Android 车载应用开发指南 - CarService 详解（下）
车载应用正在改变人们的出行体验。从导航到娱乐、从安全到信息服务，车载应用的开发已成为汽车智能化发展的重要组成部分。而对于开发者来说，如何将自己的应用程序无缝集成到车载系统中，利用汽车的硬件和服务能力，是一个极具挑战性的话题
那么，在Android平台上开发车载应用时，CarService究竟扮演了什么样的角色？它的功能和使用方法有哪些关键点？
随着车联网技术的普及，车载应用的种类和功能也在迅速增加，从简单的导航和音乐播放，到智能语音助手、驾驶行为分析等多样化的服务。CarService作为Android车载应用开发的基础组件，为开发者提供了与车辆深度交互的能力。在未来，车载应用的智能化、个性化将进一步提升驾驶体验，并成为汽车产品竞争的重要元素。
03 CarService 实现原理
想要弄清楚CarService实现方式，首先需要搞明白CarService的启动流程。
CarService 启动流程主要分为以下四个步骤：
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SystemServer 启动 CarServiceHelperService 服务
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在调用 startService() 后，CarServiceHelperService 的onStart() 方法通过 bindService 的方式启动 CarService（一个系统级别的 APK，位于 system/priv-app）
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启动 CarService 后首先调用 onCreate()，创建 ICarImpl 对象并初始化，在此时创建了一系列 Car 相关的核心服务，并遍历 init 初始化
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然后调用 onBind 将该 ICarImpl 对象返回给CarServiceHelperService，CarServiceHelperService 在内部的一个 Binder 对象 ICarServiceHelperImpl传递给 CarService，建立双向跨进程
3.1 启动 CarServiceHelperService 服务
SystemServer会在startOtherServices()方法中让SystemServiceManager先通过反射的形式创建出StartCarServiceHelperService对象。
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源码路径：frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {...// 仅在 automotive 中启动if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_AUTOMOTIVE)) {t.traceBegin("StartCarServiceHelperService");final SystemService cshs = mSystemServiceManager.startService(CAR_SERVICE_HELPER_SERVICE_CLASS);if (cshs instanceof Dumpable) {mDumper.addDumpable((Dumpable) cshs);}if (cshs instanceof DevicePolicySafetyChecker) {dpms.setDevicePolicySafetyChecker((DevicePolicySafetyChecker) cshs);}t.traceEnd();}...}
然后在SystemServiceManager中调用StartCarServiceHelperService的onStart()方法。
CarServiceHelperService是CarService的 SystemService 端的配套服务。
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源码路径：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java
public SystemService startService(String className) {final Class<SystemService> serviceClass = loadClassFromLoader(className,this.getClass().getClassLoader());return startService(serviceClass);}public void startService(@NonNull final SystemService service) {// Register it.mServices.add(service);long time = SystemClock.elapsedRealtime();try {service.onStart();} catch (RuntimeException ex) {throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName()+ ": onStart threw an exception", ex);}warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart");}
3.2 绑定 CarService 服务
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源码路径：frameworks/opt/car/services/src/com/android/internal/car/CarServiceHelperService.java
private static final String CAR_SERVICE_INTERFACE = "android.car.ICar";@Overridepublic void onStart() {EventLog.writeEvent(EventLogTags.CAR_HELPER_START);IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_REBOOT);filter.addAction(Intent.ACTION_SHUTDOWN);mContext.registerReceiverForAllUsers(mShutdownEventReceiver, filter, null, null);mCarWatchdogDaemonHelper.addOnConnectionChangeListener(mConnectionListener);mCarWatchdogDaemonHelper.connect();Intent intent = new Intent();intent.setPackage("com.android.car"); // 绑定包名，设置广播仅对该包有效intent.setAction(CAR_SERVICE_INTERFACE); // 绑定 action，表明想要启动能够响应设置的这个 action 的活动，并在清单文件 AndroidManifest.xml 中设置 action 属性// 绑定后回调if (!mContext.bindServiceAsUser(intent, mCarServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE,mHandler, UserHandle.SYSTEM)) {Slogf.wtf(TAG, "cannot start car service");}loadNativeLibrary();}
