一文了解Android的核心系统服务

在 Android 系统中，核心系统服务（Core System Services）是应用和系统功能正常运行的基石。它们负责提供系统级的资源和操作支持，包含了从启动设备、管理进程到提供应用基础组件的方方面面。以下是 Android 中一些重要的核心系统服务的深入介绍。

1. Activity Manager Service (AMS)

• 功能：AMS 是 Android 的核心服务之一，主要负责管理应用程序的 Activity 生命周期，包括启动、暂停、恢复、和销毁 Activity 等操作。它还负责处理应用间的跳转、任务栈的管理、应用崩溃恢复等。
• 实现原理：通过 ActivityManagerService 类实现，结合 Binder IPC（进程间通信）机制，AMS 可以与应用进程进行通信。AMS 接收应用进程的请求，并根据请求指令管理任务栈、处理生命周期事件。
• 关键流程：当用户启动一个 Activity 时，AMS 会将这个请求发送到 System Server，通过 Zygote 进程 fork 出一个新的进程，加载应用的代码。

2. Window Manager Service (WMS)

• 功能：WMS 负责管理窗口的布局和显示，控制窗口的顺序、大小、层次关系。它主要处理屏幕上的图形元素（例如应用窗口、状态栏、导航栏等）。
• 实现原理：WMS 是通过 WindowManagerService 类实现的，依赖 SurfaceFlinger 来控制图形缓冲区。WMS 接收窗口请求，如窗口添加、删除和更新等，然后通过 SurfaceFlinger 将更新后的视图显示在屏幕上。
• 关键流程：当 Activity 创建窗口时，WMS 会将窗口注册到 SurfaceFlinger，并负责窗口的渲染、动画处理和事件分发。

3. Package Manager Service (PMS)

• 功能：PMS 是应用包管理服务，主要负责应用的安装、更新、卸载、签名验证、权限管理等。
• 实现原理：通过 PackageManagerService 类实现，PMS 维护了一个数据存储来记录所有已安装应用的信息。PMS 利用 APK 文件的解析和验证机制，确保应用安装的安全性和一致性。
• 关键流程：当用户安装新应用时，PMS 会验证 APK 文件签名、检查权限声明、解析应用信息并注册组件。

4. System UI Service

• 功能：System UI 是负责管理系统级 UI 元素（如状态栏、通知栏、导航栏、音量面板等）的服务。
• 实现原理：通过 SystemUI 组件实现，包含了一系列管理界面显示的子模块。System UI 的组件会监控系统状态变化（如电量、网络连接等），并更新相应的 UI 元素。
• 关键流程：当网络状态或电量发生变化时，System UI 会接收到通知并更新图标和显示内容。

5. Notification Manager Service (NMS)

• 功能：NMS 负责管理通知栏，处理应用发送的通知，确保通知的显示、更新、删除等操作正常进行。
• 实现原理：NotificationManagerService 是通过管理通知队列和对通知的优先级分类来实现的。NMS 通过 SystemUI 和 NotificationListenerService 实现通知的展示和分发。
• 关键流程：当应用发送通知请求时，NMS 会接收并显示该通知。如果用户点击通知，NMS 会启动对应的 Activity 或执行特定操作。

6. Content Provider Service (CPS)

• 功能：CPS 负责管理数据共享，是应用间访问共享数据的桥梁，允许不同应用访问数据库、文件系统等资源。
• 实现原理：通过 ContentProvider 类实现，每个 Content Provider 都有一个 URI，用于识别和访问数据。Content Provider 是通过 Binder IPC 来实现数据访问的，确保跨进程的数据安全和权限控制。
• 关键流程：当应用通过 URI 访问数据时，CPS 会根据 URI 查询对应的数据，并返回结果。

