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從Android源碼的角度分析Binder機(jī)制

發(fā)布時(shí)間:2020-06-23 11:07:45 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 閱讀:483 作者:lzwxx 欄目:移動(dòng)開(kāi)發(fā)

IPC

為了弄懂IPC的來(lái)龍去脈,我將從以下三個(gè)方面為大家來(lái)講解,希望對(duì)大家理解IPC會(huì)有幫助

什么是IPC

IPC是Inter Process Communication的縮寫,其意思就是進(jìn)程間的通信,也就是兩個(gè)進(jìn)程之間的通信過(guò)程。我們都知道在Android系統(tǒng)中,每個(gè)應(yīng)用都運(yùn)行在一個(gè)進(jìn)程上,具有自己的DVM實(shí)例,而且進(jìn)程之間是相互隔離的,也就是說(shuō)各個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)是互相獨(dú)立,互不影響的,而如果一個(gè)進(jìn)程崩潰了,也不會(huì)影響到另一個(gè)進(jìn)程。
采取這樣的設(shè)計(jì)是有一定道理的,例如這樣的前提下將互相不影響的系統(tǒng)功能分拆到不同的進(jìn)程里面去,有助于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性,畢竟我們都不想自己的應(yīng)用進(jìn)程崩潰會(huì)導(dǎo)致整個(gè)手機(jī)系統(tǒng)的崩潰。
進(jìn)程之間隔離是不錯(cuò)的選擇,可是如果進(jìn)程之間想要互相通信,進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的時(shí)候那該怎么辦呢?例如我們?cè)谧约旱膽?yīng)用中想要訪問(wèn)手機(jī)通訊錄中的聯(lián)系人,很顯然這是兩個(gè)不同的進(jìn)程,如果Android沒(méi)有提供一種進(jìn)程之間交流的機(jī)制,那么這種功能將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
不過(guò)由于Android系統(tǒng)使用的是Linux內(nèi)核,而在Linux系統(tǒng)中進(jìn)程之間的交互是有一套機(jī)制的,所以Android也借鑒了其中的一些機(jī)制,從而形成了Android的IPC機(jī)制。
上面只是粗略的講解了IPC是啥,關(guān)于它的使用和原理我將一一為大家呈上。

為什么要用IPC

上一點(diǎn)中我舉了訪問(wèn)手機(jī)通訊錄的例子。但你可能覺(jué)得我不需要用到這種功能,那么我就不用管IPC啦!其實(shí)不然,IPC在我們的應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中隨處可見(jiàn),下面我將舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明他的重要性。
我們?cè)贛ainActivity中修改一個(gè)靜態(tài)變量,接著在另一個(gè)進(jìn)程的SecondActivity中去訪問(wèn)該變量,看看能否讀取已經(jīng)修改過(guò)的變量。

1、新建一個(gè)Student類,并聲明一個(gè)靜態(tài)變量

public class Student {    public static String name="BOB";
}

2、在MainActivity的onCreate方法中修改name的值,并打印log

@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    super.onCreate(savedInstanceState);    setContentView(R.layout.activity_main);
    Student.name = "JACK";
    Log.d("MainActivity:Sname=", Student.name);
}

3、將SecondActivity設(shè)置為新進(jìn)程,并在其onCreate方法中訪問(wèn)name

<!-- 在清單文件中通過(guò)android:process屬性為SecondActivity指定特定的進(jìn)程:com.bob.aidltest:second --><activity     android:name=".SecondActivity"    android:process=":second"></activity>
public class SecondActivity extends AppCompatActivity {    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.second_activity);
        Log.d("SecondActivity:Sname=" , Student.name);
    }
}

4、通過(guò)log,可以看到在MainActivity中修改了name的值,但是在SecondActivity中卻無(wú)法讀取修改后的值

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn),大家應(yīng)該明白了一點(diǎn):在不同的進(jìn)程之間訪問(wèn)同一個(gè)靜態(tài)變量是行不通的。其原因是:每一個(gè)進(jìn)程都分配有一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī),不同的虛擬機(jī)在內(nèi)存分配上有不同的地址空間,這就導(dǎo)致在不同的虛擬機(jī)上訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象會(huì)產(chǎn)生多個(gè)副本。例如我們?cè)贛ainActivity中訪問(wèn)的name的值只會(huì)影響當(dāng)前進(jìn)程,而對(duì)其他進(jìn)程不會(huì)造成影響,所以在SecondActivity中訪問(wèn)name時(shí)依舊只能訪問(wèn)自己進(jìn)程中的副本。

