应用在后台运行时,会消耗一部分有限的设备资源,例如 RAM。这可能会影响用户体验,如果用户正在使用占用大量资源的应用(例如玩游戏或观看视频),影响会尤为明显。为了提升用户体验,Android 8.0(API 级别 26)对应用在后台运行时可以执行的操作施加了限制。
限制了什么?
在不与用户直接交互的后台应用中,运行 Service 会消耗系统资源,这可能会影响前台应用的正常运行。Android 8.0 及更高版本「不允许后台应用运行后台服务」,需要通过 startForegroundService() 指定为前台服务运行,或者使用 JobScheduler 替代。
对于一些系统隐式广播(非全部),系统不允许应用在 AndroidManifest 中注册对应的广播接收器,从而避免系统广播导致诸多应用快速、连续消耗系统资源,从而影响用户体验,需要通过 Context.registerReceiver() 动态注册或 JobScheduler 代替。
为节约电池电量、保持良好的用户体验和确保系统健康运行,在运行 Android 8.0 的设备上使用后台应用时,降低了后台应用接收位置更新的频率。
什么是前台应用?
系统可以区分前台和后台应用。如果满足以下任意条件,应用将被视为处于前台:
另一个前台应用已关联到该应用(绑定 Service 或使用 content providers)
如果以上条件均不满足,应用将被视为处于后台。
正确理解后台服务限制
「不允许后台应用运行后台服务」
官网的这句描述很简单,但你真的明白它的含义吗?顺着这句话推导一下:
后台应用无法启动后台服务
-> 前台应用可以启动后台服务
-> A 为前台应用,则 A 就能启动后台服务
基于这个结论,再结合后台服务的种类,对以下三种场景实践验证,结果如下:
若后台服务属于 B 应用进程,且 B 是前台应用,则能正常启动
若后台服务属于 B 应用进程,且 B 是后台应用,则无法启动!
通过第三种场景的验证结果,可以知道 不允许后台应用运行后台服务 这个描述是不准确、有歧义的,更精准的描述应该是:
「不允许启动属于后台应用的后台服务」
后台服务限制源码分析
若在 Android 8.0 设备上通过 startService 启动一个属于后台应用的后台服务,会直接崩溃:
Copy Caused by: java.lang.IllegalStateException: Not allowed to start service Intent
{ act=intent.action.ServerService pkg=com.server }: app is in background uid null
at android.app.ContextImpl.startServiceCommon(ContextImpl.java:1577)
at android.app.ContextImpl.startService(ContextImpl.java:1532)
at android.content.ContextWrapper.startService(ContextWrapper.java:664)
...
下面以此异常为线索,一步一步来看源码中是如何限制的。异常在 ContextImpl 中抛出:
Copy private ComponentName startServiceCommon( Intent service , boolean requireForeground ,
UserHandle user) {
...
ComponentName cn = ActivityManager . getService () . startService (
mMainThread . getApplicationThread () , service , service . resolveTypeIfNeeded (
getContentResolver() ) , requireForeground ,
getOpPackageName() , user . getIdentifier ());
if (cn != null ) {
if ( cn . getPackageName () . equals ( "!" )) {
...
} else if ( cn . getPackageName () . equals ( "?" )) {
//这里抛出启动服务限制的异常
throw new IllegalStateException(
"Not allowed to start service " + service + ": " + cn . getClassName()) ;
}
}
return cn;
}
可见关键点是 cn.getPackageName().equals("?") 条件成立, 继续看 AMS startService 方法中是如何返回这个 ComponentName 的:
Copy public ComponentName startService( IApplicationThread caller , Intent service ,
String resolvedType , boolean requireForeground , String callingPackage , int userId)
throws TransactionTooLargeException {
...
ComponentName res;
try {
res = mServices . startServiceLocked (caller , service ,
resolvedType , callingPid , callingUid ,
requireForeground , callingPackage , userId);
} finally {
Binder . restoreCallingIdentity (origId);
}
return res;
}
AMS 中转调 ActiveServices 的 startServiceLocked 方法去处理服务的启动,关键代码如下:
Copy ComponentName startServiceLocked( IApplicationThread caller , Intent service , String resolvedType ,
int callingPid , int callingUid , boolean fgRequired , String callingPackage ,
final int userId , boolean allowBackgroundActivityStarts)
throws TransactionTooLargeException {
...
//非前台服务,需要检测是否满足后台服务启动条件,不满足则限制启动
if (forcedStandby || ( ! r . startRequested && ! fgRequired)) {
final int allowed = mAm . getAppStartModeLocked ( r . appInfo . uid , r . packageName ,
r . appInfo . targetSdkVersion , callingPid , false , false , forcedStandby);
if (allowed != ActivityManager . APP_START_MODE_NORMAL ) { //不满足启动条件
if (allowed == ActivityManager . APP_START_MODE_DELAYED || forceSilentAbort) {
//这里返回 null 代表此场景下静默的限制启动,不通知应用
return null ;
}
...
