抢红包软件背后的 Accessibility 服务及启动原理

Posted 2021-10-09 Jingle.zhang

前言

最近开发的一款设备使用到了Accessibility 功能，android 提供了Accessibility功能和服务帮助这些用户更加简单地操作设备。

需要实现AccessibilityService，AccessibilityService是一个系统服务，它运行在后台,并且能够收到由系统发出的一些事件,比如通知状态、view 的一些相关事件，指纹，touch 等。

界面中产生的任何变化都会由系统通知给 AccessibilityService。大家熟知的抢红包软件，Talkback 都是使用AccessibilityService 实现的。自动化测试等等，都是基于 Accessibility。

后面几篇文章，将慢慢揭开Accessibility的神秘的面纱。请大家多多关注。

AccessibilityService 是 Service 吗

简单例子这里面就不讲了，大家可以网上搜索下。

AndroidManifest.xml 配置如下

 <service
        android:name="XXX.Service"
        android:permission="android.permission.BIND_ACCESSIBILITY_SERVICE">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.accessibilityservice.AccessibilityService" />
        </intent-filter>
        <meta-data
            android:name="android.accessibilityservice"
            android:resource="@xml/accessible_service_config" />//对AccessibilityService 的配置文件
    </service>
</application>

AccessibilityService 写法就是 Service ，android:permission ，intent-filter 都是必要配置。

貌似还是 Service 那一套，但又不仅限于此，后面的内容可以发现它是不一般的 Servcie。

AccessibilityService 如何启动的

虽作为 Servcie，App 本身并没有启动和停止它，完全由系统调度，这是第一个不一样的地方。

在 AOSP 中类似的由系统调度的 App Service 有很多，比如 JobService、AutoFillService、NotificationAssistantService 等

下面将将具体解答这两个问题：

1. 谁启动和停止 AccessibilityService ?
2. 设备重启了，AccessbilityService 也会启动吗，不会被kill吗？

1. 谁启动了 AccessibilityService

安装AccessibilityService 的应用，会出现在设置-无障碍-应用列表中，选择打开，应用中的AccessibilityService 就启动。

代码上，设置应用 会将AccessibilityService 的 ComponentName 信息 存入 Settings.Secure.ENABLED_ACCESSIBILITY_SERVICES

AccessibilityManagerService 系统服务将监听该 Map 的变化，启动或者关闭相应 ComponentName 的 AccessibilityService。

流程如下：

1. 监听 Settings.Secure.ENABLED_ACCESSIBILITY_SERVICES
2. 更新 AccessibilityUserState
3. 遍历 mEnableServices ，如果没有bind 则调用 bindService 启动它

2、重启会AccessbilityService 会启动吗，不会被kill？

AccessibilityManagerService 是 SystemService 进程，开机自启动，所以 AccessbilityService 的开机启动就简单了，源码是监听 unlock 广播，

bindService 则使用 Context.BIND_FOREGROUND_SERVICE_WHILE_AWAKE FLAG 来启动前台级别的 service，所以不会被Kill。

frameworks/baseservices/accessibility/java/com/android/server/accessibility/AccessibilityServiceConnection.java
public void bindLocked() {
    AccessibilityUserState userState = mUserStateWeakReference.get();
    if (userState == null) return;
    final long identity = Binder.clearCallingIdentity();
    try {
        int flags = Context.BIND_AUTO_CREATE
                | Context.BIND_FOREGROUND_SERVICE_WHILE_AWAKE  //前台service，所以不会被Kill
                | Context.BIND_ALLOW_BACKGROUND_ACTIVITY_STARTS
                | Context.BIND_INCLUDE_CAPABILITIES;
        if (userState.getBindInstantServiceAllowedLocked()) {
            flags |= Context.BIND_ALLOW_INSTANT;
        }
        if (mService == null && mContext.bindServiceAsUser(
                mIntent, this, flags, new UserHandle(userState.mUserId))) {
            userState.getBindingServicesLocked().add(mComponentName);
        }
    } finally {
        Binder.restoreCallingIdentity(identity);
    }
    mActivityTaskManagerService.setAllowAppSwitches(mComponentName.flattenToString(),
            mAccessibilityServiceInfo.getResolveInfo().serviceInfo.applicationInfo.uid,
            userState.mUserId);
}

注意：开发中遇到过一种情况 AccessibilityService 不会启动，设置 App 中会显示无法运行。点按可查看相关信息的提示，这题由于 AccessibilityService 所在的 App 发生了 crash，而 crash 信息会记录在AccessibilityUserState中，不再自动 bind。

以上流程AccessibilityManagerService 与 应用中AccessibilityService通信，

AccessibilityService 和 AccessibilityManagerService 的关系

分析完以上流程，可以看到

• AccessibilityManagerService 充当了 client
• AccessibilityService 则是 service

所以调用过程的本质上是AccessibilityManagerService -> AccessibilityService。

可能有朋友会有疑惑：AccessibilityService 虽然本质上是 Service ，但分明又提供了 onServiceConnected 的方法，那它到底属于 client 还是 service？

从以上时序图可以看出，AccessibilityManagerService 绑定 AccessibilityService 成功后，会立即调用 IAccessibilityServiceClient#init()。

init() 的目的很简单：将 AccessibilityManagerService 侧的 IAccessibilityServiceConnection 接口回调回来，可以方便AccessibilityService 反过来调用 AccessibilityManagerService。回调过来的接口正常的话会调用上述提供的 onServiceConnected()。

