深入了解 Messenger 的实现细节

   <h2><strong>前言</strong></h2>    <p>看这篇文章前，需要对 Android 的进程间通讯方式有所了解，不然可能会云里雾里。</p>    <h2><strong>从使用 Messenger 说起</strong></h2>    <p>Android 上实现 IPC （进程间通讯）的方式有好几种，其中有一种就是使用 AIDL 方式实现。</p>    <p>对于使用 AIDL 方式通讯，其关键就在于创建 aidl 文件，系统会自动为 aidl 文件生成相应的 Java 类，其关键实现在于生成的 Java 类中。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/fc94e3718a7dc0b7b48a5efc4d0ccae1.png"></p>    <p>系统提供了一个更方便我们进行 IPC 的类 —— Messenger，先来看看如何使用 Messenger（熟悉的童鞋完全可以跳过这一部分）。</p>    <ul>     <li> <p>第一步：客户端进程创建两个 Messenger，一个 Sender ，一个 Receiver；</p> </li>    </ul>    <pre>  <code class="language-java">//客户端进程发消息给服务进程      private Messenger mSender;      //客户端进程接收服务进程回调      private Messenger mReceiver = new Messenger(new Handler() {          @Override          public void handleMessage(Message msg) {              super.handleMessage(msg);              Bundle data = msg.getData();              if (data != null) {                  String response = data.getString("body");                  Toast.makeText(MainActivity.this, response, Toast.LENGTH_SHORT).show();              }          }      });</code></pre>    <ul>     <li> <p>第二步：编写Service类，并需要在 AndroidManifest.xml 配置多进程；</p> </li>    </ul>    <pre>  <code class="language-java">public class IPCService extends Service {        private Messenger messenger = new Messenger(new Handler() {          @Override          public void handleMessage(Message msg) {              super.handleMessage(msg);              try {                  Thread.sleep(2 * 1000);              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              }              Message response = Message.obtain();              Bundle data = new Bundle();              data.putString("body", "response");              response.setData(data);              try {                  msg.replyTo.send(response);//回调客户端              } catch (RemoteException e) {                  e.printStackTrace();              }          }      });        @Override      public IBinder onBind(Intent intent) {          return messenger.getBinder();//将Binder返回给请求绑定的进程      }    }</code></pre>    <ul>     <li> <p>第三步：绑定Service进程，并在 ServiceConnection 中初始化 Sender；</p> </li>    </ul>    <pre>  <code class="language-java">Intent intent = new Intent(this, IPCService.class);      startService(intent);      bindService(intent, conn, Context.BIND_AUTO_CREATE);//启动绑定Service进程        private ServiceConnection conn = new ServiceConnection() {          @Override          public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {              mSender = new Messenger(service); //用Binder初始化Sender          }            @Override          public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {            }      };</code></pre>    <ul>     <li> <p>第四步：用 Sender 和 Receiver 完成客户端进程和服务进程的交互。