Android IPC机制(三):浅谈Binder的使用

其他 2018-09-03 06:09:28 阅读次数: 0

一、前言

在上一篇博客Android IPC机制(二):AIDL的基本使用方法中，笔者讲述了安卓进程间通讯的一个主要方式，利用AIDL进行通讯，并介绍了AIDL的基本使用方法。其实AIDL方式利用了Binder来进行跨进程通讯，Binder是Android中的一种跨进程通讯方式，其底层实现原理比较复杂，限于笔者水平，不能展开详谈，所以这篇文章主要谈谈以AIDL为例，谈谈Binder的使用方法。


二、原理

上一篇文章中创建了一个IMyAidl.aidl文件，即接口文件，随即编译了该文件，生成了一个.java文件，该文件在gen目录下：


打开该文件，得到如下代码：

  1. <span style= "font-size:18px;"> /*
  2. * This file is auto-generated. DO NOT MODIFY.
  3. * Original file: G:\\Android\\Project\\MyAidl\\app\\src\\main\\aidl\\com\\chenyu\\service\\IMyAidl.aidl
  4. */
  5. package com.chenyu.service;
  7. public interface IMyAidl extends android.os.IInterface {
  8. /**
  9. * Local-side IPC implementation stub class.
  10. */
  11. public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl {
  12. ......
  14. public void addPerson(com.chenyu.service.Person person) throws android.os.RemoteException;
  16. public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException;</span>
  17. }
其中省略了一部分，我们先从大体上认识，然后在深入。

（1）从大体上看，该java文件是一个接口，继承了IInterface接口，接着，声明了一个静态内部抽象类：Stub，然后是两个方法，可以看到，这两个方法分别是原IMyAidl.aidl文件内声明的两个方法。

（2）我们看回Stub类，它继承了Binder，同时实现了IMyAidl。这个类实现了自己的接口!那么可想而知，该接口所声明的addPerson,getPersonList方法，将会在Stub类得到实现，具体如何实现，我们展开Stub类：

  1. public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl {
  2. private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.chenyu.service.IMyAidl";
  4. /**
  5. * Construct the stub at attach it to the interface.
  6. */
  7. public Stub() {<span style= "white-space:pre"> </span> //①
  8. this.attachInterface( this, DESCRIPTOR);
  9. }
  11. /**
  12. * Cast an IBinder object into an com.chenyu.service.IMyAidl interface,
  13. * generating a proxy if needed.
  14. */
  15. public static com.chenyu.service. IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) { //②
  16. if ((obj == null)) {
  17. return null;
  18. }
  19. android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
  20. if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) {
  21. return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin);
  22. }
  23. return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj);
  24. }
  26. @Override
  27. public android.os. IBinder asBinder() {<span style= "white-space:pre"> </span> //③
  28. return this;
  29. }
  31. @Override
  32. public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {<span style= "white-space:pre"> </span> //④
  33. switch (code) {
  34. case INTERFACE_TRANSACTION: {
  35. reply.writeString(DESCRIPTOR);
  36. return true;
  37. }
  38. case TRANSACTION_addPerson: {
  39. data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
  40. com.chenyu.service.Person _arg0;
  41. if (( 0 != data.readInt())) {
  42. _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data);
  43. } else {
  44. _arg0 = null;
  45. }
  46. this.addPerson(_arg0);
  47. reply.writeNoException();
  48. return true;
  49. }
  50. case TRANSACTION_getPersonList: {
  51. data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
  52. java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result = this.getPersonList();
  53. reply.writeNoException();
  54. reply.writeTypedList(_result);
  55. return true;
  56. }
  57. }
  58. return super.onTransact(code, data, reply, flags);
  59. }
  61. private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl {<span style= "white-space:pre"> </span> //⑤
  62. ...
  63. }
  65. static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); //⑥
  66. static final int TRANSACTION_getPersonList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
  67. }
（3）从上往下地，我们逐个分析一下各个方法或者变量的作用：

