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菩提本无树, 程序亦非猿
时不时 8:38 推送优质文章,觉得有用,置顶加星标船长的牢骚
给文章换了个主题样式,感觉更加骚气了一点,应该变好看了一点~有木有?
本文由船员 guanpj 再次赞助投稿,感激!~
在上一篇文章——[1]中我们已经分析了使用 Binder 机制的原因以及分析了 Binder 机制,本章我们将继续从 AIDL 的使用过程体验 Binder 在应用层的使用和原理。
AIDL 使用步骤
1.创建 UserManager.aidl 接口文件,声明作为 Server 端的远程 Service 具有哪些能力
UserManager.aidl:
package com.me.guanpj.binder;import com.me.guanpj.binder.User;// Declare any non-default types here with import statementsinterface UserManager { void addUser(in User user); ListgetUserList();}
对于对象引用,还需要引入实体类
User.aidl:
// User.aidlpackage com.me.guanpj.binder;// Declare any non-default types here with import statementsparcelable User;
跨进程传输对象必须实现 Parcelable 接口
User.java
public class User implements Parcelable { public int id; public String name; public User() {} public User(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } protected User(Parcel in) { id = in.readInt(); name = in.readString(); } @Override public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) { dest.writeInt(id); dest.writeString(name); } @Override public int describeContents() { return 0; } public static final CreatorCREATOR = new Creator () { @Override public User createFromParcel(Parcel in) { return new User(in); } @Override public User[] newArray(int size) { return new User[size]; } };}
生成的 UserManager 类如下:
UserManager.java:
package com.me.guanpj.binder;// Declare any non-default types here with import statementspublic interface UserManager extends android.os.IInterface{ /** Local-side IPC implementation stub class. */ public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.me.guanpj.binder.UserManager { private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.me.guanpj.binder.UserManager"; /** Construct the stub at attach it to the interface. */ public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } /** * Cast an IBinder object into an com.me.guanpj.binder.UserManager interface, * generating a proxy if needed. */ public static com.me.guanpj.binder.UserManager asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj==null)) { return null; } android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.me.guanpj.binder.UserManager))) { return ((com.me.guanpj.binder.UserManager)iin); } return new com.me.guanpj.binder.UserManager.Stub.Proxy(obj); } @Override public android.os.IBinder asBinder() { return this; } @Override public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException { java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR; switch (code) { case INTERFACE_TRANSACTION: { reply.writeString(descriptor); return true; } case TRANSACTION_addUser: { data.enforceInterface(descriptor); com.me.guanpj.binder.User _arg0; if ((0!=data.readInt())) { _arg0 = com.me.guanpj.binder.User.CREATOR.createFromParcel(data); } else { _arg0 = null; } this.addUser(_arg0); reply.writeNoException(); return true; } case TRANSACTION_getUserList: { data.enforceInterface(descriptor); java.util.List_result = this.getUserList(); reply.writeNoException(); reply.writeTypedList(_result); return true; } default: { return super.onTransact(code, data, reply, flags); } } } private static class Proxy implements com.me.guanpj.binder.UserManager { private android.os.IBinder mRemote; Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote; } @Override public android.os.IBinder asBinder() { return mRemote; } public java.lang.String getInterfaceDescriptor() { return DESCRIPTOR; } @Override public void addUser(com.me.guanpj.binder.User user) throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); if ((user!=null)) { _data.writeInt(1); user.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addUser, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } } @Override public java.util.List getUserList() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.util.List _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getUserList, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.createTypedArrayList(com.me.guanpj.binder.User.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } } static final int TRANSACTION_addUser = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); static final int TRANSACTION_getUserList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); } public void addUser(com.me.guanpj.binder.User user) throws android.os.RemoteException; public java.util.List getUserList() throws android.os.RemoteException;}