Android中解決IPC的方法

上面也講到,為了解決這些跨進(jìn)程的問(wèn)題,Android沿用了一些Linux的進(jìn)程管理機(jī)制,使得進(jìn)程之間能夠進(jìn)行交互,下面我將列出一些常見(jiàn)的IPC方式,需要指出的是本文主要講解Binder機(jī)制,所以會(huì)注重講解AIDL,其他方式請(qǐng)讀者自行查閱相關(guān)資料。

名稱特點(diǎn)使用場(chǎng)景
Bundle只能傳輸實(shí)現(xiàn)了Serializable或者Parcelable接口或者一些Android支持的特殊對(duì)象適合用于四大組件之間的進(jìn)程交互
文件不能做到進(jìn)程間的即時(shí)通信,并且不適合用于高并發(fā)的場(chǎng)景適合用于SharedPreference以及IO操作
ContentProvider可以訪問(wèn)較多的數(shù)據(jù),支持一對(duì)多的高并發(fā)訪問(wèn),因?yàn)镃ontentProvider已經(jīng)自動(dòng)做好了關(guān)于并發(fā)的機(jī)制適合用于一對(duì)多的數(shù)據(jù)共享并且需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的CRUD操作
Socket通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸字節(jié)流,支持一對(duì)多的實(shí)時(shí)通信,但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜適合用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享
Messenger底層原理是AIDL,只是對(duì)其做了封裝,但是不能很好的處理高并發(fā)的場(chǎng)景,并且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只能支持Bundle類型低并發(fā)的一對(duì)多的即時(shí)通信
AIDL功能強(qiáng)大,使用Binder機(jī)制(接下來(lái)會(huì)講解),支持一對(duì)多的高并發(fā)實(shí)時(shí)通信,但是需要處理好線程同步一對(duì)多并且有遠(yuǎn)程進(jìn)程通信的場(chǎng)景

Binder

終于來(lái)到這篇文章的重頭戲了,上面講到Android解決IPC的方法中有一種是AIDL,它使用的原理就是Binder,只有理解了Binder,我們才算是理解了Android跨進(jìn)程通信的原理。在這里我會(huì)帶大家看看Android中有哪一些重要的地方使用到了Binder,接著我們會(huì)通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)了解如何使用Binder,最后我們會(huì)分析Binder的源碼來(lái)理解他的工作流程。

Binder在Android中的運(yùn)用

說(shuō)起B(yǎng)inder在Android的使用場(chǎng)景,可以說(shuō)是無(wú)處不在,我列出一些最常見(jiàn)的場(chǎng)景:

  • 四大組件的生命周期都是使用Binder機(jī)制進(jìn)行管理的

  • View的工作原理也使用了Binder

  • WindowManager的工作機(jī)制同樣使用了Binder

以上三個(gè)方面只是最常見(jiàn)的場(chǎng)景,但是卻幾乎包括了我們開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程。我們開(kāi)發(fā)的應(yīng)用都離不開(kāi)四大組件,而四大組件也正是依靠Binder機(jī)制運(yùn)行的;對(duì)于我們最常見(jiàn)的View,他是如何顯示的,View又是如何響應(yīng)我們的動(dòng)作的,這其中也用到了Binder(關(guān)于這些內(nèi)容我會(huì)在后續(xù)的文章中為大家分析)??梢哉f(shuō)了解Binder對(duì)于我們的開(kāi)發(fā)是很有幫助的,那接下來(lái)我們就來(lái)看看我們?cè)撊绾问褂肂inder進(jìn)行進(jìn)程間的通信吧!

如何使用Binder

現(xiàn)在我們需要實(shí)現(xiàn)這樣的功能:客戶端與服務(wù)端位于不同的進(jìn)程,客戶端需要向服務(wù)端添加學(xué)生,同時(shí)客戶端還可以向服務(wù)端發(fā)起查詢學(xué)生列表的請(qǐng)求。

1、創(chuàng)建Student.java,Student.aidl,IStudentManager.aidl

  • Student.java

package com.bob.aidltest.aidl;import android.os.Parcel;import android.os.Parcelable;/** * Created by bob on 17-7-3. * 所有需要在Binder傳遞的數(shù)據(jù)類型都需要實(shí)現(xiàn)Parcelable接口 */public class Student implements Parcelable{    public static String name="BOB";    public int s_id;    public String s_name;    public String s_gender;    public Student(Parcel in) {
        s_id = in.readInt();
        s_name = in.readString();
        s_gender = in.readString();