①Stub()构造方法：此方法调用了父类Binder的attachInterface()方法，将当前的Interface与Binder联系起来，由于传递了DESCRIPTOR这个参数，唯一标识了当前Interface。


②asInterface(IBinder obj) ：静态方法，传递了一个接口对象，该对象从哪里传递进来的呢？我们来看看上一章博客的客户端代码：

  1. public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
  2. Log.d( "cylog", "onServiceConnected success");
  3. iMyAidl=IMyAidl.Stub.asInterface(service);
  5. }
在这里，可以看到，调用了IMyAidl.Stub.asInterface(service)方法，即上面的②号方法，并且把service传递了进去，我们接着往下看：

  1. public static com.chenyu.service. IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) {
  2. if ((obj == null)) {
  3. return null;
  4. }
  5. android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
  6. if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) {
  7. return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin);
  8. }
  9. return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj);
  10. }
首先判断obj是否有效，如果无效直接返回Null，说明客户端与服务端的连接失败了。接着调用了obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法，为IInterface的对象赋值，注意到这里再次传递了DESCRIPTOR参数，可以猜测，这个方法应该是查找与当前Interface相关的一个方法，我们看看IBinder接口的queryLocalInterface()方法：

  1. /**
  2. * Attempt to retrieve a local implementation of an interface
  3. * for this Binder object. If null is returned, you will need
  4. * to instantiate a proxy class to marshall calls through
  5. * the transact() method.
  6. */
  7. public IInterface queryLocalInterface(String descriptor);
大概意思是说，根据descriptor的值，试图为Binder取回一个本地的interface，其中local意思应为当前进程，如果返回值是null,那么应该实例化一个proxy类。在了解了obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法后，我们再次回到asInterface(obj)方法，继续往下看：接着是一个if判断，主要判断客户端与服务端是否处于同一进程，如果处于同一进程，那么直接返回了Stub对象本身，如果不是同一个进程，那么就会新建一个Proxy代理类（下面会提到）。


③asBinder():此方法用于返回当前对象本身。

④onTransact(int code,Parcel data,Parcel reply,int flags)：该方法一般运行在服务端中的Binder线程池中，即远程请求会在该方法得到处理。传递的code值用于判断客户端的请求目标，是addPerson或者是getPersonList。我们以请求目标为addPerson()为例分析一下，提取其主要函数体如下：

  1. case TRANSACTION_addPerson: {
  2. data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
  3. com.chenyu.service.Person _arg0;
  4. if (( 0 != data.readInt())) {
  5. _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data);
  6. } else {
  7. _arg0 = null;
  8. }
  9. this.addPerson(_arg0);
  10. reply.writeNoException();
  11. return true;
  12. }
首先声明了_arg0是Person类的对象，接着，以data为参数调用了Person类的CREATOR.createFromParcel方法，反序列化生成了Person类，这也是为什么实现了Parcelable接口的类应该同时实现CREATOR，原来在这里调用了反序列化的方法。接着，调用this.addPerson(_arg0)方法，注意：这里的this代表当前的Binder对象，那么由Binder调用的addPerson(_arg0)方法，实际上是由绑定到Binder的service调用的，即服务端调用了自身的addPerson方法。为了方便明白，让我们来回顾一下上一篇文章服务端的代码：

  1. private IBinder iBinder= new IMyAidl.Stub() {
  2. @Override
  3. public void addPerson(Person person) throws RemoteException {
  4. persons.add(person);
  5. }
  7. @Override
  8. public List<Person> getPersonList() throws RemoteException {
  9. return persons;
  10. }
  11. };
是不是一下子就明白了？IMyAidl.Stub()实现的接口，其中的方法在服务端得到了实现：addPerson和getPersonList()。当在Binder线程池中，调用了this.addPerson()方法，实际上回调了服务端的addPerson方法，而底层到底是怎么实现的，限于笔者的水平，暂时不了解，等以后笔者再深入了解Binder的工作机制再回答这个问题。

