作者：Android面试官
如何绕过 Android 8.0 startService 限制？
应用在后台运行时，会消耗一部分有限的设备资源，例如 RAM。 这可能会影响用户体验，如果用户正在使用占用大量资源的应用（例如玩游戏或观看视频），影响会尤为明显。 为了提升用户体验，Android 8.0（API 级别 26）对应用在后台运行时可以执行的操作施加了限制。
限制了什么？
1. 后台应用对后台服务的访问受到限制
在不与用户直接交互的后台应用中，运行 Service 会消耗系统资源，这可能会影响前台应用的正常运行。Android 8.0 及更高版本不允许后台应用运行后台服务，需要通过 startForegroundService() 指定为前台服务运行，或者使用 JobScheduler 替代。
2. 注册隐式广播接收器受到限制
对于一些系统隐式广播（非全部），系统不允许应用在 AndroidManifest 中注册对应的广播接收器，从而避免系统广播导致诸多应用快速、连续消耗系统资源，从而影响用户体验，需要通过 Context.registerReceiver() 动态注册或 JobScheduler 代替。
3. 降低了后台应用接收位置更新的频率
为节约电池电量、保持良好的用户体验和确保系统健康运行，在运行 Android 8.0 的设备上使用后台应用时，降低了后台应用接收位置更新的频率。
什么是前台应用?
系统可以区分前台和后台应用。如果满足以下任意条件，应用将被视为处于前台：
- 具有可见 Activity
- 具有前台 Service
- 另一个前台应用已关联到该应用（绑定 Service 或使用 content providers）
如果以上条件均不满足，应用将被视为处于后台。
正确理解后台服务限制
不允许后台应用运行后台服务
官网的这句描述很简单，但你真的明白它的含义吗？顺着这句话推导一下：
后台应用无法启动后台服务
-> 前台应用可以启动后台服务
-> A 为前台应用，则 A 就能启动后台服务
基于这个结论，再结合后台服务的种类，对以下三种场景实践验证，结果如下：
- 若后台服务属于 A 应用进程，则能正常启动
- 若后台服务属于 B 应用进程，且 B 是前台应用，则能正常启动
- 若后台服务属于 B 应用进程，且 B 是后台应用，则无法启动！
通过第三种场景的验证结果，可以知道 不允许后台应用运行后台服务 这个描述是不准确、有歧义的，更精准的描述应该是：
不允许启动属于后台应用的后台服务
后台服务限制源码分析
若在 Android 8.0 设备上通过 startService 启动一个属于后台应用的后台服务，会直接崩溃：
Caused by: java.lang.IllegalStateException: Not allowed to start service Intent
{ act=intent.action.ServerService pkg=com.server }: app is in background uid null
at android.app.ContextImpl.startServiceCommon(ContextImpl.java:1577)
at android.app.ContextImpl.startService(ContextImpl.java:1532)
at android.content.ContextWrapper.startService(ContextWrapper.java:664)
...
下面以此异常为线索，一步一步来看源码中是如何限制的。异常在 ContextImpl 中抛出：
private ComponentName startServiceCommon(Intent service, boolean requireForeground,
UserHandle user) {
...
ComponentName cn = ActivityManager.getService().startService(
mMainThread.getApplicationThread(), service, service.resolveTypeIfNeeded(
getContentResolver()), requireForeground,
getOpPackageName(), user.getIdentifier());
if (cn != null) {
if (cn.getPackageName().equals("!")) {
...
} else if (cn.getPackageName().equals("?")) {
//这里抛出启动服务限制的异常
throw new IllegalStateException(
"Not allowed to start service " + service + ": " + cn.getClassName());
}
}
return cn;
}
可见关键点是 cn.getPackageName().equals("?") 条件成立， 继续看 AMS startService 方法中是如何返回这个 ComponentName 的：
public ComponentName startService(IApplicationThread caller, Intent service,
String resolvedType, boolean requireForeground, String callingPackage, int userId)
throws TransactionTooLargeException {
...
ComponentName res;
try {
res = mServices.startServiceLocked(caller, service,
resolvedType, callingPid, callingUid,
requireForeground, callingPackage, userId);
} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
return res;
}
AMS 中转调 ActiveServices 的 startServiceLocked 方法去处理服务的启动，关键代码如下：
ComponentName startServiceLocked(IApplicationThread caller, Intent service, String resolvedType,
int callingPid, int callingUid, boolean fgRequired, String callingPackage,
final int userId, boolean allowBackgroundActivityStarts)
throws TransactionTooLargeException {
...
//非前台服务，需要检测是否满足后台服务启动条件，不满足则限制启动
if (forcedStandby || (!r.startRequested && !fgRequired)) {
final int allowed = mAm.getAppStartModeLocked(r.appInfo.uid, r.packageName,
r.appInfo.targetSdkVersion, callingPid, false, false, forcedStandby);
if (allowed != ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL) { //不满足启动条件
if (allowed == ActivityManager.APP_START_MODE_DELAYED || forceSilentAbort) {
//这里返回 null 代表此场景下静默的限制启动，不通知应用
return null;
}
...