    }    public Student(int s_id, String s_name, String s_gender) {        this.s_id = s_id;        this.s_name = s_name;        this.s_gender = s_gender;
    }    @Override
    public int describeContents() {        return 0;
    }    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeInt(s_id);
        dest.writeString(s_name);
        dest.writeString(s_gender);
    }    public static final Creator<Student> CREATOR = new Creator<Student>() {        @Override
        public Student createFromParcel(Parcel in) {            return new Student(in);
        }        @Override
        public Student[] newArray(int size) {            return new Student[size];
        }
    };    @Override
    public String toString() {        return String.format("[StudentID: %s , StudentName: %s , StudentGender: %s]", s_id, s_name, s_gender);
    }
}
  • Student.aidl

// Student1.aidlpackage com.bob.aidltest.aidl;parcelable Student;
  • IStudentManager.aidl

// IStudentManager.aidlpackage com.bob.aidltest.aidl;import com.bob.aidltest.aidl.Student;interface IStudentManager {    List<Student> getStudentList();    void addStudent(in Student student);
}

創(chuàng)建完畢之后手動(dòng)編譯項(xiàng)目(Build-->ReBuild Project),接著就會(huì)在app/build/generated/source/aidl/debug/com/bob/aidltest/aidl/IStudentManager.java中看到自動(dòng)生成的IStudentManager接口,如下圖:

2、分析IStudentManager.java

先來(lái)看看自動(dòng)生成的代碼:

public interface IStudentManager extends android.os.IInterface{    /** 內(nèi)部類Stub,繼承自Binder并且實(shí)現(xiàn)了IStudentManager接口,因此他也是一個(gè)Binder對(duì)象,這個(gè)內(nèi)部類是需要在服務(wù)端手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,并且會(huì)通過(guò)onBind方法返回給客戶端 */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager
    {        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager";        /** 構(gòu)造方法 */
        public Stub()
        {            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }        /**         * 將服務(wù)端的Binder對(duì)象轉(zhuǎn)換為客戶端的所需的AIDL接口類型的對(duì)象,客戶端拿到這個(gè)對(duì)象就可以通過(guò)這個(gè)對(duì)象遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)端的方法         */
        public static com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager asInterface(android.os.IBinder obj)
        {            if ((obj==null)) {                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);            if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager))) {                return ((com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager)iin);
            }            return new com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager.Stub.Proxy(obj);
        }        @Override public android.os.IBinder asBinder()
        {            return this;
        }        
        /**         * 運(yùn)行在服務(wù)端進(jìn)程的Binder線程池中;當(dāng)客戶端進(jìn)程發(fā)起遠(yuǎn)程請(qǐng)求時(shí),遠(yuǎn)程請(qǐng)求會(huì)要求系統(tǒng)底層執(zhí)行回調(diào)該方法         * @param code 客戶端進(jìn)程請(qǐng)求方法標(biāo)識(shí)符。服務(wù)端進(jìn)程會(huì)根據(jù)該標(biāo)識(shí)確定所請(qǐng)求的目標(biāo)方法         * @param data 目標(biāo)方法的參數(shù),他是客戶端進(jìn)程傳進(jìn)來(lái)的,當(dāng)我們調(diào)用addStudent(Student student)方法時(shí),參數(shù)就是Student對(duì)象         * @param reply 目標(biāo)方法執(zhí)行后的結(jié)果,將會(huì)返回給客戶端,例如當(dāng)我們調(diào)用getStudentList,返回的就是一個(gè)Student的列表         */
        @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_getStudentList:
                {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> _result = this.getStudentList();
                    reply.writeNoException();
                    reply.writeTypedList(_result);                    return true;
                }                case TRANSACTION_addStudent:
                {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    com.bob.aidltest.aidl.Student _arg0;                    if ((0!=data.readInt())) {
                        _arg0 = com.bob.aidltest.aidl.Student.CREATOR.createFromParcel(data);
                    }                    else {
                        _arg0 = null;
                    }                    this.addStudent(_arg0);
                    reply.writeNoException();                    return true;
                }
            }            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }        /**         * 代理的內(nèi)部類,他實(shí)現(xiàn)了IStudentManager接口,這個(gè)代理類就是服務(wù)端返回給客戶端的AIDL接口對(duì)象,客戶端可以通過(guò)這個(gè)代理類訪問(wèn)服務(wù)端的方法         */
        private static class Proxy implements com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager
        {            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 java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException
            {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> _result;                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getStudentList, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    _result = _reply.createTypedArrayList(com.bob.aidltest.aidl.Student.CREATOR);
                }                finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }                return _result;
            }            @Override public void addStudent(com.bob.aidltest.aidl.Student student) 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 ((student!=null)) {
                        _data.writeInt(1);
                        student.writeToParcel(_data, 0);
                    }                    else {
                        _data.writeInt(0);
                    }
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addStudent, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                }                finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }
        }        static final int TRANSACTION_getStudentList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);        static final int TRANSACTION_addStudent = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    }    public java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException;    public void addStudent(com.bob.aidltest.aidl.Student student) throws android.os.RemoteException;
}

