Android系統(tǒng)中，鬧鐘和定時喚醒功能都是由AlarmManagerService控制并管理的。我們所熟悉的RTC鬧鐘都和它有很大的關(guān)系。為了便于稱呼，把這個service稱為ALMS(為了和 ActivityManagerService區(qū)別)。

Alarm與系統(tǒng)中其他服務(wù)一樣，都是客戶端/服務(wù)端模型，AlarmManager向上層提供調(diào)用的接口，具體功能實現(xiàn)在AlarmManagerService中，Alarm實現(xiàn)代碼主要是在管理邏輯鬧鐘上，它把鬧鐘分為幾大類分別記錄再不同的列表中，然后在ALMS中開啟一個專門的線程AlarmThread來循環(huán)的等待鬧鐘的出發(fā)，一旦時間到了，就會回調(diào)邏輯鬧鐘的動作，并發(fā)送給應(yīng)用處理。

2.AlarmManager

AlarmManagerService是服務(wù)端的代碼，向外提供具體接口代碼，是AlarmManager，通過aidl機制，IAlarmManager來調(diào)用到AlarmManagerService，IAlarmManager。其定義位于frameworks\base\core\java\android\app\IAlarmManager.aidl腳本中，定義截選如下：

interface IAlarmManager {

    void set(int type, long triggerAtTime, in PendingIntent operation);//在規(guī)定的時間精確的執(zhí)行鬧鐘，這個函數(shù)應(yīng)該是鬧鐘執(zhí)行精度比較高

    void setRepeating(int type, long triggerAtTime, long interval, in PendingIntent operation);//該方法用于設(shè)置重復鬧鐘，第一個參數(shù)表示鬧鐘類型，第二個參數(shù)表示觸發(fā)這個鬧鐘要等待的時間，第三個參數(shù)表示鬧鐘兩次執(zhí)行的間隔時間，第三個參數(shù)表示鬧鐘響應(yīng)動作。

    void setInexactRepeating(int type, long triggerAtTime, long interval, in PendingIntent operation);//設(shè)置一個重復鬧鐘的不精確版本，它相對而言更節(jié)能一些，因為系統(tǒng)可能會將幾個差不多的鬧鐘合并為一個來執(zhí)行，減少設(shè)備的喚醒次數(shù)。由于不是精確版，所以這里的intervaMills

會略有不同

參數(shù):intervalMillis: NTERVAL_FIFTEEN_MINUTES 

INTERVAL_HALF_HOUR

INTERVAL_HOUR

INTERVAL_HALF_DAY

INTERVAL_DAY

    void setTime(long millis);//設(shè)置系統(tǒng)時間

    void setTimeZone(String zone);//設(shè)置系統(tǒng)的默認時區(qū)。需要android. Permission. SET_TIME_ZONE權(quán)限。

    void remove(in PendingIntent operation);//刪除一個Alarm

}

在應(yīng)用需要使用Alarm服務(wù)時，會通過ServiceManager去獲取Alarm服務(wù)，在一般情況下，service的使用者會通過Service Manager Service接口，先拿到它感興趣的service對應(yīng)的代理I接口，然后再調(diào)用I接口的成員函數(shù)向service發(fā)出請求。所以按理說，我們也應(yīng)該先 拿到一個IAlarmManager接口，然后再使用它?？墒?，對Alarm Manager Service來說，情況略有不同，其最常見的調(diào)用方式如下：

manager = (AlarmManager)context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

其中，getSystemService()返回的不再是IAlarmManager接口，而是AlarmManager對象。我們參考AlarmManager.java文件，可以看到AlarmManager類中聚合了一個IAlarmManager接口：

private final IAlarmManager mService;

也就是說在執(zhí)行實際動作時，AlarmManager只不過是把外界的請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部聚合的IAlarmManager接口而已。

  另外，AlarmManager類中會以不同的公共常量來表示多種不同的邏輯鬧鐘，在Android 4.0的原生代碼中有4種邏輯鬧鐘：

1） RTC_WAKEUP

2） RTC

3） ELAPSED_REALTIME_WAKEUP

4） ELAPSED_REALTIME

應(yīng)用通過調(diào)用AlarmManager對象的成員函數(shù)，可以傳遞到AlarmManagerService，并由它進行實際的處理。

3.AlarmManagerService

ALMS主要工作是在AlarmManagerService中，這個類繼承于IAlarmManager.Stub，所以它是一個Binder實體，，所以主要代碼都是在AlarmManagerService重視先的，當Alarm被設(shè)置之后，會被存入mPendingNonWakeupAlarms的一個Alarm的列表中，

3.1.AlarmManagerService的啟動

1.ALMS的是一個系統(tǒng)級服務(wù)，啟動過程是在SystemServer.java中的StartOtherService中調(diào)用到SystemManagerService的startService方法啟動服務(wù)。