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源码路径：packages/services/Car/service/AndroidManifest.xml
sharedUserId 是系统级别的，类似 SystemUI，它编译出来同样是一个 APK 文件
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设备文件路径：/system/priv-app/CarService/CarService.apk
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:androidprv="http://schemas.android.com/apk/prv/res/android"package="com.android.car"coreApp="true"android:sharedUserId="android.uid.system">......<application android:label="@string/app_title"android:directBootAware="true"android:allowBackup="false"android:persistent="true"><service android:name=".CarService"android:singleUser="true"android:exported="true"><intent-filter><action android:name="android.car.ICar"/></intent-filter></service>......</application>
3.3 CarService 初始化
CarService进入启动时序后，会在onCreate()方法中进行一系列自身的初始化操作，步骤如下：
1）通过 HIDL 接口获取到 HAL 层的 IHwBinder 对象IVehicle，与 AIDL 的用法类似，必须持有 IHwBinder 对象我们才可以与 Vehicle HAL 层进行通信。
2）创建 ICarImpl 对象，并调用init方法，它就是ICar.aidl接口的实现类，我们需要通过它才能拿到其他的 Service 的 IBinder 对象。
3）将ICar.aidl的实现类添加到 ServiceManager 中。
4）设定 SystemProperty，将CarService设定为创建完成状态，只有包含CarService在内的所有的核心 Service 都完成初始化，才能结束开机动画并发送开机广播。
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源码路径：packages/services/Car/service/src/com/android/car/CarService.java
@Overridepublic void onCreate() {LimitedTimingsTraceLog initTiming = new LimitedTimingsTraceLog(CAR_SERVICE_INIT_TIMING_TAG,Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, CAR_SERVICE_INIT_TIMING_MIN_DURATION_MS);initTiming.traceBegin("CarService.onCreate");initTiming.traceBegin("getVehicle");// 获取 hal 层的 Vehicle servicemVehicle = getVehicle();initTiming.traceEnd();...//创建 ICarImpl 实例mICarImpl = new ICarImpl(this,mVehicle,SystemInterface.Builder.defaultSystemInterface(this).build(),mVehicleInterfaceName);//然后调用 ICarImpl 的 init 初始化方法mICarImpl.init();linkToDeath(mVehicle, mVehicleDeathRecipient);//将该 service 注册到 ServiceManagerServiceManager.addService("car_service", mICarImpl);//设置 boot.car_service_created 属性SystemProperties.set("boot.car_service_created", "1");super.onCreate();initTiming.traceEnd(); // "CarService.onCreate"}@Nullableprivate static IVehicle getVehicle() {final String instanceName = SystemProperties.get("ro.vehicle.hal", "default");try {//该 service 启动文件 hardware/interfaces/automotive/vehicle/2.0/default/android.hardware.automotive.vehicle@2.0-service.rcreturn android.hardware.automotive.vehicle.V2_0.IVehicle.getService(instanceName);} catch (RemoteException e) {Slog.e(CarLog.TAG_SERVICE, "Failed to get IVehicle/" + instanceName + " service", e);} catch (NoSuchElementException e) {Slog.e(CarLog.TAG_SERVICE, "IVehicle/" + instanceName + " service not registered yet");}return null;}
接着再看ICarImpl的实现，如下所示：
1）创建各个核心服务对象
2）把服务对象缓存到 CarLocalServices 中，这里主要是为了方便 Service 之间的相互访问
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源码路径：
/packages/services/Car/service/src/com/android/car/ICarImpl.java