可能看了上面的注釋大家還是一頭霧水,那就先看看這個(gè)類的結(jié)構(gòu)圖吧:

有關(guān)這個(gè)類的細(xì)節(jié)我們待會(huì)講,現(xiàn)在只需要知道我們需要在服務(wù)端手動(dòng)實(shí)現(xiàn)Proxy類并實(shí)現(xiàn)其中的方法。

創(chuàng)建StudentManagerService.java,并為其指定進(jìn)程

/** * Created by bob on 17-7-3. * 服務(wù)端代碼 */public class StudentManagerService extends Service {    private static final String TAG = "StudentManagerService";    //判斷Service是否銷毀
    private AtomicBoolean mIsServiceDestroyed = new AtomicBoolean(false);    //適合用于進(jìn)程間傳輸?shù)牧斜眍?    private CopyOnWriteArrayList<Student> mStudentList = new CopyOnWriteArrayList<Student>();    @Override
    public void onCreate() {        super.onCreate();        //在服務(wù)端手動(dòng)添加兩位默認(rèn)的學(xué)生
        mStudentList.add(new Student(1, "BOB", "man"));
        mStudentList.add(new Student(2, "MAY", "woman"));

    }    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {        return mBinder;
    }    @Override
    public void onDestroy() {
        mIsServiceDestroyed.set(false);        super.onDestroy();
    }    private Binder mBinder = new IStudentManager.Stub() {        @Override
        public List<Student> getStudentList() throws RemoteException {
            SystemClock.sleep(5000);//休眠5s模擬耗時(shí)操作
            return mStudentList;
        }        @Override
        public void addStudent(Student student) throws RemoteException {
            mStudentList.add(student);
        }

    };
    
}

在清單文件中指定服務(wù)的進(jìn)程

<service     android:name=".StudentManagerService"    android:process=":remote"></service>

可以看到這個(gè)服務(wù)類跟普通的服務(wù)類相差并不大,唯一的區(qū)別在于它創(chuàng)建了一個(gè)IStudentManager.Stub的匿名內(nèi)部類并且實(shí)現(xiàn)了其中的方法,在onBind方法中將這個(gè)IBinder對(duì)象返回給客戶端。這里需要說(shuō)明一下:Binder是實(shí)現(xiàn)了IBinder接口的,所以他同時(shí)也是一個(gè)IBinder對(duì)象。

在客戶端愉快的綁定Service吧!

public class MainActivity extends AppCompatActivity {    private static final String TAG = "MainActivity_Client";    private static final int MESSAGE_QUERY_STUDENTLIST=1;    private int student_size = 3;    private IStudentManager mRemoteStudentManager;    private ServiceConnection mConnection=new ServiceConnection() {        //onServiceConnected與onServiceDisconnected都是在主線程中的,所以如果里面如果涉及到服務(wù)端的耗時(shí)操作那么需要在子線程中進(jìn)行
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {            //獲取到IStudentManager對(duì)象
            final IStudentManager studentManager =IStudentManager.Stub.asInterface(service);
            mRemoteStudentManager = studentManager;
        }        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            mRemoteStudentManager = null;
            Log.d(TAG, "onServiceDisconnected.threadname:" + Thread.currentThread().getName());