</p> </li>    </ul>    <pre>  <code class="language-java">if (mSender != null) {          Message message = Message.obtain();          message.replyTo = mReceiver;//将 Receiver 一并发送给服务进程          try {               mSender.send(message);          } catch (RemoteException e) {               e.printStackTrace();          }       }</code></pre>    <p>至此，在绑定服务进程初始化 Sender 后，即可以做多进程间的交互工作了。使用 Messenger 来实现多进程的交互相比我们用 aidl 来要方便得多，但是 Messenger 的内部也是采用 aidl 实现的，只不过为了方便开发者调用而进行一些封装，使得开发者们可以忽略 aidl 的实现细节。简单的了解了 Messenger 的基本使用后，下面我们就来看看 Messenger 的源代码，了解一些内部的实现细节。</p>    <h2><strong>Messenger 源代码通读</strong></h2>    <p>Messenger 类位于 android.os 包下，代码量不是很多，所以看起来难度不大，只有如下这么几个方法。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/8329324f2a4d290b1b79e56721a9c08f.png"></p>    <p>在上面的示例代码中可以看到，客户端进程有 Sender 和 Receiver 两个 Messenger，如果不需要实现服务进程回调客户端进程，那么 Receiver 完全可以不要。当需要服务进程回调客户端进程时，则需要传入 Receiver 了。由于需要在进程间传递 Messenger 对象，那么 Messenger 类就必须要继承 Serializable 或者 Parcelable 接口。按照 Android 系统一向的风格，都是偏向于推荐继承 Parcelable 来实现。</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/698369b41e15f662fea1a305e83e6560.png"></p>    <p>所以，上面看到的 describeContents、writeToParcel 方法和 CREATOR 对象实际上继承 Parcelable 的实现。不明白的童鞋可以参照 Parcelable 的官方文档（需要梯子）</p>    <p>而 equals 和 hashCode 方法自然不用多说啦，大家熟悉得很。而 writeMessengerOrNullToParcel 和 readMessengerOrNullFromParcel 这对静态方法主要是实现 Messenger 在 Parcel 中的读写操作的，实现比较简单，大家参见下面代码就可以理解了。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/3344ef66f91aaa9f0a9d2942b7ccd87e.png"></p>    <p>当然，Messenger 除了继承 Parcelable 外，还需要声明一个同名的 Messenger.aidl 文件，可以在 framework 层源码下 android.os 包中找到 Messenger.aidl 文件，对于写过 aidl 的童鞋，肯定不陌生了。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/a2980f7e5a18f9390d70b7bd175d4fee.png"></p>    <p>排除掉上面提到的方法，剩下的主要是 Messenger 的两个构造方法以及 getBinder 和 send 方法。客户端调用服务进程方法时，是通过 Messenger 中的 send 方法，所以我们先直接看 send 方法中的内部实现</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/aa7cf844d95490a0253da09c0207a938.png"></p>    <p>其内部是调用了 mTarget 的 send 方法，那么 mTarget 又是何物呢？</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/d5a6195e94e582eacb4a536cf17797db.png"></p>    <p>从上面可以看到 mTarget 是一个 IMessenger 实例，作为 Messenger 唯一的成员变量。 初始化 mTarget 是在 public Messenger(Handler target) 构造函数中，利用 Handler 的 getIMessenger 方法来获取一个 IMessenger 的实例。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/1459067026fe2e3f47a7d6b40251faea.png"></p>    <p>从上图可以看到 getIMessenger 前面是没有修饰符的，这样控制了该方法的作用域仅限于 android.os 包内给其他类使用，我们日常开发是无法使用该方法的，所以在 API 文档中也没有提供相应接口文档。在倒数第二行中可以看到 new MessengerImpl() 并在最后 return 给调用者。所以实际上， mTarget 具体实现是在 MessengerImpl 中。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/13bac171f2014247f1346f6aa92a7191.png"></p>    <p>MessengerImpl 实际上是 Handler 的一个私有内部类，它继承了 IMessenger.Stub 并实现 send 方法。用过 aidl 的童鞋 IMessenger.Stub 的身影想必就明白了，实际上 IMessenger 就是系统提供的 IMessenger.aidl 文件，而 IMessenger.Stub 就是由 IMessenger.aidl 生成的类。 IMessenger.aidl 在 framework 层代码的 android.os 包中可以找到，而关于 IMessenger 的 Java 实现，则可以看下面的链接。