@VisibleForTestingICarImpl(Context serviceContext, IVehicle vehicle, SystemInterface systemInterface,String vehicleInterfaceName,@Nullable CarUserService carUserService,@Nullable CarWatchdogService carWatchdogService,@Nullable ICarPowerPolicySystemNotification powerPolicyDaemon) {...mContext = serviceContext;mSystemInterface = systemInterface;CarLocalServices.addService(SystemInterface.class, mSystemInterface);//创建 VehicleHal 对象mHal = constructWithTrace(t, VehicleHal.class,() -> new VehicleHal(serviceContext, vehicle));...// 创建核心服务对象，并缓存到 CarLocalServicesmCarPropertyService = constructWithTrace(t, CarPropertyService.class, () -> new CarPropertyService(serviceContext, mHal.getPropertyHal()));mCarDrivingStateService = constructWithTrace(t, CarDrivingStateService.class,() -> new CarDrivingStateService(serviceContext, mCarPropertyService));mCarUXRestrictionsService = constructWithTrace(t, CarUxRestrictionsManagerService.class, () -> new CarUxRestrictionsManagerService(serviceContext, mCarDrivingStateService, mCarPropertyService));...// 将创建的服务对象依次添加到一个 list 中保存起来List<CarServiceBase> allServices = new ArrayList<>();allServices.add(mFeatureController);allServices.add(mCarUXRestrictionsService); // mCarUserService depends on itallServices.add(mCarUserService);allServices.add(mSystemActivityMonitoringService);allServices.add(mCarPowerManagementService);allServices.add(mCarPropertyService);allServices.add(mCarDrivingStateService);allServices.add(mCarOccupantZoneService);addServiceIfNonNull(allServices, mOccupantAwarenessService);allServices.add(mCarPackageManagerService);allServices.add(mCarInputService);allServices.add(mGarageModeService);...}@MainThreadvoid init() {LimitedTimingsTraceLog t = new LimitedTimingsTraceLog(CAR_SERVICE_INIT_TIMING_TAG,Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, CAR_SERVICE_INIT_TIMING_MIN_DURATION_MS);t.traceBegin("ICarImpl.init");t.traceBegin("VHAL.init");mHal.init();t.traceEnd();t.traceBegin("CarService.initAllServices");//启动的所有服务遍历调用 init 初始化（各个都继承了 CarServiceBase）for (CarServiceBase service : mAllServices) {t.traceBegin(service.getClass().getSimpleName());service.init();t.traceEnd();}t.traceEnd(); // "CarService.initAllServices"t.traceEnd(); // "ICarImpl.init"}
然后将上面 onCreate() 创建的 mICarImpl 对象返回：
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onBind() 回调方法会继续传递通过 bindService() 传递来的 intent 对象（即上面的bindServiceAsUser方法）
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onUnbind() 会处理传递给 unbindService() 的 intent 对象。如果 service 允许绑定，onBind() 会返回客户端与服务互相联系的通信句柄
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源码路径：
/packages/services/Car/service/src/com/android/car/CarService.java
@Overridepublic IBinder onBind(Intent intent) {return mICarImpl;}
所以此处的 mICarImpl 会作为 IBinder 返回给CarServiceHelperService.java - bindServiceAsUser方法中的参数 mCarServiceConnection（回调）
3.4 回调 ServiceConnection
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ICarImpl 初始化完毕，会作为 IBinder 返回给CarServiceHelperService.java - bindServiceAsUser方法中绑定此服务的 mCarServiceConnection（回调）
mCarServiceConnection 初始化如下：
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其中返回的 ICarImpl 被保存在了 CarServiceHelperService 的 mCarService
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mCarService.transact 跨进程通信，调用 ICar.aidl 中定义的第一个方法 setCarServiceHelper
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源码路径：
/frameworks/opt/car/services/src/com/android/internal/car/CarServiceHelperService.java