7. Input Manager Service (IMS)

• 功能：IMS 负责管理输入事件的处理（如触摸屏和键盘事件），它的主要职责是接收并分发用户的输入事件到相应的窗口。
• 实现原理：InputManagerService 通过监听底层硬件事件并将其转化为 Android 事件对象进行处理。IMS 通过 WindowManagerService 确定输入事件的目标窗口并分发给相应的应用。
• 关键流程：当用户触摸屏幕时，IMS 会捕捉到事件，通过 WMS 判断当前活动窗口，将事件分发到应用进行响应。

8. Battery Manager Service (BMS)

• 功能：BMS 负责监控和管理设备的电池状态，包括电量、温度、充电状态等。应用可以通过 BMS 查询设备的电池信息，优化自身的电量使用。
• 实现原理：BatteryManagerService 监听电池硬件的状态信息，并将状态广播给系统和应用。BMS 通过 Battery Stats 文件记录应用的电量使用情况，为系统优化提供数据支持。
• 关键流程：当电池电量发生变化时，BMS 会广播电量信息，应用可以根据此信息调整其行为。

9. Alarm Manager Service (AMS)

• 功能：AMS 负责管理系统和应用的定时任务，比如闹钟提醒、后台任务的周期性执行等。
• 实现原理：AlarmManagerService 维护一个任务队列，按指定的时间唤醒系统或启动特定的任务。AMS 在后台工作时会对任务优先级进行优化，以减少电量消耗。
• 关键流程：应用注册定时任务后，AMS 会在指定时间触发广播，应用可以在此时执行后台任务。

10. Sensor Manager Service (SMS)

• 功能：SMS 是负责管理设备传感器的服务，如加速度传感器、陀螺仪、光线传感器等。应用通过 SMS 获取传感器数据。
• 实现原理：SensorManagerService 通过底层硬件抽象层（HAL）来访问传感器数据。SMS 提供一个缓冲机制，以便高频传感器数据不会导致资源浪费。
• 关键流程：当应用请求传感器数据时，SMS 会为其分配资源并通过回调返回数据。

11. Power Manager Service

• 功能：Power Manager Service（PMS）在 Android 系统中负责管理设备的电源状态。它控制设备的屏幕亮度、屏幕超时、待机模式、唤醒锁（Wake Lock）等与电源相关的功能，以平衡设备的性能和电池续航。
• 实现原理：通过底层硬件抽象层（HAL）来控制电源管理功能。PMS 提供了唤醒锁和休眠策略机制，以确保在不影响用户体验的情况下节省电量，实现资源优化和功耗控制。
• 关键流程：以获取唤醒锁为例,当应用程序需要保持设备处于唤醒状态（例如，防止屏幕在应用运行过程中自动关闭），它会通过PowerManager类获取唤醒锁。应用程序调用PowerManager的newWakeLock()方法来创建一个唤醒锁，指定唤醒锁的类型（如PARTIAL_WAKE_LOCK用于只保持 CPU 唤醒，SCREEN_DIM_WAKE_LOCK用于保持屏幕暗淡并唤醒等）。

12. Location Manager Service

• 功能：Location Manager Service 负责管理 Android 设备的定位功能。它整合了多种定位技术，如 GPS（全球定位系统）、Wi - Fi 定位、基站定位等，为应用程序提供准确的位置信息。
• 实现原理：通过 GPS、网络等多种位置提供器获取设备位置，并提供给应用层。
• 关键流程：以获取位置信息为例, 当应用程序需要获取位置信息时，它会通过LocationManager类向LocationManagerService请求注册位置更新。应用程序首先获取LocationManager实例，然后调用requestLocationUpdates()方法，指定定位技术（如LocationManager.GPS_PROVIDER或LocationManager.NETWORK_PROVIDER）、更新间隔、最短距离变化等参数。

总结

这些核心系统服务组成了 Android 系统的骨架，为应用提供了可靠、统一的运行环境。开发者可以通过这些服务实现跨进程通信、数据共享、事件管理、后台任务处理等操作，从而构建出复杂而稳定的应用。