Android7.0中关于ContentProvider组件详解

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，但是和其它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会遍历所有的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;
  }

而这个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是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，也就意味着有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。