private static final String CAR_SERVICE_INTERFACE = "android.car.ICar";private IBinder mCarService;private final ICarServiceHelperImpl mHelper = new ICarServiceHelperImpl();private final ServiceConnection mCarServiceConnection = new ServiceConnection() {@Overridepublic void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {if (DBG) {Slogf.d(TAG, "onServiceConnected: %s", iBinder);}handleCarServiceConnection(iBinder);}@Overridepublic void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {handleCarServiceCrash();}};@VisibleForTestingvoid handleCarServiceConnection(IBinder iBinder) {synchronized (mLock) {if (mCarServiceBinder == iBinder) {return; // already connected.}Slogf.i(TAG, "car service binder changed, was %s new: %s", mCarServiceBinder, iBinder);//1. 返回的 ICarImpl 被保存在了 CarServiceHelperService 的 mCarServiceBindermCarServiceBinder = iBinder;Slogf.i(TAG, "**CarService connected**");}sendSetSystemServerConnectionsCall();...}private void sendSetSystemServerConnectionsCall() {Parcel data = Parcel.obtain();data.writeInterfaceToken(CAR_SERVICE_INTERFACE);data.writeStrongBinder(mHelper.asBinder());//将 ICarServiceHelperImpl 类型的对象作为数据跨进程传递data.writeStrongBinder(mCarServiceConnectedCallback.asBinder());IBinder binder;synchronized (mLock) {binder = mCarServiceBinder;}int code = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION;try {//2. 跨进程传输//对端是 mCarService 即 ICarImpl，调用 binder 的 transact 进行跨进程通信//其 code 代表需要调用的对端方法，data 为携带的传输数据//FIRST_CALL_TRANSACTION = 0x00000001，即调用对端 ICar.aidl 中定义的第一个方法 setCarServiceHelperif (VERBOSE) Slogf.v(TAG, "calling one-way binder transaction with code %d", code);// oneway void setSystemServerConnections(in IBinder helper, in IBinder receiver) = 0;binder.transact(code, data, null, Binder.FLAG_ONEWAY);if (VERBOSE) Slogf.v(TAG, "finished one-way binder transaction with code %d", code);}...}
跨进程 setSystemServerConnections
@Overridepublic void setSystemServerConnections(IBinder helper, IBinder receiver) {Bundle bundle;try {EventLog.writeEvent(EventLogTags.CAR_SERVICE_SET_CAR_SERVICE_HELPER,Binder.getCallingPid());assertCallingFromSystemProcess();//将 ICarServiceHelper 的代理端保存在 ICarImpl 内部 mICarServiceHelperICarServiceHelper carServiceHelper = ICarServiceHelper.Stub.asInterface(helper);synchronized (mLock) {mICarServiceHelper = carServiceHelper;}//同时也传给了 SystemInterface//此时他们有能力跨进程访问 CarServiceHelperServicemSystemInterface.setCarServiceHelper(carServiceHelper);mCarOccupantZoneService.setCarServiceHelper(carServiceHelper);mCarUserService.setCarServiceHelper(carServiceHelper);...}
3.5 小结
CarService的启动时序如下所示：
04 总结
本文讲解了CarService的总体结构、使用方法及启动流程。
CarService中实现的功能非常庞大，可以说相比传统手机端的 Android 系统，AAOS 中独特且最重要的部分都在 Framework 的CarService中。
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首先 CarService 是一个系统级别的服务 APK，类似 SystemUI，其在开机时由 SystemServer 通过 CarServiceHelperService 启动。
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CarServiceHelperService 通过绑定服务的方式启动 CarService，启动之后创建了一个 Binder 对象 ICarImpl，并通过 onBind 返回给 system_server 进程。
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ICarImpl 构造方法中创建了一系列和汽车相关的核心服务，并依次启动这些服务即调用各自 init 方法。ICarImpl 返回给 CarServiceHelperService 之后，CarServiceHelperService 也将其内部的一个 Binder 对象（ICarServiceHelperImpl）传递到了 CarService 进程，自此 CarService 和 system_server 两个进程建立了双向 Binder 通信。
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ICarImpl 返回给 CarServiceHelperService 之后，CarServiceHelperService 也将其内部的一个 Binder 对象（ICarServiceHelperImpl）传递到了 CarService 进程，自此 CarService 和 system_server 两个进程建立了双向 Binder 通信。
CarService为Android车载应用开发者提供了一个强大而灵活的平台，让应用程序能够充分利用汽车的硬件和服务能力，打造更加智能化和便捷的驾驶体验。掌握CarService的使用，是车载应用开发中的重要一环，也是实现车载生态系统中创新应用的关键。
“在车载应用的世界里，技术的每一次进步，都是为了让行驶的每一公里更加安全、便捷和愉悦。”
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