2.startService方法中，先調(diào)用到服務(wù)類的構(gòu)造函數(shù)完成初始化，然后調(diào)用到服務(wù)類的onstart方法啟動。

3.onStart方法中申請PowerManager的PARTIAL_WAKE_LOCK鎖，初始化mTimeTickSender，（一個PendingIntent，發(fā)送時間改變的廣播，每到整分鐘發(fā)送一次），初始化的mDateChangeSender（一個PendingIntent，發(fā)送日期改變的廣播，每天發(fā)送一次），創(chuàng)建ClockReceiver對象，來處理時間和日期改變的廣播事件。

4.最后在onStart中將ALMS注冊到Binder服務(wù)端。

3.2邏輯鬧鐘

Alarm是AlarmManagerService的一個內(nèi)部類Alarm，所有應(yīng)用在設(shè)置Alarm的時候，都會在setImplLocked函數(shù)中將Alarm格式化為內(nèi)部類Alarm的格式，定義截選如下：

    private static class Alarm {

    public int type;

    public int count;

    public long when;

    public long repeatInterval;

    public PendingIntent operation;

    public int uid;

    public int pid;

其中記錄了邏輯鬧鐘的一些關(guān)鍵信息。 

type域：記錄著邏輯鬧鐘的鬧鐘類型，比如RTC_WAKEUP、ELAPSED_REALTIME_WAKEUP等；

count域：是個輔助域，它和repeatInterval域一起工作。當repeatInterval大于0時，這個域可被用于計算下一次重復激發(fā)alarm的時間。

when域：記錄鬧鐘的激發(fā)時間。這個域和type域相關(guān)，詳細情況見后文；

repeatInterval域：表示重復激發(fā)鬧鐘的時間間隔，如果鬧鐘只需激發(fā)一次，則此域為0，如果鬧鐘需要重復激發(fā)，此域為以毫秒為單位的時間間隔；

operation域：記錄鬧鐘激發(fā)時應(yīng)該執(zhí)行的動作，詳細情況見后文；

uid域：記錄設(shè)置鬧鐘的進程的uid；

pid域：記錄設(shè)置鬧鐘的進程的pid。

3.2設(shè)置Alarm

外界應(yīng)用設(shè)置Alarm的函數(shù)是set()：

  public void set(int type, long triggerAtTime, PendingIntent operation)

type：表示要設(shè)置的alarm類型。如前文所述，有4個alarm類型。 

triggerAtTime：表示alarm“理應(yīng)激發(fā)”的時間。 

operation：指明了alarm鬧鈴激發(fā)時需要執(zhí)行的動作，比如執(zhí)行某種廣播通告。

一般是應(yīng)用調(diào)用AlarmManager的set方法，然后通過AlarmManagerService中去設(shè)置一個Alarm請求，并且在請求中注明了到達的時間以及要執(zhí)行的動作，由于等待執(zhí)行的動作一般不會馬上執(zhí)行，所以用PendingIntent形式，去發(fā)送一個廣播或者Activity，當?shù)竭_時間時間之后，應(yīng)用受到來自Alarm的PendingIntent的廣播，會執(zhí)行PendingIntent中包含的動作。

3.3重復性的Alarm

另一個設(shè)置alarm的函數(shù)是setRepeating()：

    public 

    void setRepeating(int type, 

    long triggerAtTime, long interval,PendingIntent operation)

其參數(shù)基本上和set()函數(shù)差不多，只是多了一個“時間間隔”參數(shù)。事實上，在Alarm Manager Service一側(cè)，set()函數(shù)內(nèi)部也是在調(diào)用setRepeating()的，只不過會把interval設(shè)成了0。同樣調(diào)到setImpl中。在rescheduleKernelAlarmsLocked();會調(diào)用setLocked() ，setLocked會調(diào)用到native中的set方法，

重新設(shè)置“實體鬧鐘”的激發(fā)時間。這個函數(shù)內(nèi)部會調(diào)用ioctl()和底層打交道。具體代碼可參考：

frameworks/base/services/jni/com_android_server_AlarmManagerService.cpp文件：

  static void android_server_AlarmManagerService_set(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd, 

jint type, jlong seconds, jlong nanoseconds)

{

    struct timespec ts;

    ts.tv_sec = seconds;

    ts.tv_nsec = nanoseconds;

    int result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_SET(type), &ts);

    if (result < 0)

    {

        ALOGE("Unable to set alarm to %lld.%09lld: %s\n", seconds, nanoseconds, strerror(errno));

    }

}

 我們知道，PendingIntent只是frameworks一層的概念，和底層驅(qū)動是沒有關(guān)系的。所以向底層設(shè)置alarm時只需要type信息以及激發(fā)時間信息就可以了。

