Android UsageStatsService(应用使用统计服务)的学习与调研

一. 简介

UsageStatsService是一个系统服务,其主要通过AMS等,来监测并记录各个应用的使用数据,如上次调用com.android.settings的时间等。

UsageStatsService,a service that collects, aggregates, and persists application usage data. This data can be queried by apps that have been granted permission by AppOps.

代码位置:frameworks/base/services/usage/java/com/android/server/usage/

UsageStatsService创建时,其在onStart()方法中会调用如下方法提供服务,

publishLocalService(UsageStatsManagerInternal.class, new LocalService()); // AMS会调用

publishBinderService(Context.USAGE_STATS_SERVICE, new BinderService()); // 给其他Service和APP调用

其中重点关注LocalService,ActivityManagerService有一个成员变量mUsageStatsService,其会统计4个UsageStatsService自定义的事件(MOVE_TO_FOREGROUND,MOVE_TO_BACKGROUND,CONFIGURATION_CHANGE,SYSTEM_INTERACTION)。mUsageStatsService的赋值在SystemServer#startCoreServices()方法中,如下:

mActivityManagerService.setUsageStatsManager(LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));

二. 事件

数据的事件类型有7种,全部定义在UsageEvents.java中,如下:

数值

事件

解释

调用方

备注

1

MOVE_TO_FOREGROUND

An event type denoting that a component moved to the foreground

ActivityManagerService

例如当Activity被置于前台显示时,会记录此事件及时间,包括Activity名字

2

MOVE_TO_BACKGROUND

An event type denoting that a component moved to the background

ActivityManagerService

例如当Activity被置于后台时,会记录此事件及时间,包括Activity名字

3

END_OF_DAY

An event type denoting that a component was in the foreground when the stats * rolled-over. This is effectively treated as a {@link #MOVE_TO_BACKGROUND}

UsageStatsService

每一次记录事件时间时,都会判定,如果此次记录时系统时间越过一天,此时会记录此事件,它的作用是这次的时间会做为今天的最后一个记录时间。 那么下次再记录事件时,将会当作新的一天来记录,新建一个新的XML文件

4

CONTINUE_PREVIOUS_DAY

An event type denoting that a component was in the foreground the previous day. * This is effectively treated as a {@link #MOVE_TO_FOREGROUND}

UsageStatsService

-

5

CONFIGURATION_CHANGE

An event type denoting that the device configuration has changed

ActivityManagerService

记录下系统配置变化的数据,时间等

6

SYSTEM_INTERACTION

An event type denoting that a package was interacted with in some way by the system

ActivityManagerService

较多事件是此类型,具体解释可见下方2

7

USER_INTERACTION

An event type denoting that a package was interacted with in some way by the user

NotificationManagerService

当一条通知显示给用户看时,会记录此事件,包括时间,package等

重点介绍以下3个事件,

1. 事件【MOVE_TO_FOREGROUND与MOVE_TO_BACKGROUND】

Activity在前台显示时,ActivityStackSupervisor.java中方法reportResumedActivityLocked(),其会调用ActivityManagerService#updateUsageStats(),resumedf参数为true,

Activity在后台时,ActivityStack.java中方法startPausingLocked()或removeHistoryRecordsForAppLocked(),其会调用ActivityManagerService#updateUsageStats(),resumedf参数为false,

void updateUsageStats(ActivityRecord componentboolean resumed) {

        ......
        if (resumed) {
            if (mUsageStatsService != null) {
                mUsageStatsService.reportEvent(component.realActivity, component.userId,
                        UsageEvents.Event.MOVE_TO_FOREGROUND);
            }
        ......
        } else {
            if (mUsageStatsService != null) {
                mUsageStatsService.reportEvent(component.realActivity, component.userId,
                        UsageEvents.Event.MOVE_TO_BACKGROUND);
            }
       ......
        }
    }在updateUsageStats()中会调用UsageStatsService的reportEvent方法,来记录下MOVE_TO_FOREGROUND或MOVE_TO_FOREGROUND事件,以及Activity等,这些数据会通过UsageStatsService被保存。