</p>    <p>MessengerImpl 的 send 实现相对也比较简单，只有两行代码</p>    <pre>  <code class="language-java">public void send(Message msg) {          msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();          Handler.this.sendMessage(msg);      }</code></pre>    <p>首先是将发起调用的客户端进程的 Linux Uid 存储在我们传入的 Message 对象中，服务进程收到 Message 可以通过 msg.sendingUid 得知发起调用的进程的 Linux Uid。接着通过 Handler 的 sendMessage 方法发送给服务进程，这意味着 Messenger 与服务进程间的操作是串行的，因此，在有并行需求的场景下 Messenger 就不适用了。</p>    <p>了解完了 send 方法后，最后就只剩下 getBinder 了，其内部实现也简单。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/3c75352c8319c4c48a44df97f42e3442.png"></p>    <p>参照前面的示例代码，这里主要还是在 Service 的 onBind 方法中返回 Binder 对象给客户端调用，实现同样是 IMessenger 的 Java 实现中。</p>    <p>至此，基本上看完了整个 Messenger 的内部代码，从上面的分析上看，内部实现确实非常简单，基于 aidl 的基础上做的封装实现，又对开发者屏蔽了底层 aidl 的实现细节。当然个人认为有两点不足之处：</p>    <ul>     <li> <p>一个前面提到的 send 操作串行，并行场景则无法用 Messenger；</p> </li>     <li> <p>Messenger 内部没有做 Binder 键断裂重连的处理（个人认为内部处理了会更好，更加屏蔽底层的实现细节）；</p> </li>    </ul>    <h2><strong>远程调用的阻塞与非阻塞</strong></h2>    <p>Android 系统跨进程通讯的底层实现都是通过 Binder 实现，正常情况下客户端进程发起一个远程方法调用的流程大致如下：</p>    <ol>     <li> <p>客户端线程发起调用；</p> </li>     <li> <p>客户端线程将远程调用操作交给 Binder 线程池，并阻塞等待返回远程方法执行完毕返回；</p> </li>    </ol>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/dd42bbfedad0b89cb656547ec86702fc.png"></p>    <p>这也就意味着，我们不能在客户端进程的 UI 线程中发起远程方法调用，不然如果远程方法执行了耗时操作，客户端的 UI 线程将会被阻塞，从而造成 ANR 的问题存在。读者可以自行尝试自定义 aidl 并发起一个耗时的远程方法调用进行验证。但是，如果你使用系统提供的 Messenger ，则不会出现这样的问题，无论你的远程方法执行多么耗时，客户端 Messenger 发起调用后会继续执行接下来的代码，并不会进行阻塞等待。这里让我百思不得其解，为什么呢？前面我们可以看到 Messenger 的 send 方法实现是在 MessengerImpl 中</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/13bac171f2014247f1346f6aa92a7191.png" alt="深入了解 Messenger 的实现细节" width="514" height="101"></p>    <p>并且，发送 Messeage 的操作是利用主线程的 Handler ，并没有其他的异步操作，为何执行的过程中不阻塞？这点我也完全没有想明白，最后折腾半天无果向任玉刚老师求助才得到答案。原来，默认情况下发起的远程方法调用都是阻塞式的，但也可以是非阻塞式的。 Messenger 就是采用非阻塞的方式通讯，其关键就在于 IMessenger.aidl 的实现</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/6f588e54db631830c35a77c9ad431efb.png"></p>    <p>相比平常自定义的 aidl，多了 oneway 的关键字，声明和不声明 oneway 关键字的在于生成 Java 类中一个参数</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/5e145cdca8f4e815a6e60145fe30a56d.png"></p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/667a1df17f6552f8d0a4ac2554d9c5b6.png"></p>    <p>不声明 oneway 时，mRemote.transact 传入的最后一个参数是 0；声明 oneway 时，mRemote.transact 传入的最后一个参数是 android.os.IBinder.FLAG_ONEWAY 。</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/96e83bc0395c13e3337d430ccc2950d5.png"></p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/dd7b0b7ff6ef8cf55fc53f4cf83e0cf1.png"></p>    <p>查看 API 文档即可以看到 FLAG_ONEWAY 的作用就是让客户端能够非阻塞的调用远程方法，至此真相大白，如果我们自定义的 aidl 也想实现非阻塞的调用，只需声明 oneway 关键字即可。</p>    <h2><strong>总结</strong></h2>    <p>因为平时并不常用到 oneway，加上文档提及的很少，唯一有描述的就是下面这段。这次看了 Messenger 的代码才知道有这么回事，也是涨姿势了。</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/31da81c8a169712987c8599d4ee462fb.png"></p>    <p> </p>    <p>来自：http://www.jianshu.com/p/c6a73b9a14ce</p>    <p> </p>