//这里代表用户应知道此场景下不允许启动,所以返回 ComponentName,明确的通知应用
//注意返回了 "?",是导致应用崩溃的原因
UidRecord uidRec = mAm . mProcessList . getUidRecordLocked ( r . appInfo . uid );
return new ComponentName( "?" , "app is in background uid " + uidRec) ;
}
}
}
至此可以知道关键在于 mAm.getAppStartModeLocked 方法,如果返回 APP_START_MODE_NORMAL 则代表满足启动条件,不会被限制。
mAm 为 ActivityManagerService,继续看 ActivityManagerService 的 getAppStartModeLocked 方法:
Copy int getAppStartModeLocked( int uid , String packageName , int packageTargetSdk ,
int callingPid , boolean alwaysRestrict , boolean disabledOnly , boolean forcedStandby) {
UidRecord uidRec = mProcessList . getUidRecordLocked (uid);
//注意传入的 alwaysRestrict、forcedStandby 都为 false,暂不关注
if (uidRec == null || alwaysRestrict || forcedStandby || uidRec . idle ) {
...
final int startMode = (alwaysRestrict)
? appRestrictedInBackgroundLocked(uid , packageName , packageTargetSdk)
: appServicesRestrictedInBackgroundLocked(uid , packageName ,
packageTargetSdk) ;
return startMode;
}
return ActivityManager . APP_START_MODE_NORMAL ;
}
uidRec 为该服务所在应用,uidRec == null 代表应用还未启动,uidRec.idle 代表应用处于后台。应用未启动可以看作处于后台,当然也是不允许启动后台服务的。
继续看 appServicesRestrictedInBackgroundLocked 方法:
Copy int appServicesRestrictedInBackgroundLocked( int uid , String packageName , int packageTargetSdk) {
if ( mPackageManagerInt . isPackagePersistent (packageName)) {
//系统永久应用不做限制
return ActivityManager . APP_START_MODE_NORMAL ;
}
if ( uidOnBackgroundWhitelist(uid) ) {
//白名单应用不做限制
return ActivityManager . APP_START_MODE_NORMAL ;
}
if ( isOnDeviceIdleWhitelistLocked(uid , false ) ) {
//白名单应用不做限制
return ActivityManager . APP_START_MODE_NORMAL ;
}
// 其他应用走通用的限制策略
return appRestrictedInBackgroundLocked(uid , packageName , packageTargetSdk) ;
}
普通应用会走通用的限制策略,继续看 appRestrictedInBackgroundLocked 方法:
Copy int appRestrictedInBackgroundLocked( int uid , String packageName , int packageTargetSdk) {
if (packageTargetSdk >= Build . VERSION_CODES . O ) {
return ActivityManager . APP_START_MODE_DELAYED_RIGID ;
}
//tartget API 小于 8.0 的应用走旧的限制策略,众所周知的不会被限制
...
}
可以看到这里对 tartget API 做的限制,8.0 及以上的应用会被限制启动服务,是上层抛出异常的根本原因。
适配 Android 8.0 startService 限制策略
了解了系统的限制原理后,结合上文对 AMS 启动服务限制的源码分析,列举可能的适配方案:
使用 startForegroundService 代替
将应用的 targetSdkVersion 调整为小于 Android 8.0 的版本
方案 1 是工作量较小的兼容旧代码方案,但会显示一条通知,这可能不是我们想要的
方案 2 是官方建议方案,兼容工作量比方案 1 多
方案 3 和方案 4 需要系统侧配合,适用于系统或预装应用,对绝大多数的第三方应用来说不可行
方案 5 可行,但极不推荐这种固步自封的方式
方案 6 可行,但不符合谷歌推进此限制策略的意愿,违背提高用户体验的初衷
如何绕过 Android 8.0 startService 限制?
别忘了标题,最终想要实现的是绕过 Android 8.0 startService 的限制,即不修改为前台服务,调用 startService 方法,仍旧可以启动属于后台应用的后台服务,怎么实现呢?
通过上面的方案 6 :「启动服务前,先将服务所在应用从后台切换到前台」 便可实现,如何将应用从后台切换到前台呢?上文介绍了应用被视为处于前台的条件:
依据条件 1 可想到一种实现方案:
如果应用处于后台,就启动一个透明的、用户无感知的 Activity,将应用切换到前台,然后再通过 startService 启动服务,随后 finish 掉透明 Activity。
调用端这样 startService :
Copy Intent serviceIntent = new Intent() ;
serviceIntent . setAction ( "com.ahab.server.service" );
serviceIntent . setPackage ( context . getPackageName ());
if ( Build . VERSION . SDK_INT >= Build . VERSION_CODES . O ) {
try {
context . startService (serviceIntent);
} catch ( Exception e){
Intent activityIntent = new Intent() ;
activityIntent . setAction ( "com.ahab.server.TranslucentActivity" );
activityIntent . setPackage ( context . getPackageName ());
activityIntent . setFlags ( Intent . FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK );
context . startActivity (activityIntent);
}
} else {
context . startService (serviceIntent);
}
启动透明 Activity 后 startService:
Copy public class TranslucentActivity extends Activity {
@ Override
protected void onCreate (@ Nullable Bundle savedInstanceState) {
super . onCreate (savedInstanceState);
Intent serviceIntent = new Intent() ;
serviceIntent . setAction ( "com.ahab.server.service" );
serviceIntent . setPackage ( context . getPackageName ());
context . startService (serviceIntent);
finish() ;
}
}
可以看到代码实现十分简单。
上面都是围绕 startService 启动方式来讲,没有提及 「bindService」 方式,系统并未限制 bindService 启动后台服务,所以通过 bindService 绕过 Android 8.0 startService 的限制,也是可行的。