//这里代表用户应知道此场景下不允许启动，所以返回 ComponentName，明确的通知应用
//注意返回了 "?"，是导致应用崩溃的原因
UidRecord uidRec = mAm.mProcessList.getUidRecordLocked(r.appInfo.uid);
return new ComponentName("?", "app is in background uid " + uidRec);
}
}
}
至此可以知道关键在于 mAm.getAppStartModeLocked 方法，如果返回 APP_START_MODE_NORMAL 则代表满足启动条件，不会被限制。
mAm 为 ActivityManagerService，继续看 ActivityManagerService 的 getAppStartModeLocked 方法：
int getAppStartModeLocked(int uid, String packageName, int packageTargetSdk,
int callingPid, boolean alwaysRestrict, boolean disabledOnly, boolean forcedStandby) {
UidRecord uidRec = mProcessList.getUidRecordLocked(uid);
//注意传入的 alwaysRestrict、forcedStandby 都为 false，暂不关注
if (uidRec == null || alwaysRestrict || forcedStandby || uidRec.idle) {
...
final int startMode = (alwaysRestrict)
? appRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName, packageTargetSdk)
: appServicesRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName,
packageTargetSdk);
return startMode;
}
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
uidRec 为该服务所在应用，uidRec == null 代表应用还未启动，uidRec.idle 代表应用处于后台。应用未启动可以看作处于后台，当然也是不允许启动后台服务的。
继续看 appServicesRestrictedInBackgroundLocked 方法：
int appServicesRestrictedInBackgroundLocked(int uid, String packageName, int packageTargetSdk) {
if (mPackageManagerInt.isPackagePersistent(packageName)) {
//系统永久应用不做限制
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
if (uidOnBackgroundWhitelist(uid)) {
//白名单应用不做限制
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
if (isOnDeviceIdleWhitelistLocked(uid, false)) {
//白名单应用不做限制
return ActivityManager.APP_START_MODE_NORMAL;
}
// 其他应用走通用的限制策略
return appRestrictedInBackgroundLocked(uid, packageName, packageTargetSdk);
}
普通应用会走通用的限制策略，继续看 appRestrictedInBackgroundLocked 方法：
int appRestrictedInBackgroundLocked(int uid, String packageName, int packageTargetSdk) {
if (packageTargetSdk >= Build.VERSION_CODES.O) {
return ActivityManager.APP_START_MODE_DELAYED_RIGID;
}
//tartget API 小于 8.0 的应用走旧的限制策略，众所周知的不会被限制
...
}
可以看到这里对 tartget API 做的限制，8.0 及以上的应用会被限制启动服务，是上层抛出异常的根本原因。
适配 Android 8.0 startService 限制策略
了解了系统的限制原理后，结合上文对 AMS 启动服务限制的源码分析，列举可能的适配方案：
- 使用 startForegroundService 代替
- 使用 JobScheduler 代替
- 设置应用为 Persisten 系统永久应用类型
- 将应用加入到系统白名单
- 将应用的 targetSdkVersion 调整为小于 Android 8.0 的版本
- 启动服务前，先将服务所在应用从后台切换到前台
方案 1 是工作量较小的兼容旧代码方案，但会显示一条通知，这可能不是我们想要的
方案 2 是官方建议方案，兼容工作量比方案 1 多
方案 3 和方案 4 需要系统侧配合，适用于系统或预装应用，对绝大多数的第三方应用来说不可行
方案 5 可行，但极不推荐这种固步自封的方式
方案 6 可行，但不符合谷歌推进此限制策略的意愿，违背提高用户体验的初衷
如何绕过 Android 8.0 startService 限制？
别忘了标题，最终想要实现的是绕过 Android 8.0 startService 的限制，即不修改为前台服务，调用 startService 方法，仍旧可以启动属于后台应用的后台服务，怎么实现呢？
通过上面的方案 6 ：启动服务前，先将服务所在应用从后台切换到前台 便可实现，如何将应用从后台切换到前台呢？上文介绍了应用被视为处于前台的条件：
- 具有可见 Activity
- 具有前台 Service
- 另一个前台应用已关联到该应用
依据条件 1 可想到一种实现方案：
如果应用处于后台，就启动一个透明的、用户无感知的 Activity，将应用切换到前台，然后再通过 startService 启动服务，随后 finish 掉透明 Activity。
调用端这样 startService ：
Intent serviceIntent = new Intent();
serviceIntent.setAction("com.ahab.server.service");
serviceIntent.setPackage("com.ahab.server");
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.O) {
try{
context.startService(serviceIntent);
}catch (Exception e){
Intent activityIntent = new Intent();
activityIntent.setAction("com.ahab.server.TranslucentActivity");
activityIntent.setPackage("com.ahab.server");
activityIntent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
context.startActivity(activityIntent);
}
}else{
context.startService(serviceIntent);
}
启动透明 Activity 后 startService：
public class TranslucentActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Intent serviceIntent = new Intent();
serviceIntent.setAction("com.ahab.server.service");
serviceIntent.setPackage("com.ahab.server");
context.startService(serviceIntent);
finish();
}
}
可以看到代码实现十分简单。上面都是围绕 startService 方式来讲，没有提及 bindService服务启动方式，系统并未直接对 bindService 限制服务启动。
结语
如果有错的地方或者什么想法欢迎提出来，大家一起探讨，谢谢。
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