Android UsageStatsService（應用使用統計服務）的學習與調研

時間  2019-12-05
標籤 android usagestatsservice 應用 使用 統計 服務 學習 調研 欄目 Android 简体版
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一. 簡介

UsageStatsService是一個系統服務，其主要經過AMS等，來監測並記錄各個應用的使用數據，如上次調用com.android.settings的時間等。java

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.android

代碼位置：frameworks/base/services/usage/java/com/android/server/usage/api

UsageStatsService建立時，其在onStart()方法中會調用以下方法提供服務，緩存

         publishLocalService(UsageStatsManagerInternal.class, new LocalService()); // AMS會調用網絡

         publishBinderService(Context.USAGE_STATS_SERVICE, new BinderService()); // 給其餘Service和APP調用app

其中重點關注LocalService，ActivityManagerService有一個成員變量mUsageStatsService，其會統計4個UsageStatsService自定義的事件（MOVE_TO_FOREGROUND，MOVE_TO_BACKGROUND，CONFIGURATION_CHANGE，SYSTEM_INTERACTION）。mUsageStatsService的賦值在SystemServer#startCoreServices()方法中，以下：學習

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

 

二. 事件

數據的事件類型有7種，所有定義在UsageEvents.java中，以下：url

數值
事件
解釋
調用方
備註
1 MOVE_TO_FOREGROUND An event type denoting that a component moved to the foreground ActivityManagerService 例如當Activity被置於前臺顯示時，會記錄此事件及時間，包括Activity名字
2 MOVE_TO_BACKGROUND An event type denoting that a component moved to the background ActivityManagerService 例如當Activity被置於後臺時，會記錄此事件及時間，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

每一次記錄事件時間時，都會斷定，若是這次記錄時系統時間越過一天，此時會記錄此事件，它的做用是此次的時間會作爲今天的最後一個記錄時間。spa

那麼下次再記錄事件時，將會看成新的一天來記錄，新建一個新的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 記錄下系統配置變化的數據，時間等
6 SYSTEM_INTERACTION An event type denoting that a package was interacted with in some way by the system ActivityManagerService 較多事件是此類型，具體解釋可見下方2
7 USER_INTERACTION An event type denoting that a package was interacted with in some way by the user NotificationManagerService 當一條通知顯示給用戶看時，會記錄此事件，包括時間，package等

重點介紹如下3個事件，

1. 事件【MOVE_TO_FOREGROUND與MOVE_TO_BACKGROUND】

Activity在前臺顯示時，ActivityStackSupervisor.java中方法reportResumedActivityLocked()，其會調用ActivityManagerService#updateUsageStats()，resumedf參數爲true，

Activity在後臺時，ActivityStack.java中方法startPausingLocked()或removeHistoryRecordsForAppLocked()，其會調用ActivityManagerService#updateUsageStats()，resumedf參數爲false，

void updateUsageStats(ActivityRecord component, boolean 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()中會調用UsageStatsService的reportEvent方法，來記錄下MOVE_TO_FOREGROUND或MOVE_TO_FOREGROUND事件，以及Activity等，這些數據會經過UsageStatsService被保存。

 

2. 事件【SYSTEM_INTERACTION】

統計此事件的代碼調用順序是：AcitivityManagerService#applyOomAdjLocked()  -> ActivityManagerService#maybeUpdateUsageStatsLocked() -> mUsageStatsService.reportEvent(packages[i], app.userId, UsageEvents.Event.SYSTEM_INTERACTION);

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

其中在方法maybeUpdateUsageStatsLocked中，判斷是否向UsageStatsService發送此事件統計的依據之一是變量isInteraction（經過對比app.curProcState）。

舉個例子：

百度小米輸入法（com.baidu.input_mi）的進程狀態由PROCESS_STATE_NONEXISTENT（-1）變動爲PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE（3）時，AMS會向UsageStatsService發送此事件記錄。debug log以下：

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

report SYSTEM_INTERACTION event, package = com.baidu.input_mi

 

另外，重點注意如下2點：

A. UsageStatsService中，SYSTEM_INTERACTION事件在數據存儲時，其event type會被記爲0。代碼依據：

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

B. SYSTEM_INTERACTION事件的上次使用時間，在數據存儲時，會被記爲0，經過UTC時間轉換後，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點是應用使用統計服務的by design邏輯

 

三. 數據存儲

UsageStatsService的數據存儲在哪裏？有一個類在管理UsageStatsDatabase，經過它的源碼便可發現，真正的數據持久化是存儲在XML中，XML位置：/data/system/usagestats/。XML的全部操做，例如讀，寫等，都被封裝在類UsageStatsXmlV1中，由UsageStatsDatabase調用。

如下介紹3個方面，以及重點介紹下【時間跳變時UsageStatsService是如何更新已記錄的時間】

1. 緩存與文件存儲

UsageStatsService每次在啓動時，都會先按照user生成各個UserUsageStatsService，其中每一個對象都會先去各自的文件路徑下讀取數據到內存中。代碼以下：

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

此後每次外界reportEvent，都會先更新內存中的數據，至關於緩存。那何時內存中的數據會更新至文件中呢？主要有如下幾種狀況：

  狀況

 

內存中數據更新至文件中的時機

 1. 手機關機，具體見：UsageStatsService.java#shutdown
2. 系統時間跳變（如人爲修改系統時間或時間隨網絡校準）
3. 一天結束時，由於daily下面xml文件存儲一天的數據，此時需下次新建文件
4. ......

