 15287 0 0 2627 0 0:00:10 0:00:05 0:00:05 2723 53 28730 53 15287 0 0 2242 0 0:00:12 0:00:06 0:00:06 2722 53 28730 53 15287 0 0 1978 0 0:00:14 0:00:07 0:00:07 3307意味着有holder缓存或者new时候出现的异常。那先从计数map中取缓存，如果缓存不为空（之前有过计数了），这时候如果设置了noReleaseNeeded，那就说明不需要计数。如果noReleaseNeeded为false，则把计数器数据转移到一个新引用上，同时销毁旧的。
如果缓存为空，说明之前没有计数过。那还是先通过installProviderAuthoritiesLocked把信息保存到mProviderMap中。这时候如果noReleaseNeeded为true，把stable和非stable的数据都瞎设置了一个1000，反正用不到。。。否则就相应的+1，并把计数器放入相应的缓存中。最后再把holder返回。
再回到ContentResolver方法中，我们拿到了Provider的binder引用，就可以执行相应的方法了。
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