简言之，这个 onServiceConnected() 指的是 AccessibilityManagerService 的 IAccessibilityServiceConnection 服务准备好了。

public abstract class AccessibilityService extends Service {
    ...
    public static class IAccessibilityServiceClientWrapper extends IAccessibilityServiceClient.Stub
            implements HandlerCaller.Callback {
        ...
        public void init(IAccessibilityServiceConnection connection, int connectionId,
                IBinder windowToken) {
            // Binder 线程切换到 Main 线程
            // 传递 id 和 AccessibilityManagerService 返回的 connection 接口
            Message message = mCaller.obtainMessageIOO(DO_INIT, connectionId,
                    connection, windowToken);
            mCaller.sendMessage(message);
        }
        ...

        @Override
        public void executeMessage(Message message) {
            switch (message.what) {
                ...
                case DO_INIT: {
                    mConnectionId = message.arg1;
                    SomeArgs args = (SomeArgs) message.obj;
                    IAccessibilityServiceConnection connection =
                            (IAccessibilityServiceConnection) args.arg1;
                    IBinder windowToken = (IBinder) args.arg2;
                    args.recycle();
                    // 如果系统返回的 connection 没有问题
                    // 回调 AccessibilityService 自己的初始化
                    // 并回调提供的 onServiceConnected()
                    if (connection != null) {
                        AccessibilityInteractionClient.getInstance().addConnection(mConnectionId,
                                connection);
                        mCallback.init(mConnectionId, windowToken);
                        mCallback.onServiceConnected();
                    } else {
                        AccessibilityInteractionClient.getInstance().removeConnection(
                                mConnectionId);
                        mConnectionId = AccessibilityInteractionClient.NO_ID;
                        AccessibilityInteractionClient.getInstance().clearCache();
                        mCallback.init(AccessibilityInteractionClient.NO_ID, null);
                    }
                    return;
                    ...
                }
            }
        }
    }
}

所以说：AccessibilityService 这种特殊的 Service，既是供 AccessibilityManagerService 传递无障碍事件的 service，同时又是会反向调用 AccessibilityManagerService 的 client。

那 AccessibilityService 什么时候需要反向调用 AccessibilityManagerService 呢？

其实这种的场景很多，这构成了 AccessibilityService 功能的重要部分，包括：

• 动态更新 Accessibility 的配置（serServiceInfo()）
• 发出具体的手势（dispatchGesture()）
• 发出截图的请求（takeScreenshot()）
• 发出屏幕缩放的请求（setMagnificationScaleAndCenter()）
• 等等

下面提及的 Accessibility 配置的动态更新正是这个场景之一！

Accessibility 配置的加载

AccessibilityService 支持很多配置，但是很多配置在实际开发中都是用不到的。配置的方式有静态和动态两种。

• 静态配置（更为推荐）
  就像文章开头在 meta-data 里配置信息

• 动态配置
  运行中调用 serServiceInfo() 根据需要动态更新配置

从上图可以看出，

• 静态配置：AccessibilityManagerService 通过 PackageManager 获取 xml 的配置信息，就转化为 AccessibilityServiceInfo，AccessibilityServiceInfo 保存在 System Server进程

• 动态配置：app 使用 IAccessbilityServiceConnection 接口作为桥梁，去调用 System Server ，设置 AccessibilityServiceInfo

具体配置的内容，这里就不多讲了，整个Accessibility 的内容是很庞大的，所以相关配置也比较多。后面文章会结合功能跟大家分享，这样也更容易懂，这里就跟大家卖个关子吧。

AccessibilityService 的调试

上面说过开启的 AccessibilityService 会存在 Settings.Secure.ENABLED_ACCESSIBILITY_SERVICES 中，通过相应的 adb 命令可以实时打印这些信息，高效调试。

adb shell settings get secure enabled_accessibility_services

可以读当然也可以写，免去了到 Settings App 里手动打开：

adb shell settings put secure enabled_accessibility_services <com.example.xxx/.xxxService>

注意：参数是所有打开的 Service 列表，新写入的 Service 名称要在已有的 Service 后面追加，用:隔开。不然会清除其他 开启的Servcie。

adb shell settings put secure enabled_accessibility_services <xxx/.xxxService:xxx/.xxxService:xxx/.xxxService>

除了查看开启，同时还有个命令可以观察 AccessibilityService 的 bound 、unbound 和 crash 等详细信息。

adb shell dumpsys accessibility

总结

本次主要分享了AccessibilityService 是如何启动， AccessibilityService 如何与SystemServer 中 AccessibilityManagerService 如何相互调用。

大概关系如图所示：

总结如下：

• AccessibityManagerService 创建和管理 AccessibilityServiceConnection
• AccessibilityServiceConnection 与 App 中的 AccessibilityService 一 一对应
• AccessibilityService 将 IAccessibilityServiceClient 接口暴露给 AccessibityManagerService 调度
• AccessibityManagerService 将 IAccessibilityServiceConnection 接口传递给 AccessibilityService 回调

再次梳理下 AccessibilityService 的特点：

1. 由 AccessibityManagerService bind 和 unbind
2. 设备重启会自行启动
3. 拥有前台 Service 的 Flag，优先级高不会被 kill 掉
4. 接受 AccessibityManagerService 的调度，同时会反向调用，既是 service 又是 client