2. 事件【SYSTEM_INTERACTION】

统计此事件的代码调用顺序是:AcitivityManagerService#applyOomAdjLocked()  -> ActivityManagerService#maybeUpdateUsageStatsLocked() -> mUsageStatsService.reportEvent(packages[i], app.userId, UsageEvents.Event.SYSTEM_INTERACTION);

代码:frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java#maybeUpdateUsageStatsLocked

其中在方法maybeUpdateUsageStatsLocked中,判断是否向UsageStatsService发送此事件统计的依据之一是变量isInteraction(通过对比app.curProcState)。

举个例子:

百度小米输入法(com.baidu.input_mi)的进程状态由PROCESS_STATE_NONEXISTENT(-1)变更为PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE(3)时,AMS会向UsageStatsService发送此事件记录。debug log如下:

Checking proc [[com.baidu.input_mi]] state changes: old = -1, new = 3

report SYSTEM_INTERACTION event, package = com.baidu.input_mi

另外,重点注意以下2点:

A. UsageStatsService中,SYSTEM_INTERACTION事件在数据存储时,其event type会被记为0。代码依据:

frameworks/base/services/usage/java/com/android/server/usage/IntervalStats.java#108

B. SYSTEM_INTERACTION事件的上次使用时间,在数据存储时,会被记为0,通过UTC时间转换后,是1970年1月1日

112        if (eventType != UsageEvents.Event.SYSTEM_INTERACTION) {
113            usageStats.mLastTimeUsed = timeStamp;
114        }

frameworks/base/services/usage/java/com/android/server/usage/IntervalStats.java#112

以上2点是应用使用统计服务的by design逻辑

三. 数据存储

UsageStatsService的数据存储在哪里?有一个类在管理UsageStatsDatabase,通过它的源码即可发现,真正的数据持久化是存储在XML中,XML位置:/data/system/usagestats/。XML的所有操作,例如读,写等,都被封装在类UsageStatsXmlV1中,由UsageStatsDatabase调用。

以下介绍3个方面,以及重点介绍下【时间跳变时UsageStatsService是如何更新已记录的时间】

1. 缓存与文件存储

UsageStatsService每次在启动时,都会先按照user生成各个UserUsageStatsService,其中每个对象都会先去各自的文件路径下读取数据到内存中。代码如下:

98        for (int i = 0; i < mCurrentStats.length; i++) {
99            mCurrentStats[i] = mDatabase.getLatestUsageStats(i);
100          ......

此后每次外界reportEvent,都会先更新内存中的数据,相当于缓存。那什么时候内存中的数据会更新至文件中呢?主要有以下几种情况:

情况

内存中数据更新至文件中的时机

1. 手机关机,具体见:UsageStatsService.java#shutdown

2. 系统时间跳变(如人为修改系统时间或时间随网络校准)

3. 一天结束时,因为daily下面xml文件存储一天的数据,此时需下次新建文件

4. ......

数据在内存中保存在mCurrentStats变量中

2. 数据目录按daily,monthly,weekly,yearly四个文件夹存储,每个文件夹中包含若干个XML文件

3. 每一个XML中的数据

打开一个XML,即可看到,存储的数据包括三类,package上次访问和使用的时间,configurations,event-log。举例如下:

<?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?>

       <usagestats version="1" endTime="93054">

             <packages>

                   <package lastTimeActive="92995" package="com.android.settings" timeActive="87841" lastEvent="2" />

                   <package lastTimeActive="93054" package="com.miui.home" timeActive="5076" lastEvent="1" />

             </packages>

       <configurations>

             <config lastTimeActive="0" timeActive="0" count="1" active="true" fs="1065353216" locales="zh-CN" touch="3" key="1" keyHid="1" hardKeyHid="2" nav="1" navHid="2" ori="1" scrLay="268435810" ui="17" width="360" height="620" sw="360" density="480" />

       </configurations>

       <event-log>

<event time="0" package="com.android.settings" class="com.android.settings.UsageStatsActivity" type="2" />

<event time="61" package="com.miui.home" class="com.miui.home.launcher.Launcher" type="1" />

             <event time="5137" package="com.miui.home" class="com.miui.home.launcher.Launcher" type="2" />

             <event time="5154" package="com.android.settings" class="com.android.settings.MiuiSettings" type="1" />

