Direct Boot Mode

简介

在Android M及之前，当开机启动到锁屏界面时，所有程序阻塞，等待用户解锁(即使未设置开机密码，也需要滑屏解锁)后才会继续。

而Android 7.0引入了Direct Boot模式，当手机已经通电开机但是用户并有解锁锁屏的时候，Android N运行于一个安全的模式，也就是Dierect Boot模式。

而Direct Boot模式下，仅限于运行一些关键的、紧急的APP，比如：

Apps that have scheduled noti cations, such as alarm clock apps.
Apps that provide important user noti cations, like SMS apps.
Apps that provide accessibility services, like Talkback.

技术点

如何使APP支持Direct Boot？
为了让APP应用能够在用户解锁设备之前运行，须在AndroidManinfest.xml清单文件中将组件显式标记为支持Direct Boot：

<activity|provider|receiver|service ...  android:directBootAware=”true”>

广播
Android N在引入DBM后，也新增了一条ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETED广播：
- 在进入DRM后，APP会收到广播消息： Intent.ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETED // 未解锁
- 在用户解锁后，APP会收到另一条广播： Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED
应用获取解锁的通知：
- 监听广播：ACTION_USER_UNLOCKED
- 监听广播：ACTION_BOOT_COMPLETED
在Direct Boot模式下，应用只能访问其他支持DirectBoot的应用和组件；如果依赖外部服务或Activity，需要妥善处理外部服务或Activity不可用的情形；默认情况下，Intent过滤器仅匹配当前状态（已解锁/未解锁）下可用的组件。

启动FallbackHome流程

在Android N里，在启动Launcher之前会先启动一个FallbackHome；

FallbackHome是Settings里的一个activity，Settings的android:directBootAware为true，而且FallbackHome在category中配置了Home属性；而Launcher的android:directBootAware为false，所以在DirectBoot模式下，只有FallbackHome可以启动。即先启动com.android.settings/.FallbackHome ，待用户解锁后再启动com.android.launcher3/.Launcher。

    <application android:label="@string/settings_label"android:icon="@mipmap/ic_launcher_settings"............android:directBootAware="true"><!-- Triggered when user-selected home app isn't encryption aware --><activity android:name=".FallbackHome"android:excludeFromRecents="true"android:theme="@style/FallbackHome"><intent-filter android:priority="-1000"><action android:name="android.intent.action.MAIN" /><category android:name="android.intent.category.HOME" /><category android:name="android.intent.category.DEFAULT" /></intent-filter></activity>

所以，在ActivityManagerService在启动Home界面时，从PackageManagerService中获取到的就是FallbackHome。参考getHomeIntent()和startHomeActivityLocked()等函数。

阅读FallbackHome源码：packages/apps/Settings/src/com/android/settings/FallbackHome.java

FallbackHome是个透明的Activity，其代码不足100行。FallbackHome的onCreate()方法里面会注册监听ACTION_USER_UNLOCKED广播，并调用maybeFinish()方法。

而在ACTION_USER_UNLOCKED广播的BroadcastReceiver里面，当此广播到来，也是调用maybeFinish()方法。

关键的maybeFinish()方法：

判断用户是否已解锁，如果未解锁就什么都不做，函数退出；
如果已解锁，则去寻找Launcher，如果找到，FallbackHome就会调用finish()结束自己；如若找不到就延迟500ms再找。

注意两点：

如何寻找Launcher？
如何延迟500ms ？

如下是maybeFinish()的源码：

private void maybeFinish() {if (getSystemService(UserManager.class).isUserUnlocked()) {final Intent homeIntent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN).addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);final ResolveInfo homeInfo = getPackageManager().resolveActivity(homeIntent, 0);if (Objects.equals(getPackageName(), homeInfo.activityInfo.packageName)) {Log.d(TAG, "User unlocked but no home; let's hope someone enables one soon?");mHandler.sendEmptyMessageDelayed(0, 500);} else {Log.d(TAG, "User unlocked and real home found; let's go!");finish();}}
}private Handler mHandler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {maybeFinish();}
};

附录：

看一下第一次启动HomeActivity（即FallbackHome）的调用栈：

at com.android.server.am.ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked(ActivityStack.java:2597)at com.android.server.am.ActivityStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(ActivityStack.java:2127)at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked(ActivityStackSupervisor.java:1830)at com.android.server.am.ActivityStarter.startActivityUnchecked(ActivityStarter.java:1249)at com.android.server.am.ActivityStarter.startActivityLocked(ActivityStarter.java:516)at com.android.server.am.ActivityStarter.startHomeActivityLocked(ActivityStarter.java:642)at com.android.server.am.ActivityManagerService.startHomeActivityLocked(ActivityManagerService.java:3969)at com.android.server.am.ActivityManagerService.systemReady(ActivityManagerService.java:13384)at com.android.server.SystemServer.startOtherServices(SystemServer.java:1318)at com.android.server.SystemServer.run(SystemServer.java:333)at com.android.server.SystemServer.main(SystemServer.java:218)at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)at com.android.internal.os.Zygote$MethodAndArgsCaller.run(Zygote.java:240)at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:708)

