安卓任务调度局：JobScheduler 的快递派送故事

Android童话镇
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一、公寓楼的任务调度中心

想象安卓系统是一座名为 "安卓大厦" 的智能公寓，里面住着各种应用 "居民"。这些居民经常需要完成一些特殊任务，比如：

  • 当 Wi-Fi 连接时同步文件

  • 充电时清理缓存

  • 空闲时备份数据

但这些任务不能随便执行，需要满足特定条件才行。这时，大厦里的 "任务调度局"——JobScheduler 就登场了，它就像专业的快递中心，确保任务在最合适的时间派送。

1.1 调度局的开张

每天大厦总管（SystemServer）醒来后，会专门叫醒任务调度局的管理员：

java

// 大厦总管启动任务调度局
private void startOtherServices() {
    mSystemServiceManager.startService(JobSchedulerService.class);
}

调度局管理员上岗后，会立即组建一支 "条件检查队"，包括：

  • 网络检查员（ConnectivityController）：负责检查网络是否可用

  • 时间监督员（TimeController）：监控任务时间是否到期

  • 电量检测员（BatteryController）：确认设备是否在充电

  • 空闲侦察员（IdleController）：判断设备是否空闲

  • 应用闲置观察员（AppIdleController）：观察应用是否长时间未使用

java

// 组建条件检查队
public JobSchedulerService(Context context) {
    mControllers.add(ConnectivityController.get(this));
    mControllers.add(TimeController.get(this));
    mControllers.add(IdleController.get(this));
    mControllers.add(BatteryController.get(this));
    mControllers.add(AppIdleController.get(this));
}

1.2 任务调度局的 "任务账本"

管理员还会准备一本 "任务账本"（JobStore），记录所有待执行的任务。这本账本存在大厦的 "文件柜" 里（/data/system/job/jobs.xml），即使大厦停电（重启）也不会丢失记录。

java

// 创建任务账本
private JobStore(Context context, File dataDir) {
    mJobsFile = new AtomicFile(new File(jobDir, "jobs.xml"));
    mJobSet = new ArraySet<JobStatus>();
    readJobMapFromDisk(mJobSet); // 从文件读取历史任务
}

二、居民的任务委托：从创建到提交

2.1 填写任务委托单

公寓居民（应用）想提交一个任务时，需要填写一份详细的 "任务委托单"（JobInfo）。比如，一个云同步应用想在 Wi-Fi 连接且充电时同步数据：

java

// 创建任务委托单
ComponentName jobService = new ComponentName(this, MyJobService.class);
JobInfo jobInfo = new JobInfo.Builder(123, jobService)
        .setMinimumLatency(5000)         // 至少延迟5秒
        .setOverrideDeadline(60000)      // 最多等待60秒
        .setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_UNMETERED) // 需要Wi-Fi
        .setRequiresCharging(true)        // 需要充电
        .setPersisted(true)               // 设备重启后继续执行
        .build();

这张委托单就像快递单，详细记录了任务 ID、执行组件、所需条件和时间要求。

2.2 提交委托单给调度局

居民把委托单交给大厦的 "前台接待员"（JobScheduler），接待员通过大厦内部对讲机（Binder 机制）传给任务调度局：

java

// 前台接待员提交任务
JobScheduler scheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);
scheduler.schedule(jobInfo);

2.3 调度局的任务登记

管理员收到委托单后，先创建一个 "任务记录"（JobStatus），然后检查是否有相同任务：

java

// 管理员登记任务
public int schedule(JobInfo job, int uId) {
    JobStatus jobStatus = new JobStatus(job, uId);
    cancelJob(uId, job.getId()); // 取消旧任务（如果有）
    startTrackingJob(jobStatus); // 开始追踪新任务
    mHandler.obtainMessage(MSG_CHECK_JOB).sendToTarget(); // 通知检查任务条件
    return RESULT_SUCCESS;
}

三、条件检查：快递派送前的准备

3.1 各部门的条件检查

任务登记后，调度局的 "条件检查队" 开始工作，每个检查员都会检查自己负责的条件：

  1. 网络检查员：查看是否连接了 Wi-Fi（非流量计费网络）

  2. 电量检测员：确认设备是否在充电

  3. 时间监督员：计算任务是否到了该执行的时间

  4. 空闲侦察员：判断设备是否处于空闲状态（屏幕关闭、无操作）

java

// 条件检查示例（网络检查员）
public class ConnectivityController extends StateController {
    private void onConnectivityChanged() {
        for (JobStatus job : mTrackedJobs) {
            if (job.hasConnectivityConstraint() && isNetworkReady()) {
                notifyStateChanged(job); // 通知任务条件满足
            }
        }
    }
}

3.2 任务就绪队列

当所有条件都满足时，任务会被放入 "就绪队列"（mPendingJobs），等待派送：

java

// 加入就绪队列
private void maybeQueueReadyJobsForExecutionLockedH() {
    List<JobStatus> runnableJobs = new ArrayList<>();
    for (JobStatus job : mJobs.getJobs()) {
        if (isReadyToBeExecutedLocked(job)) {
            runnableJobs.add(job); // 条件满足，加入就绪队列
        }
    }
    mPendingJobs.addAll(runnableJobs);
}

四、任务执行：快递员的派送过程

4.1 派遣快递员（JobService）

调度局有一批 "快递员"（JobService），负责执行具体任务。当任务就绪后，管理员会派遣空闲的快递员：

java

// 派遣快递员
private void maybeRunPendingJobsH() {
    for (JobStatus job : mPendingJobs) {
        JobServiceContext availableContext = findAvailableContext();
        if (availableContext != null) {
            availableContext.executeRunnableJob(job); // 快递员执行任务
        }
    }
}