             <event time="92995" package="com.android.settings" class="com.android.settings.MiuiSettings" type="2" />

             <event time="93054" package="com.miui.home" class="com.miui.home.launcher.Launcher" type="1" />

    </event-log>

</usagestats>

数据类型

简介

package

以包为记录单位,例如com.android.settings上一次被访问的时间,上次被使用的时间以及事件类型。注意:其数值是能在event log中查询找到,对应起来

configurations

由AMS发送事件给UsageStatsService来统计,记录下系统配置变化的数据,时间等

event-log

以Activity为单位,例如桌面界面,上一次被访问的时间,以及事件类型

注意:XML中package的lastEvent字段,event-log的type字段,都是指上面介绍过的事件类型。但是注意,事件类型是有7种,但真正记录在XML中,除了4种(MOVE_TO_FOREGROUND,MOVE_TO_BACKGROUND,END_OF_DAY,CONTINUE_PREVIOUS_DAY)记录其int值,其他的事件(CONFIGURATION_CHANGE,SYSTEM_INTERACTION,USER_INTERACTION)都记录为0,所以在XML中看到事件类型为0,那么是指这三种。这段逻辑是在数据记录的IntervalStats#update方法中,

95    void update(String packageName, long timeStamp, int eventType) {
96        UsageStats usageStats = getOrCreateUsageStats(packageName);
......
108        if (isStatefulEvent(eventType)) {
109            usageStats.mLastEvent = eventType;
110        }
111
112        if (eventType != UsageEvents.Event.SYSTEM_INTERACTION) {
113            usageStats.mLastTimeUsed = timeStamp;
114        }
......
122    }

isStatefulEvent的实现如下:

84    private boolean isStatefulEvent(int eventType) {
85        switch (eventType) {
86            case UsageEvents.Event.MOVE_TO_FOREGROUND:
87            case UsageEvents.Event.MOVE_TO_BACKGROUND:
88            case UsageEvents.Event.END_OF_DAY:
89            case UsageEvents.Event.CONTINUE_PREVIOUS_DAY:
90                return true;
91        }
92        return false;
93    }

另外,格外注意以上方法中第112行,SYSTEM_INTERACTION这个事件在存储时,上次访问时间是不记录真实时间的,取初始默认值0,转换成现代时间,就是1970年1月1日。

以下重点介绍:

1. 数据随时间跳变而调整

    手机系统时间会每秒发生变化,但也会发生跳变,常见的方式是2种,一是人为修改时间,二是系统时间通过网络自动校准(SIM卡或WiFi等)。

    举个例子,手机第一次使用,未联网校准时,手机时间是错误的,可能显示为1970年3月25日,这时候用户在手机的操作,各个应用的上次使用时间肯定是被记录为1970年3月25日。但手机联网后,时间被通过网络校准为2017年11月29日。那这样会有一个情况?UsageStatsService中统计的时间仍然记录为1970年3月25日吗?显然不会的,Google的工程师想到了这一点,因此在UsageStatsService中有一个巧妙的机制,来保证记录时间的准确性。

    A. UsageStatsService中有一个方法checkAndGetTimeLocked,此方法会在每次reportEvent记录应用事件时,获取系统时间,在获取的同时呢,它也记录了上一次使用的系统时间。通过差值计算,能够判定出系统的时间是否发生了跳变,例如人为的修改,通过网络进行的时间自动校准等。如果判定系统时间发生了跳变,UsageStatsService会调用onTimeChanged()方法,它会负责更新UsageStatsService记录的时间,以便他们能够跟随系统时间跳变,而相应更新。

         void onTimeChanged(long oldTime, long newTime) {
                persistActiveStats();
                mDatabase.onTimeChanged(newTime - oldTime);
                loadActiveStats(newTime);
         }

     B. 这里的时间是直接存储在XML中吗?例如XML中Activity1,上次使用时间:2017年11月29日XX时XX分XX秒。不是这样的,这里的设计也它的特别之处,

         首先时间的存储全部是按毫秒来存储的,此毫秒也就是对比1970年1月1日,换算来的差值。

         其次时间的存储分为2部分,这里有一个公式,应用的上次使用时间  = XML文件名 + XML中此应用的上次使用时间。注意:XML文件的名字不是随便起的,是用某个基准时间的毫秒值来存储的。举个例子:

         XML文件名为:1511953275497,打开文件,其中的数据如下:

   <?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?>            <usagestats version="1" endTime="2936118">            <packages>            <package lastTimeActive="2936118" package="com.android.settings" timeActive="78268" lastEvent="2" />            .......  