注意：关注ActivityStarter.computeStackFocus()函数，它决定了Activity在哪个stack上启动！

ACTION_USER_UNLOCKED广播（EnableScreen流程）

在开机接近尾声，WindowManagerService会调用enableScreenIfNeededLocked()函数判断是否enable screen，通过Handler发生ENABLE_SCREEN消息到主线程。而在mH的handleMessage()中处理ENABLE_SCREEN消息时，会调用performEnableScreen()函数。

WindowManagerService.performEnableScreen()函数中判断是否要enable screen的两个因素：

checkWaitingForWindows()
Don’t enable the screen until all existing windows have been drawn.
checkBootAnimationCompleteLocked()
在设置service.bootanim.exit属性后等待开机动画结束；

插叙：关于checkBootAnimationCompleteLocked()的内容：

检查BOOT_ANIMATION_SERVICE是否已结束，如果已结束，返回true；
如果未结束，则向Handler发送一个200ms的延时消息CHECK_IF_BOOT_ANIMATION_FINISHED；在此消息的处理过程中，会调用checkBootAnimationCompleteLocked()检查开机动画是否已结束，如果已结束，则会再次调用performEnableScreen()，否则继续延时等待；总之就是每200ms检查一次；
也就是说，performEnableScreen()函数是一直等待开机动画结束，才会继续下面的流程；

注：checkBootAnimationCompleteLocked()向我们展示了通过Handler机制polling轮询的方法，这比while循环的方式更有效率，能够改善用户响应能力。

WindowManagerService.performEnableScreen()还做了如下动作：

结束开机动画（即设置service.bootanim.exit属性为1）
通知SurfaceFlinger，系统已Boot，如下：

IBinder surfaceFlinger = ServiceManager.getService("SurfaceFlinger");
Parcel data = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken("android.ui.ISurfaceComposer");
surfaceFlinger.transact(IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION, // BOOT_FINISHEDdata, null, 0);
data.recycle();

设置mDisplayEnabled=true
调用InputMonitor.setEventDispatchingLw() // Enable input dispatch
很关键，解释了为什么副屏APP界面早早起来了但却触摸无响应！
调用ActivityManagerService.bootAnimationComplete()
它会继续调用ActivityManagerService.finishBooting()；
调用PhoneWindowManager.enableScreenAfterBoot()
调用updateRotationUnchecked() // 疑问：如何强制横屏显示？

继续：ActivityManagerService.bootAnimationComplete()函数

这里的关键是AMS的finishBooting()函数，它做了啥：

关闭一些APP // ??
Enable Net Opts
调用SystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_BOOT_COMPLETED)函数；
- 会对所有注册到ServiceManager的system service，调用其onBootPhase()函数；
调用UserController.sendBootCompletedLocked()函数；

UserController类负责管理用户状态，如下：

finishUserBoot() // STATE_BOOTING --> STATE_RUNNING_LOCKED
finishUserUnlocking() // STATE_RUNNING_LOCKED --> STATE_RUNNING_UNLOCKING
finishUserUnlocked() // STATE_RUNNING_UNLOCKING --> STATE_RUNNING_UNLOCKED
stopSingleUserLocked() // STATE_RUNNING_XX --> STATE_STOPPING
finishUserStopping() // STATE_STOPPING --> STATE_SHUTDOWN

上述函数是依次被调用的关系：

UserController.sendBootCompletedLocked()调用finishUserBoot()；
finishUserBoot()会调用maybeUnlockUser()，进而调用到finishUserUnlocking()；
而finishUserUnlocking()会向mHandler发送SYSTEM_USER_UNLOCK_MSG消息；
ActivityManagerService负责处理SYSTEM_USER_UNLOCK_MSG消息，会调用finishUserUnlocked()函数；

而且，UserController类在不同阶段会发送不同广播：

UserController.finishUserBoot()会发送Intent.ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETED广播；
UserController.finishUserUnlocked()会发送Intent.ACTION_USER_UNLOCKED广播；
UserController.finishUserUnlockedCompleted()会发送Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED广播；

AMS与UserController的关系大致如下图所示：

OK，我们再回头看下FallbackHome，当收到ACTION_USER_UNLOCKED广播，它就会调用maybeFinish()方法去启动Launcher！

注意：UserController不是一个独立模块，它是ActivityManager的一部分！

疑问：怎么没看到用户解锁的处理过程？

扩展：使能InputDispatcher

上面提到的InputMonitor.setEventDispatchingLw()会通过InputManagerService.setInputDispatchMode()最终调用Native层的InputDispatcher::setInputDispatchMode()函数。

Native层的InputDispatcher::setInputDispatchMode()函数，它就设置两个flag变量：

mDispatchEnabled
mDispatchFrozen

可以在shell里通过dumpsys input | grep DispatchEnabled命令来查看此变量的值。

在InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked()函数分发Input事件时，会判断mDispatchEnabled和mDispatchFrozen这俩变量的值：

若mDispatchEnabled为true，则丢弃此次Input事件（dropReason 为 DROP_REASON_DISABLED）；
若mDispatchFrozen为true，则直接return；