        }
    };    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);
        Intent intent = new Intent(this, StudentManagerService.class);        bindService(intent, mConnection, BIND_AUTO_CREATE);
    }    @Override
    protected void onDestroy() {        unbindService(mConnection);        super.onDestroy();
    }    //將服務(wù)端返回的數(shù)據(jù)顯示在界面上
    private Handler mHandler=new Handler(){        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {            switch (msg.what) {                case MESSAGE_QUERY_STUDENTLIST:
                    Toast.makeText(MainActivity.this, msg.obj.toString(),Toast.LENGTH_SHORT).show();                default:                    super.handleMessage(msg);
            }
        }
    };    /**     * 在客戶端向服務(wù)端添加一名學(xué)生     * @param view     */
    public void addStudent(View view) {        if (mRemoteStudentManager != null) {            try{                int student_id = student_size+ 1;
                Student newStudent;                if (student_id % 2 == 0) {
                    newStudent= new Student(student_id, "新學(xué)生" + student_id, "man");
                } else {
                    newStudent= new Student(student_id, "新學(xué)生" + student_id, "woman");
                }
                mRemoteStudentManager.addStudent(newStudent);
                Log.d(TAG, "添加一位學(xué)生:" + newStudent.toString());
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }    /**     * 在客戶端向服務(wù)端發(fā)起查詢學(xué)生的請(qǐng)求     * @param view     */
    public void get_student_list(View view) {
        Toast.makeText(this, "正在獲取學(xué)生列表", Toast.LENGTH_SHORT).show();        //由于服務(wù)端的查詢操作是耗時(shí)操作,所以客戶端需要開(kāi)啟子線程進(jìn)行工作
        new Thread(new Runnable() {            @Override
            public void run() {                if (mRemoteStudentManager != null) {                    try{                        final List<Student> students = mRemoteStudentManager.getStudentList();
                        student_size = students.size();
                        Log.d(TAG, "從服務(wù)器成功獲取到學(xué)生列表:" + students.toString());
                        mHandler.obtainMessage(MESSAGE_QUERY_STUDENTLIST, students).sendToTarget();
                    }catch(Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

可以看到我們?cè)诳蛻舳酥恍枰壎ㄟh(yuǎn)程的服務(wù)端,服務(wù)端就會(huì)返回一個(gè)IBinder對(duì)象,接著我們需要調(diào)用IStudentManager.Stub.asInterface()方法,將這個(gè)IBinder對(duì)象轉(zhuǎn)換為我們客戶端可用的AIDL接口對(duì)象,拿到這個(gè)對(duì)象之后我們就可以遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)端的方法了。是不是很容易?
但是需要注意的一點(diǎn)是為了模擬耗時(shí)操作,我們?cè)诜?wù)端的getStudentList的方法中使用休眠以模擬耗時(shí)操作,所以客戶端在調(diào)用該方法時(shí)不能直接在主線程中調(diào)用,而是應(yīng)該開(kāi)啟一個(gè)子線程,在子線程中調(diào)用這個(gè)耗時(shí)的操作。

看看效果

首先我們獲取學(xué)生列表,接著連續(xù)添加4個(gè)學(xué)生,再次查看學(xué)生列表,最終的結(jié)果如下圖,可以看到我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)進(jìn)程之間的交互,接下來(lái)我們將分析Binder的原理。

Binder的原理

進(jìn)程的機(jī)制

首先我們需要了解進(jìn)程之間為什么不能直接進(jìn)行通信,以下是兩個(gè)進(jìn)程的示意圖:

從上面的圖我們可以得到以下幾點(diǎn):

  • 一個(gè)進(jìn)程空間分為:用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài),即把進(jìn)程內(nèi)用戶和內(nèi)核隔離開(kāi)來(lái)

  • 進(jìn)程之間,由于Android系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分配了一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī),用戶空間和內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)不可交互

  • Binder作為進(jìn)程間的介質(zhì),充當(dāng)了中介,使得進(jìn)程間的內(nèi)核態(tài)可以通過(guò)Binder進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

IPC交互示意圖


圖中總共有四個(gè)元素,分別是充當(dāng)客戶端的Activity,服務(wù)端的StudentManagerService,充當(dāng)服務(wù)管理者的IStudentManager以及充當(dāng)訪問(wèn)介質(zhì)的Binder驅(qū)動(dòng)。他們的職責(zé)如下:

  • StudentManagerService: 服務(wù)提供者,這里面會(huì)有許多我們常用的服務(wù),在本例中提供的服務(wù)就是添加學(xué)生以及獲取學(xué)生列表。而在系統(tǒng)中則包括有ActivityService 、 WindowMananger等服務(wù),這些系統(tǒng)服務(wù)提供的功能,對(duì)四大組件以及Window的工作提供的保障。

  • Activity: 服務(wù)調(diào)用者,一般就是我們的應(yīng)用,在這里我們通過(guò)調(diào)用StudentManagerService的服務(wù)來(lái)完成工作。