好了，回到当前的类，我们继续往下看：
⑤private static class Proxy:这里又出现了一个私有的静态内部类，关于这个类将在接下来详细讲述。


⑥最后两行代码分别是两个常量，标志了两个方法，即上面提到的code值。


（4）Proxy类，也实现了IMyAidl接口，同时实现了addPerson和getPersonList的方法。而Proxy类在哪里被实例化的呢？是上面（3）②中，当客户端与服务端不在同一个进程的时候，就会实例化这个代理类，并返回给客户端。什么叫做代理类呢？所谓代理，即一个中介，客户端拿到的实例，能操作服务端的部分功能，让客户端以为自己已经拿到了服务端的实例，其实不是，只是拿到服务端的一个代理而已。接下来我们展开该类，看看内部：

  1. private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl {
  2. private android.os.IBinder mRemote;
  4. Proxy(android.os.IBinder remote) {
  5. mRemote = remote;
  6. }
  8. @Override
  9. public android.os. IBinder asBinder() {
  10. return mRemote;
  11. }
  13. public java.lang. String getInterfaceDescriptor() {
  14. return DESCRIPTOR;
  15. }
  17. @Override
  18. public void addPerson(com.chenyu.service.Person person) throws android.os.RemoteException {
  19. android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
  20. android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
  21. try {
  22. _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
  23. if ((person != null)) {
  24. _data.writeInt( 1);
  25. person.writeToParcel(_data, 0);
  26. } else {
  27. _data.writeInt( 0);
  28. }
  29. mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0);
  30. _reply.readException();
  31. } finally {
  32. _reply.recycle();
  33. _data.recycle();
  34. }
  35. }
  37. @Override
  38. public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException {
  39. android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
  40. android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
  41. java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result;
  42. try {
  43. _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
  44. mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonList, _data, _reply, 0);<span style= "white-space:pre"> </span> //①
  45. _reply.readException();
  46. _result = _reply.createTypedArrayList(com.chenyu.service.Person.CREATOR);
  47. } finally {
  48. _reply.recycle();
  49. _data.recycle();
  50. }
  51. return _result;
  52. }
  53. }
这里关注两个接口方法的实现：addPerson和getPersonList，这两个方法已经多次出现了，而在代理类实现的这两个方法，是运行在客户端的！！！其主要实现过程是这样的：当客户端拿到代理类，调用addPerson或者getPersonList方法，首先会创建输入型Parcel对象_data和输出型Parcel对象_reply，接着调用①号代码调用transact来发起RPC远程请求，同时当前线程会被挂起，此时，服务端的onTransact会被调用，即上面所说的（3）④号代码，当服务端处理完请求后，会返回数据，当前线程继续执行知道返回 _result结果。


至此，对于IPC的方式之一——AIDL的原理已经剖析完毕，接下来总结一下：

1、客户端发出绑定请求，服务端和客户端绑定在同一个Binder上。客户端执行asInterface()方法，如果客户端和服务端处于同一进程，则直接返回服务端的Stub对象本身，如果处于不同进程，则返回的是Stub.proxy代理类对象。

2、客户端发送远程请求（addPerson或者getPersonList)，此时客户端线程挂起，Binder拿到数据后，对数据进行处理如在不同进程，会把数据写入Parcel，调用Transact方法。

3、触发onTransact方法，该方法运行在Binder线程池，方法中会调用到服务端实现的接口方法，当数据处理完毕后，返回reply值，经过Binder返回客户端，此时客户端线程被唤醒。


三、优化

最后说一说如何优化AIDL，上面提到，客户端发送请求后，会被挂起，这意味着，如果处理数据的时间过长，那么该线程就一直等不到唤醒，这是很严重的，如果在UI线程发送请求，会直接导致ANR，所以我们需要在子线程发送异步请求，这样才能避免ANR。还有一点，Binder可能是意外死亡的，如果Binder意外死亡，那么子线程可能会一直挂起，所以我们要启用重新连接服务。有两个方法，一个是给Binder设置DeathRecipient监听，另一个是在onServiceDisconnected中重连服务。




参考书籍：《Android 开发艺术探索》 任玉刚著，2015年9月第一版

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转载自blog.csdn.net/c_z_w/article/details/80960972
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