         那么在查询上次使用数据时,Settings的上次使用时间为:1511953275497 + 2936118 = 1511956211615,通过对比1970年1月1日,换算为日常时间是大约是2017/11/29 19:50:11。所以这就是手机中设置Settings上次的使用时间。

         这样设计的好处是,当系统时间跳变时,只需要更新XML的文件名时间,XML中所有的值不需要逐条更新。那么通过算加法得到的时间,也就是正确的时间了。再举个例子:

         1. 用户手机时间为1970年3月25日,这时UsageStatsService中XML的文件名为:7142400,其中设置的上次使用时间,在XML中存储的值是10000,那么设置的上次使用时间是:

             7142400 + 10000 = 7152400,换算为正常时间是:1970年3月25日。(注意,举例中时间用得秒,并非毫秒,实际XML中存储的都是毫秒)

         2. 用户手机时间通过跳变,校准为2017年11月29日。这时UsageStatsService通过onTimeChanged方法,XML中文件名变为1511953275497,在XML中存储的值还是10000,那么设置的上次使用时间是:

             1511953275 + 10000 = 1511963275,换算为正常时间是:2017年11月29日。(注意,举例中时间用得秒,并非毫秒,实际XML中存储的都是毫秒)

         通过以上这样的机制,UsageStatsService中记录的时间,就会随着系统时间的跳变(人为修改或网络校准)而保持为正确的值。用户查询时也不会感到诧异。

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏猿天地

Netty粘包拆包解决方案

前言 本篇文章是Netty专题的第六篇,前面五篇文章如下: 高性能NIO框架Netty入门篇 高性能NIO框架Netty-对象传输 高性能NIO框架Netty...

3857
来自专栏Java Edge

设计模式实战-迭代器模式

迭代器是为容器服务的,那什么是容器呢? 能容纳对象的所有类型都可以称之为容器,例如Collection集合类型、Set类型等,迭代器模式就是为解决遍历这些容器中...

842
来自专栏恰同学骚年

数据结构基础温故-1.线性表(下)

在上一篇中,我们了解了单链表与双链表,本次将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点,就使整个单链表形成一个环,这种头尾相接的单链表称为单循环链表,简称循...

792
来自专栏微信公众号:Java团长

Java集合类型详解

这篇文章总结了所有的Java集合(Collection)。主要介绍各个集合的特性和用途,以及在不同的集合类型之间转换的方式。

922
来自专栏zaking's

用js来实现那些数据结构11(字典)

  我们这篇文章来说说Map这种数据结构如何用js来实现,其实它和集合(Set)极为类似,只不过Map是【键,值】的形式存储元素,通过键来查询值,Map用于保存...

2797
来自专栏LEo的网络日志

go语言坑之并发访问map

35610
来自专栏一个会写诗的程序员的博客

《Kotlin 极简教程 》第5章 集合类(1)

本章将介绍Kotlin标准库中的集合类,我们将了解到它是如何扩展的Java集合库,使得写代码更加简单容易。如果您熟悉Scala的集合库,您会发现Kotlin跟S...

842
来自专栏陈树义

Java并发编程:同步容器

Java并发编程:同步容器   为了方便编写出线程安全的程序,Java里面提供了一些线程安全类和并发工具,比如:同步容器、并发容器、阻塞队列、Synchroni...

3617
来自专栏技术记录

shiro权限控制(二):分布式架构中shiro的实现

前言: 前段时间在搭建公司游戏框架安全验证的时候,就想到之前web最火的shiro框架,虽然后面实践发现在netty中不太适用,最后自己模仿shiro写了一个缩...

4587
来自专栏高爽的专栏

HashMap深度解析(一)

    HashMap可以说是Java中最常用的集合类框架之一,是Java语言中非常典型的数据结构,我们总会在不经意间用到它,很大程度上方便了我们日常开发。在...

1790

扫码关注云+社区