4.2 快递员上门服务

快递员接到任务后，会前往居民家中（应用进程）执行任务：

java

// 快递员上门（绑定服务）
boolean executeRunnableJob(JobStatus job) {
    final Intent intent = new Intent().setComponent(job.getServiceComponent());
    boolean binding = mContext.bindServiceAsUser(
        intent, this, Context.BIND_AUTO_CREATE, new UserHandle(job.getUserId()));
    if (binding) {
        // 服务绑定成功，准备执行任务
    }
}

4.3 执行任务回调

当快递员到达居民家后，会调用居民指定的 "任务处理方法"（onStartJob）：

java

// 居民家中的任务处理
public class MyJobService extends JobService {
    @Override
    public boolean onStartJob(JobParameters params) {
        // 在这里执行具体任务（如同步数据）
        new Thread(() -> {
            syncDataToCloud();
            jobFinished(params, false); // 任务完成
        }).start();
        return true; // 任务正在执行
    }
}

五、任务取消：快递的中途召回

5.1 居民取消任务

如果居民想取消任务，可以通知前台接待员：

java

// 取消任务
scheduler.cancel(123); // 取消ID为123的任务
scheduler.cancelAll(); // 取消当前应用的所有任务

5.2 调度局的召回流程

管理员收到取消请求后，会通知所有相关检查员停止追踪该任务：

java

// 管理员召回任务
public void cancelJob(int uid, int jobId) {
    JobStatus toCancel = mJobs.getJobByUidAndJobId(uid, jobId);
    if (toCancel != null) {
        cancelJobImpl(toCancel); // 执行取消流程
    }
}

private void cancelJobImpl(JobStatus cancelled) {
    stopTrackingJob(cancelled); // 停止条件检查
    stopJobOnServiceContextLocked(cancelled); // 停止执行中的任务
}

5.3 快递员的任务终止

如果快递员正在派送该任务，会收到终止通知：

java

// 快递员收到终止通知
void cancelExecutingJob() {
    mCallbackHandler.obtainMessage(MSG_CANCEL).sendToTarget();
}

private void handleCancelH() {
    if (mVerb == VERB_EXECUTING) {
        sendStopMessageH(); // 发送停止任务消息
    }
}

六、特殊场景：停电后的任务恢复

当大厦停电（设备重启）后，任务调度局会从 "任务账本" 中恢复所有未完成的任务：

java

// 重启后恢复任务
public void onBootPhase(int phase) {
    if (phase == PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START) {
        mReadyToRock = true;
        ArraySet<JobStatus> jobs = mJobs.getJobs();
        for (JobStatus job : jobs) {
            for (StateController controller : mControllers) {
                controller.maybeStartTrackingJob(job); // 重新开始追踪任务
            }
        }
        mHandler.obtainMessage(MSG_CHECK_JOB).sendToTarget(); // 检查任务条件
    }
}

七、调度局的智慧：节能与效率优化

7.1 批量任务处理

调度局不会立即执行单个任务，而是会等待多个任务就绪后批量处理，就像快递员攒够一批快递再统一派送，减少频繁奔波：

java

// 批量处理条件
if (idleCount >= MIN_IDLE_COUNT || 
    connectivityCount >= MIN_CONNECTIVITY_COUNT ||
    runnableJobs.size() >= MIN_READY_JOBS_COUNT) {
    mPendingJobs.addAll(runnableJobs);
}

7.2 退避重试策略

如果任务执行失败，调度局会采用 "退避策略"，就像快递员遇到收件人不在家时，会间隔越来越长的时间再尝试：

java

// 设置退避策略
.setBackoffCriteria(3000, JobInfo.BACKOFF_POLICY_LINEAR)
// 第一次失败后等3秒，第二次等6秒，依此类推

7.3 紧急任务优先

对于有截止时间的任务（deadline），调度局会优先处理，就像快递单上标注 "加急" 的包裹：

java

// 检查截止时间
private boolean isReadyToBeExecutedLocked(JobStatus job) {
    if (job.hasDeadlineConstraint() && 
        job.getLatestRunTimeElapsed() < SystemClock.elapsedRealtime()) {
        return true; // 截止时间已到，优先执行
    }
    // 其他条件检查...
}

八、总结：JobScheduler 的工作流程图解

  1. 任务创建：应用创建 JobInfo 委托单，指定任务条件和执行组件
  2. 提交调度：通过 JobScheduler 提交任务，进入调度局登记
  3. 条件检查：各检查员（StateController）监控网络、电量等条件
  4. 任务就绪：条件满足后加入就绪队列，等待执行
  5. 任务执行：派遣 JobService 执行任务，回调 onStartJob 方法
  6. 任务取消：应用取消任务时，调度局终止执行并清理记录
  7. 重启恢复：设备重启后从文件恢复任务，继续追踪

九、实战小贴士：避免踩坑

  1. cancelAll 的陷阱：

    • cancelAll()会取消同一 UID 下的所有任务
    • 如果多个应用共享 UID，一个应用调用 cancelAll 会取消其他应用的任务

  2. 耗时任务处理：

    • onStartJob 运行在主线程，耗时操作必须放在子线程
    • 使用 jobFinished () 通知调度局任务完成，避免资源浪费

  3. 条件组合使用：

    • 合理组合网络、电量、时间条件，减少设备唤醒次数

    • 例如：同时设置setRequiresCharging(true)和setRequiredNetworkType()，确保只在充电且连 Wi-Fi 时执行

通过这个故事，我们了解到 JobScheduler 就像一个智能的快递调度中心，不仅能按条件精确派送任务，还能优化效率、节省资源，是安卓系统中处理后台任务的重要机制。

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