3.4 AlarmBatches分析

Alarm默認為非精準模式，除非顯示指定采用精準模式。在非精準模式下，Alarm是批量提醒的，每個alarm根據(jù)其觸發(fā)時間和最大觸發(fā)時間的不同會被加入到不同的batch中，每個Batch都是一個開始時間和結(jié)束時間，在開始和結(jié)束之間的Alarm都會被存在該batch中，所以同一個batch中有不同alarm，但是同一個batch中的Alarm是同時發(fā)生的，這樣雖然無法實現(xiàn)精準鬧鐘，但是官方的解釋是批量處理可以減少設(shè)備被喚醒次數(shù)以及，降低功耗；其關(guān)系示意圖如下:

不過針對精準鬧鐘，官方預留的方法是setExact和setWindow，二者都是通過將時間窗口定義為0來實現(xiàn)精準鬧鐘的，因為時間窗口為0，意味著觸發(fā)時間和最大觸發(fā)時間是一樣的，因為典型的情況下：最大觸發(fā)時間= 觸發(fā)時間 + 窗口時間。同時所有的batch是按開始時間升序排列的，在一個batch內(nèi)部，不同的鬧鐘也是按觸發(fā)時間升序排列的，所以鬧鐘的喚醒順序是按照 batch的排序依次觸發(fā)的，而同一個batch中的alarm是同時觸發(fā)的。

在第三方應(yīng)用通過setImpl來設(shè)置Alarm時候，僅僅是將這個alarm加入到某個batch中，

在AlarmManagerService中創(chuàng)建了一個Batch列表，專門存儲batch，batch中再存儲Alarm，系統(tǒng)中新創(chuàng)建一個線程AlarmThread去遍歷該列表，如果發(fā)現(xiàn)出發(fā)時間到了，就將其取出來，執(zhí)行該Alarm，此流程在后文詳細分析

4.AlarmThread和Alarm的激發(fā)

AlarmManagerService在啟動的時候就創(chuàng)建了一個線程waitThread并直接啟動它，在onStart()函數(shù)中：

     mNativeData = init();

…...

            AlarmThread waitThread = new AlarmThread();

            waitThread.start();

在onStart函數(shù)之初就回調(diào)用一個init()函數(shù)，這個函數(shù)是一個native函數(shù)，內(nèi)部會打開Alarm驅(qū)動，并返回驅(qū)動文件句柄，只要能夠順利打開Alarm驅(qū)動，ALMS就可以啟動waitThread線程，

AlarmThread本身是AlarmManagerService中繼承Thread的內(nèi)部類：

其AlarmThread線程run方法中是一個while(true)死循環(huán)

其流程如下：

4.1 waitforAlarm()

waitForAlarm()函數(shù)是一個native層的函數(shù)，它使用來等待底層alarm激發(fā)動作的。觸發(fā)Alarm的重要值存在result中傳給上層， 上層利用這個result來遍歷Alarm列表。

4.2 triggerAlarmsLocked()

一旦等到底層驅(qū)動的激發(fā)動作，AlarmThread會開始遍歷相應(yīng)的邏輯鬧鐘列表，AlarmThread先創(chuàng)建一個臨時的數(shù)組列表triggerList，然后根據(jù)result的值對相應(yīng)的alarm數(shù)組列表調(diào)triggerAlarmsLocked()，一旦發(fā)現(xiàn)alarm數(shù)組列表中有某個alarm符合激發(fā)條件，就把它移到triggerList中。這 樣，4條alarm數(shù)組列表中需要激發(fā)的alarm就匯總到triggerList數(shù)組列表中了。

在deliverAlarmsLocked函數(shù)中遍歷到Alarm的triggerList，每遍歷到一個Alarm，就執(zhí)行它的alarm.operation.send()函數(shù)。我們知道，alarm中記錄的operation就是當初設(shè)置它時傳來的那個PendingIntent對象，現(xiàn)在開始執(zhí)行PendingIntent的send()操作。

在deliverAlarmsLocked中最后會判斷Alarm是否是ELAPSED_REALTIME_WAKEUP或者是RTC_WAKEUP,就屬于喚醒鬧鐘，就會調(diào)用到ActivityManagerNative.noteWakeupAlarm，去通過BatteryStatsImpl來統(tǒng)計喚醒的Alarm，放入一個mWakeupAlarm的list中。

5.總結(jié)

AlarmManager字面意思是鬧鐘管理，一些與時間相關(guān)的應(yīng)用，如日歷，鬧鐘等需要使用Alarm Manager的服務(wù)，但是在整個Android中，周期性的喚醒，以及定時喚醒不僅僅只是鬧鐘會用到，第三方應(yīng)用的推送服務(wù)以及和定時和服務(wù)器交互的心跳數(shù)據(jù)包，也會用到。但是流程都是在設(shè)置定時執(zhí)行的任務(wù)時，將Intent封裝在PendingIntent中，觸發(fā)時間到了之后，從底層接受到觸發(fā)動作之后，通過獲取PendingIntent，來執(zhí)行定時任務(wù)。