數據在內存中保存在mCurrentStats變量中

 

2. 數據目錄按daily，monthly，weekly，yearly四個文件夾存儲，每一個文件夾中包含若干個XML文件

如：

 

3. 每個XML中的數據

打開一個XML，便可看到，存儲的數據包括三類，package上次訪問和使用的時間，configurations，event-log。舉例以下：

<?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>

數據類型
簡介
package 以包爲記錄單位，例如com.android.settings上一次被訪問的時間，上次被使用的時間以及事件類型。注意：其數值是能在event log中查詢找到，對應起來
configurations 由AMS發送事件給UsageStatsService來統計，記錄下系統配置變化的數據，時間等
event-log 以Activity爲單位，例如桌面界面，上一次被訪問的時間，以及事件類型

注意：XML中package的lastEvent字段，event-log的type字段，都是指上面介紹過的事件類型。可是注意，事件類型是有7種，但真正記錄在XML中，除了4種（MOVE_TO_FOREGROUND，MOVE_TO_BACKGROUND，END_OF_DAY，CONTINUE_PREVIOUS_DAY）記錄其int值，其餘的事件（CONFIGURATION_CHANGE，SYSTEM_INTERACTION，USER_INTERACTION）都記錄爲0，因此在XML中看到事件類型爲0，那麼是指這三種。這段邏輯是在數據記錄的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的實現以下：

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這個事件在存儲時，上次訪問時間是不記錄真實時間的，取初始默認值0，轉換成現代時間，就是1970年1月1日。

 

如下重點介紹：

1. 數據隨時間跳變而調整

    手機系統時間會每秒發生變化，但也會發生跳變，常見的方式是2種，一是人爲修改時間，二是系統時間經過網絡自動校準（SIM卡或WiFi等）。

    舉個例子，手機第一次使用，未聯網校準時，手機時間是錯誤的，可能顯示爲1970年3月25日，這時候用戶在手機的操做，各個應用的上次使用時間確定是被記錄爲1970年3月25日。但手機聯網後，時間被經過網絡校準爲2017年11月29日。那這樣會有一個狀況？UsageStatsService中統計的時間仍然記錄爲1970年3月25日嗎？顯然不會的，Google的工程師想到了這一點，所以在UsageStatsService中有一個巧妙的機制，來保證記錄時間的準確性。

    A. UsageStatsService中有一個方法checkAndGetTimeLocked，此方法會在每次reportEvent記錄應用事件時，獲取系統時間，在獲取的同時呢，它也記錄了上一次使用的系統時間。經過差值計算，可以斷定出系統的時間是否發生了跳變，例如人爲的修改，經過網絡進行的時間自動校準等。若是斷定系統時間發生了跳變，UsageStatsService會調用onTimeChanged()方法，它會負責更新UsageStatsService記錄的時間，以便他們可以跟隨系統時間跳變，而相應更新。

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

     B. 這裏的時間是直接存儲在XML中嗎？例如XML中Activity1，上次使用時間：2017年11月29日XX時XX分XX秒。不是這樣的，這裏的設計也它的特別之處，

         首先時間的存儲所有是按毫秒來存儲的，此毫秒也就是對比1970年1月1日，換算來的差值。

         其次時間的存儲分爲2部分，這裏有一個公式，應用的上次使用時間  = XML文件名 + XML中此應用的上次使用時間。注意：XML文件的名字不是隨便起的，是用某個基準時間的毫秒值來存儲的。舉個例子：

         XML文件名爲：1511953275497，打開文件，其中的數據以下：

   <?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" />

           .......  

         那麼在查詢上次使用數據時，Settings的上次使用時間爲：1511953275497 + 2936118 = 1511956211615，經過對比1970年1月1日，換算爲平常時間是大約是2017/11/29 19:50:11。因此這就是手機中設置Settings上次的使用時間。

         這樣設計的好處是，當系統時間跳變時，只須要更新XML的文件名時間，XML中全部的值不須要逐條更新。那麼經過算加法獲得的時間，也就是正確的時間了。再舉個例子：

         1. 用戶手機時間爲1970年3月25日，這時UsageStatsService中XML的文件名爲：7142400，其中設置的上次使用時間，在XML中存儲的值是10000，那麼設置的上次使用時間是：

             7142400 + 10000 = 7152400，換算爲正常時間是：1970年3月25日。（注意，舉例中時間用得秒，並不是毫秒，實際XML中存儲的都是毫秒）

         2. 用戶手機時間經過跳變，校準爲2017年11月29日。這時UsageStatsService經過onTimeChanged方法，XML中文件名變爲1511953275497，在XML中存儲的值仍是10000，那麼設置的上次使用時間是：

             1511953275 + 10000 = 1511963275，換算爲正常時間是：2017年11月29日。（注意，舉例中時間用得秒，並不是毫秒，實際XML中存儲的都是毫秒）

         經過以上這樣的機制，UsageStatsService中記錄的時間，就會隨着系統時間的跳變（人爲修改或網絡校準）而保持爲正確的值。用戶查詢時也不會感到詫異。

 

 

 

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