后记：如何优化启动速度

引入Direct Boot Mode后，由于FallbackHome的原因，开机时间明显变长，如何优化？

以下内容摘录自Android7.0 DirectBoot阻塞开机分析：

Android 7.0新增了DirectBoot功能，AOSP中为实现该功能修改了开机代码流程，并且这部分流程并未根据设备是否支持DirectBoot做区分，只是流程上做了兼容，确保不支持DirectBoot的设备在这套流程下也能正常开机。

在这套流程下，用户解锁后才可进入非directBootAware应用，包括Launcher。

com.android.settings/.FallbackHome中判断用户解锁状态，已解锁才会Finish掉去启动Launcher，未解锁就等待ACTION_USER_UNLOCKED广播后再去启动Launcher。非DirectBoot模式下耗时4s就是在等待finishBooting后的系统广播ACTION_USER_UNLOCKED。

目前已从APP和PackageManagerService的角度尝试修改，在开机流程中绕过FallbackHome，但验证失败：
1）去除FallbackHome的android.intent.category.Home属性会导致停留在开机动画之后的界面。因为此时仍旧处于未解锁状态，且Launcher非directBootAware应用，PMS中的限制导致此时无法启动Launcher；
2）修改FallbackHome和Launcher的优先级仍旧先启动FallbackHome；
3）将Launcher标记为directBootAware应用会导致开机后Launcher crash。因为Launcher中的widget仍旧是非directBootAware的，此时仍旧无法启动，除非将widget相关的APP都标记为directBootAware；
4）PMS依赖手机当前的状态，需要user解锁才能正常查询。如果强制修改，不考虑DirectBoot和当前启动状态，即使当前user未解锁，依然可以查询符合条件的component，修改后会有无法开机的现象。因为Launcher不是directBootAware的，当前手机user尚未解锁，涉及存储相关的解锁也未进行。

开机绕过FallbackHome涉及的修改面很多，并非通过修改APP或PMS可以实现，还涉及存储区域解锁以及用户状态和ACTION_USER_UNLOCKED广播的修改，对AOSP开机流程改动较大，暂时尚未有较好的优化方案，欢迎大神指教。

参考链接

Support Direct Boot mode
Android 7.0: What is Direct Boot, and how will it improve your experience?
Android7.0 DirectBoot阻塞开机分析
Android N新特性 : Direct Boot Mode
Android Launcher 启动 Activity 的工作过程

Direct Boot Mode相关推荐

Android 7.0 ----- Direct Boot模式（AppClock）
本文针对闹钟应用对于此次Android 7.0增加DB模式所需要的应对方式. Direct Boot模式:设备已开机但用户尚未解锁设备时,Android 7.0 将在安全的"直接启动&quo ...
Anroid 7.0 Direct Boot研究
为了支持Dierect Boot模式,系统提供了两个存储数据的地方: 1.Credential encrypted storage,默认存储数据的地方,仅在用户解锁手机后可用. 2.Device en ...
SystemUI 状态栏增加移动数据开启图标
原生设计中,移动数据图标只有在网络活动(下载/上传)时,才显示相应的小白色三角图标,如果没有网络活动则没有任何显示.需要在不活动时也显示灰色的三角图标. 系统导航栏中常见信号图标包括:SIM卡信号(移 ...
Android10 SystemUI状态栏网络图标流程分析
Android 10 SystemUI网络图标刷新与显示涉及文件目录: android/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/syste ...
Android DirectBoot模式
DirectBoot(简称DB)是Android N新引入的一个特性,本质上是对数据访问做了限制.在用户开机但未解锁之前,应用只能访问这个安全区内的数据,从而保护用户隐私安全. Android N上把 ...
【IOS开发进阶系列】动画专题
1 CALayer IOS SDK详解之CALayer(一) http://doc.okbase.net/Hello_Hwc/archive/123447.html 1.1 基本概念 1.1.1 CA ...
207最新android书籍,《最强Android书架构大剖析》PDF(高清版)
目录关于本书 XIV 第1 章 Android 体系结构的变革之路 1 1.1 Android 系统版本的历史变迁 2 Froyo(冻酸奶) 3 Gingerbread(姜饼人) 3 Honeyco ...
Android--BroadcastReceiver
1.概念广播分为发广播和广播接收者,类似于广播发射器和收音机. 在整个Android开发中,主要研究的就是发广播和接收广播. 2.广播的分类从发广播的角度来说:分为系统广播和第三方广播从接收的顺 ...
Android 加密之文件加密（FBE）
一:加密简介: 加密是使用对称加密密钥对 Android 设备上的所有用户数据进行编码的过程.设备经过加密后,所有由用户创建的数据在存入磁盘之前都会自动加密,并且所有读取操作都会在将数据返回给调用进程 ...

Direct Boot Mode

Direct Boot Mode

简介

技术点

启动FallbackHome流程

ACTION_USER_UNLOCKED广播（EnableScreen流程）

扩展：使能InputDispatcher

后记：如何优化启动速度

参考链接

Direct Boot Mode相关推荐

最新文章

热门文章