Android IPC机制(三):浅谈Binder的使用
playniuniu
9年前
<p><strong>一、前言</strong></p> <p> 在<a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1460533944217.html">上一篇文章Android IPC机制(二)</a>: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。</p> <p><strong>二、原理</strong></p> <p> 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：</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/7578521b39df1c44e275ffa23812e5a5.png"></p> <p>IMyAidl.java所在路径</p> <p><br> 打开该文件，得到如下代码：</p> <pre> <code class="language-java">* This file is auto-generated. DO NOT MODIFY. * Original file: G:\\Android\\Project\\MyAidl\\app\\src\\main\\aidl\\com\\chenyu\\service\\IMyAidl.aidl */ package com.chenyu.service; public interface IMyAidl extends android.os.IInterface { /** * Local-side IPC implementation stub class. */ public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl { ...... public void addPerson(com.chenyu.service.Person person) throws android.os.RemoteException; public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException;</span> }</code></pre> <p> 其中省略了一部分，我们先从<strong>大体上</strong>认识，然后在深入。<br> <strong>（1）</strong>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。<br> <strong>（2）</strong>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：</p> <pre> <code class="language-java">public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl { private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.chenyu.service.IMyAidl"; /** * Construct the stub at attach it to the interface. */ public Stub() {<span style="white-space:pre"> </span>// 1 this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } /** * Cast an IBinder object into an com.chenyu.service.IMyAidl interface, * generating a proxy if needed. */ public static com.chenyu.service.IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) { // 2 if ((obj == null)) { return null; } android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) { return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin); } return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj); } @Override public android.os.IBinder asBinder() {<span style="white-space:pre"> </span>// 3 return this; } @Override 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 switch (code) { case INTERFACE_TRANSACTION: { reply.writeString(DESCRIPTOR); return true; } case TRANSACTION_addPerson: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); com.chenyu.service.Person _arg0; if ((0 != data.readInt())) { _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data); } else { _arg0 = null; } this.addPerson(_arg0); reply.writeNoException(); return true; } case TRANSACTION_getPersonList: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result = this.getPersonList(); reply.writeNoException(); reply.writeTypedList(_result); return true; } } return super.onTransact(code, data, reply, flags); } private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl {<span style="white-space:pre"> </span>// 5 ... } static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); // 6 static final int TRANSACTION_getPersonList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); }</code></pre> <p><strong>（3）</strong>从上往下地，我们逐个分析一下各个方法或者变量的作用：<br> 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。</p> <p>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：</p> <pre> <code class="language-java">public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { Log.d("cylog", "onServiceConnected success"); iMyAidl=IMyAidl.Stub.asInterface(service); }</code></pre> <p>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：</p> <pre> <code class="language-java">public static com.chenyu.service.IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj == null)) { return null; } android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) { return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin); } return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj); }</code></pre> <p>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，<strong>注意到</strong>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：</p> <pre> <code class="language-java">/** * Attempt to retrieve a local implementation of an interface * for this Binder object. If null is returned, you will need * to instantiate a proxy class to marshall calls through * the transact() method. */ public IInterface queryLocalInterface(String descriptor);</code></pre> <p>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<strong>local意思应为当前进程</strong>，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<strong>回到asInterface(obj)方法</strong>，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<strong>Proxy代理类</strong>（下面会提到）。</p> <p>③asBinder():此方法用于返回当前对象本身。</p> <p>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：</p> <pre> <code class="language-java">case TRANSACTION_addPerson: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); com.chenyu.service.Person _arg0; if ((0 != data.readInt())) { _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data); } else { _arg0 = null; } this.addPerson(_arg0); reply.writeNoException(); return true; }</code></pre> <p>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<strong>CREATOR.createFromParcel方法</strong>，<strong>反序列化</strong>生成了Person类，这也是为什么<strong>实现了Parcelable接口的类应该同时实现CREATOR</strong>，原来在这里调用了反序列化的方法。接着，调用this.addPerson(_arg0)方法，<strong>注意</strong>：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：</p> <pre> <code class="language-java">private IBinder iBinder= new IMyAidl.Stub() { @Override public void addPerson(Person person) throws RemoteException { persons.add(person); } @Override public List<Person> getPersonList() throws RemoteException { return persons; } };</code></pre> <p>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。</p> <p>好了，回到当前的类，我们继续往下看：<br> 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。</p> <p>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。</p> <p>（4）Proxy类，也实现了IMyAidl接口，同时实现了addPerson和getPersonList的方法。<strong>而Proxy类在哪里被实例化的呢？</strong>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。<strong>什么叫做代理类呢？</strong>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：</p> <pre> <code class="language-java">private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl { 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 addPerson(com.chenyu.service.Person person) 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 ((person != null)) { _data.writeInt(1); person.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } } @Override public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonList, _data, _reply, 0);<span style="white-space:pre"> </span> //① _reply.readException(); _result = _reply.createTypedArrayList(com.chenyu.service.Person.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } }</code></pre> <p>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，<strong>是运行在客户端的！！！</strong>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，<strong>同时当前线程会被挂起</strong>，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。</p> <p>至此，对于IPC的方式之一——AIDL的原理已经剖析完毕，接下来<strong>总结</strong>一下：</p> <p>1、客户端发出绑定请求，服务端返回一个Binder对象，该对象能处理跨进程请求，而客户端拿到的是Binder对象的<strong>引用</strong>，Binder的实体是在服务端的。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。<br> 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。<br> 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。</p> <p><strong>三、优化</strong></p> <p>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。</p> <p>来自： <a href="/misc/goto?guid=4959670554372835701" rel="nofollow">http://www.jianshu.com/p/b96713fc4e5e</a></p>