3.创建 Service,实现 UserManager.Stub 类并将该实现类的实例在 onBind 方法返回
MyService.java:
public class MyService extends Service { class UserManagerNative extends UserManager.Stub { Listusers = new ArrayList<>(); @Override public void addUser(User user) { Log.e("gpj", "进程:" + Utils.getProcessName(getApplicationContext()) + ",线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "Server 执行 addUser"); users.add(user); } @Override public List getUserList() { Log.e("gpj", "进程:" + Utils.getProcessName(getApplicationContext()) + ",线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "Server 执行 getUserList"); return users; } } private UserManagerNative mUserManagerNative = new UserManagerNative(); @Override public IBinder onBind(Intent intent) { Log.e("gpj", "进程:" + Utils.getProcessName(getApplicationContext()) + ",线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "Server onBind"); return mUserManagerNative; }}
4.在作为 Client 端的 Activity 中,绑定远程 Service 并得到 Server 的代理对象
5.通过 Server 代理对象,调用 Server 的具体方法
MainActivity.java:
public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener { Button btnBind; Button btnAddUser; Button btnGetSize; TextView tvResult; IUserManager mUserManager; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); btnBind = (Button) findViewById(R.id.btn_bind); btnAddUser = (Button) findViewById(R.id.btn_add_user); btnGetSize = (Button) findViewById(R.id.btn_get_size); btnBind.setOnClickListener(this); btnAddUser.setOnClickListener(this); btnGetSize.setOnClickListener(this); tvResult = (TextView) findViewById(R.id.txt_result); } @Override protected void onDestroy() { unbindService(mConn); super.onDestroy(); } private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() { @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { Log.e("gpj", "进程:" + Utils.getProcessName(getApplicationContext()) + ",线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "Client onServiceConnected"); mUserManager = UserManagerImpl.asInterface(service); try { //注册远程服务死亡通知 service.linkToDeath(mDeathRecipient, 0); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) { mUserManager = null; } }; private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() { @Override public void binderDied() { if (mUserManager != null) { mUserManager.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient, 0); mUserManager = null; // 重新绑定服务 bindService(); } } }; @Override public void onClick(View v) { switch (v.getId()) { case R.id.btn_bind: bindService(); break; case R.id.btn_add_user: if (null != mUserManager) { try { Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" +"Client 调用 addUser"); mUserManager.addUser(new User(111, "gpj")); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } else { Toast.makeText(MainActivity.this, "先绑定 Service 才能调用方法", Toast.LENGTH_LONG).show(); } break; case R.id.btn_get_size: if (null != mUserManager) { try { Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" +"Client 调用 getUserList"); ListuserList = mUserManager.getUserList(); tvResult.setText("getUserList size:" + userList.size()); Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" +"调用结果:" + userList.size()); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } else { Toast.makeText(MainActivity.this, "先绑定 Service 才能调用方法", Toast.LENGTH_LONG).show(); } break; default: } } private void bindService() { Intent intent = new Intent(); intent.setAction("com.me.guanpj.binder"); intent.setComponent(new ComponentName("com.me.guanpj.binder", "com.me.guanpj.binder.MyService")); Log.e("gpj", "进程:" + Utils.getProcessName(getApplicationContext()) + ",线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "开始绑定服务"); bindService(intent, mConn, Context.BIND_AUTO_CREATE); }}
AIDL 的实现过程
为了便于理解,这里用一个 Demo 来展示 AIDL 的实现过程:Activity 作为 Client 与作为 Server 端的远程 Service 实现数据交互,在绑定远程 Service 之后,点击 AddUser 后 Service 会将 Client 端传进来的 User 对象加入列表中,点击 GetSize 后远程 Service 将会把列表的长度返回给客户端。建议在继续阅读之前先查看或者运行一下项目源码[2]:
在项目中创建 UserManager.aidl 文件之后,系统会自动在 build 目录生成一个与 UserManager.java 接口类,它继承了 IInterface 接口,UserManager 接口只有一个静态抽象类 Stub,Stub 继承自 Binder 并实现了 UserManager 接口,Stub 里面也有一个静态内部类 Proxy,Proxy 也继承了 UserManager(是不是有点乱,乱就对了,我也很乱)。
如此嵌套是为了避免有多个 .aidl 文件的时候自动生成这些类的类名不会重复,为了提高代码可读性,我们将生成的 UserManager 和 Stub 类 拆解并重新命名成了 IUserManager 类和 UserManagerImpl 类并在关键方法上添加了注释或者 Log。
IUserManager.java:
public interface IUserManager extends android.os.IInterface { // 唯一性标识 static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.me.guanpj.binder.IUserManager"; // 方法标识,用十六进制表示 int TRANSACTION_addUser = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); int TRANSACTION_getUserList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); // Server 具有的能力 void addUser(User user) throws android.os.RemoteException; ListgetUserList() throws android.os.RemoteException;}
UserManagerImpl.java:
public abstract class UserManagerImpl extends Binder implements IUserManager { /** * Construct the mLocalStub at attach it to the interface. */ public UserManagerImpl() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } /** * 根据 Binder 本地对象或者代理对象返回 IUserManager 接口 */ public static IUserManager asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj == null)) { return null; } // 查找本地对象 android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof IUserManager))) { Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "返回本地对象"); return ((IUserManager) iin); } Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "返回代理对象"); return new UserManagerImpl.Proxy(obj); } @Override public android.os.IBinder asBinder() { return this; } @Override public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException { switch (code) { case INTERFACE_TRANSACTION: { reply.writeString(DESCRIPTOR); return true; } case TRANSACTION_addUser: { Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "本地对象通过 Binder 执行 addUser"); data.enforceInterface(DESCRIPTOR); User arg0; if ((0 != data.readInt())) { // 取出客户端传递过来的数据 arg0 = User.CREATOR.createFromParcel(data); } else { arg0 = null; } // 调用 Binder 本地对象 this.addUser(arg0); reply.writeNoException(); return true; } case TRANSACTION_getUserList: { Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "本地对象通过 Binder 执行 getUserList"); data.enforceInterface(DESCRIPTOR); // 调用 Binder 本地对象 Listresult = this.getUserList(); reply.writeNoException(); // 将结果返回给客户端 reply.writeTypedList(result); return true; } default: break; } return super.onTransact(code, data, reply, flags); } private static class Proxy implements IUserManager { private android.os.IBinder mRemote; Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote; } @Override public android.os.IBinder asBinder() { return mRemote; } public java.lang.String getInterfaceDescriptor() { return DESCRIPTOR; } @Override public void addUser(User user) throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); if (user != null) { _data.writeInt(1); user.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "代理对象通过 Binder 调用 addUser"); mRemote.transact(UserManagerImpl.TRANSACTION_addUser, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } } @Override public List getUserList() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); List _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); Log.e("gpj", "线程:" + Thread.currentThread().getName() + "————" + "代理对象通过 Binder 调用 getUserList"); mRemote.transact(UserManagerImpl.TRANSACTION_getUserList, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.createTypedArrayList(User.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } }}
再进行分析之前,先了解几个概念:
IInterface : 从注释中的说明看出,声明(自动生成或者手动创建)AIDL 性质的接口必须继承这个接口,这个接口只有一个 IBinder asBinder() 方法,实现它的类代表它能够进程跨进程传输( Binder 本地对象)或者持有能够进程跨进程传输的对象的引用(Binder 代理对象)。
IUserManager : 它同样是一个接口,它继承了 IInterface 类,并声明了 Server 承诺给 Client 的能力
IBinder : 它也是一个接口,实现这个接口的对象就具有了跨进程传输的能力,在跨进程数据流经驱动的时候,驱动会识别IBinder类型的数据,从而自动完成不同进程Binder本地对象以及Binder代理对象的转换。
Binder : 代表 Binder 本地对象,BinderProxy 类是它的内部类,是 Server 端 Binder 对象的本地代理,它们都继承了 IBinder 接口,因此都能跨进程进行传输,Binder 驱动在跨进程传输的时候会将这两个对象自动进行转换。
UserManagerImpl : 它继承了 Binder 并实现了 IInterface 接口,说明它是 Server 端的 Binder 本地对象,并拥有 Server 承诺给 Client 的能力。
先从 MainActivity 中绑定服务后的回调方法着手:
private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() { @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { mUserManager = UserManagerImpl.asInterface(service); try { // 注册远程服务死亡通知 service.linkToDeath(mDeathRecipient, 0); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) { mUserManager = null; }};
onServiceConnected 的参数中,第一个是 Service 组件的名字,表示哪个服务被启动了,重点是类型为 IBinder 的第二个参数,在 Service.java 中的 onBind 方法中,已经把 Server 端的本地对象 UserManagerNative 实例返回给 Binder 驱动了:
private UserManagerNative mUserManagerNative = new UserManagerNative();@Overridepublic IBinder onBind(Intent intent) { return mUserManagerNative;}
因此,当该服务被绑定的时候,Binder 驱动会为根据该服务所在的进程决定 是返回本地对象还是代理对象给客户端,当 Service 与 MainActivity 位于同一个进程当中的时候,onServiceConnected 返回 Binder 本地对象——即 UserManagerNative 对象给客户端;当 Service 运行在不同进程中的时候,返回的是 BinderProxy 对象。
接着,在将这个 IBinder 对象传给 UserManagerImpl 的 asInterface 方法并返回 IUserManager 接口,asInterface 方法实现如下:
/** * 根据 Binder 本地对象或者代理对象返回 IUserManager 接口*/public static IUserManager asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj == null)) { return null; } // 查找本地对象 android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof IUserManager))) { return ((IUserManager) iin); } return new UserManagerImpl.Proxy(obj);}
首先,会根据 DESCRIPTOR 调用 IBinder 对象的 queryLocalInterface 方法,那么就得看 IBinder 的实现类怎么处理这个方法了:
在 Binder 类中的实现:
public @Nullable IInterface queryLocalInterface(@NonNull String descriptor) { // 判断 mDescriptor 跟参数 DESCRIPTOR 相同,返回 mOwner if (mDescriptor != null && mDescriptor.equals(descriptor)) { return mOwner; } return null;}
那么这个 mOwner 和 mDescriptor 又是什么时候被赋值的呢?答案在 Binder 的子类 UserManagerImpl 的构造方法里面,:
public UserManagerImpl() { // 将 UserManagerImpl 和 DESCRIPTOR 注入到父类(Binder) this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}
在 Binder$BinderProxy 类中的实现:
BinderProxy 并不是 Binder 本地对象,而是 Binder 的本地代理,因此 queryLocalInterface 返回的是 null:
public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) { return null;}
综上两点可以看出,如果 obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR) 方法存在返回值并且是 IUserManager 类型的对象,那么它就是 Binder 本地对象,将它直接返回给 Client 调用;否则,使用 UserManagerImpl$Proxy 类将其进行包装后再返回,Proxy 类也实现了 IUserManager 接口,因此,在 Client 眼中,它也具有 Server 承诺给 Client 的能力,那么,经过包装后的对象怎么和 Server 进行交互呢?
首先,它会把 BinderProxy 对象保存下来:
Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote;}
然后,实现 IUserManager 的方法:
@Overridepublic void addUser(User user) throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); if (user != null) { _data.writeInt(1); // 将 user 对象的值写入 _data user.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } // 通过 transact 跟 Server 交互 mRemote.transact(UserManagerImpl.TRANSACTION_addUser, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); }}@Overridepublic ListgetUserList() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); List _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); // 通过 transact 跟 Server 交互 mRemote.transact(UserManagerImpl.TRANSACTION_getUserList, _data, _reply, 0); _reply.readException(); // 获取 Server 的返回值并进程转换 _result = _reply.createTypedArrayList(User.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result;}
可以看到,不管什么方法,都是是将服务端的方法代号、处理过的参数和接收返回值的对象等通过 mRemote.transact 方法 Server 进行交互,mRemote 是 BinderProxy 类型,在 BinderProxy 类中,最终调用的是 transactNative 方法:
public native boolean transactNative(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException;
它的最终实现在 Native 层进行,Binder 驱动会通过 ioctl 系统调用唤醒 Server 进程,并调用 Server 本地对象的 onTransact 函数:
@Overridepublic boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException { switch (code) { case INTERFACE_TRANSACTION: { reply.writeString(DESCRIPTOR); return true; } case TRANSACTION_addUser: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); User arg0; if ((0 != data.readInt())) { // 取出客户端传递过来的数据 arg0 = User.CREATOR.createFromParcel(data); } else { arg0 = null; } // 调用 Binder 本地对象 this.addUser(arg0); reply.writeNoException(); return true; } case TRANSACTION_getUserList: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); // 调用 Binder 本地对象 Listresult = this.getUserList(); reply.writeNoException(); // 将结果返回给客户端 reply.writeTypedList(result); return true; } default: break; } return super.onTransact(code, data, reply, flags);}
在 Server 进程中,onTransact 会根据 Client 传过来的方法代号决定调用哪个方法,得到结果后又会通过 Binder 驱动返回给 Client。
总结
回溯到 onServiceConnected 回调方法,待服务连接成功后,Client 就需要跟 Server 进行交互了,如果 Server 跟 Client 在同一个进程中,Client 可以直接调用 Server 的本地对象 ,当它们不在同一个进程中的时候,Binder 驱动会自动将 Server 的本地对象转换成 BinderProxy 代理对象,经过一层包装之后,返回一个新的代理对象给 Client。这样,整个 IPC 的过程就完成了。
文章中的代码已经上传至我的 Github[5],如果你对文章内容有疑问或者有不同的意见,欢迎留言,我们一同探讨。
参考资料
[1]
借助 AIDL 理解 Android Binder 机制——Binder 来龙去脉: https://guanpj.cn/2017/08/10/Android-Binder-Principle-Analyze/
[2]项目源码: https://github.com/guanpj/BinderDemo
[3]写给 Android 应用工程师的 Binder 原理剖析: https://zhuanlan.zhihu.com/p/35519585
[4]Binder学习指南: https://cloud.tencent.com/developer/article/1329601
[5]Github: https://github.com/guanpj/BinderDemo
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