  • IStudentManager: 他是負(fù)責(zé)管理服務(wù)的,在其內(nèi)部通過(guò)map集合來(lái)存儲(chǔ)Service與Binder的映射關(guān)系,這樣客戶端在向其請(qǐng)求服務(wù)的時(shí)候就能夠返回特定的Binder。

  • Binder驅(qū)動(dòng): 他是IStudentManager連接各種Service的橋梁,同時(shí)也是客戶端與服務(wù)端交流的橋梁。

總結(jié)起來(lái)說(shuō),應(yīng)用程序(Activity)首先向IStudentManager發(fā)送請(qǐng)求StudentManagerService的服務(wù),IStudentManager查看已經(jīng)注冊(cè)在里面的服務(wù)的列表,找到相應(yīng)的服務(wù)后,通過(guò)Binder驅(qū)動(dòng)將其中的Binder對(duì)象返回給客戶端,從而完成對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求。

源碼分析

我們主要分析的就是IStudentManager這個(gè)類,從上面得到講解我們已經(jīng)知道它包含了兩個(gè)類:Stub和Proxy。先來(lái)看看Proxy類

//Proxy.javapublic java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> getStudentList() throws android.os.RemoteException{
    android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
    android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
    java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> _result;    try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getStudentList, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
        _result = _reply.createTypedArrayList(com.bob.aidltest.aidl.Student.CREATOR);
    }    finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }    return _result;
}public void addStudent(com.bob.aidltest.aidl.Student student) 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 ((student!=null)) {
            _data.writeInt(1);
            student.writeToParcel(_data, 0);
        }        else {
            _data.writeInt(0);
        }
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addStudent, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    }    finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

上面截取了Proxy的兩個(gè)方法,其中Proxy是運(yùn)行在客戶端的,他是用服務(wù)端返回來(lái)的Binder對(duì)象調(diào)用了public static IStudentManager asInterface(IBinder obj)方法返回來(lái)的。
既然Proxy運(yùn)行在客戶端,那么客戶端也是通過(guò)Proxy來(lái)調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)端的方法的,也就是說(shuō)我們將調(diào)用方法需要用到的參數(shù)傳遞給Proxy,接著由Proxy來(lái)訪問(wèn)服務(wù)端,所以我們能夠看到,Proxy將我們的參數(shù)寫進(jìn)了_data,而_reply則代表從服務(wù)端返回來(lái)的結(jié)果。
從代碼中我們還看到客戶端在將數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)端之后就處于阻塞狀態(tài),直到服務(wù)端返回結(jié)果,所以如果調(diào)用的服務(wù)端方法是一個(gè)耗時(shí)方法,那么我們就需要在子線程中進(jìn)行工作了。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后當(dāng)然是需要傳遞了,可以看到Proxy通過(guò)transact方法講數(shù)據(jù)傳遞出去了,接下來(lái)就來(lái)看transact方法:

//Binder#transactpublic final boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply,            int flags) throws RemoteException {        if (false) Log.v("Binder", "Transact: " + code + " to " + this);        if (data != null) {
            data.setDataPosition(0);
        }        //調(diào)用了Binder的onTransact
        boolean r = onTransact(code, data, reply, flags);        if (reply != null) {
            reply.setDataPosition(0);
        }        return r;
    }

可以看到transact方法實(shí)際上調(diào)用了Binder的onTransact,而這里的Binder就是指Stub了,我們看一下Stub的定義:

public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.bob.aidltest.aidl.IStudentManager

可以看到Stub確實(shí)繼承了Binder并且也實(shí)現(xiàn)了IStudentManager接口,接下來(lái)我們繼續(xù)看Stub中的onTransact方法:

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_getStudentList:
        {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            java.util.List<com.bob.aidltest.aidl.Student> _result = this.getStudentList();
            reply.writeNoException();
            reply.writeTypedList(_result);            return true;
        }        case TRANSACTION_addStudent:
        {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            com.bob.aidltest.aidl.Student _arg0;            if ((0!=data.readInt())) {
                _arg0 = com.bob.aidltest.aidl.Student.CREATOR.createFromParcel(data);
            }            else {
                _arg0 = null;
            }            this.addStudent(_arg0);
            reply.writeNoException();            return true;
        }
    }    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

可以看到,服務(wù)端通過(guò)客戶端傳遞過(guò)來(lái)的code常量來(lái)判斷客戶端需要調(diào)用的是哪個(gè)方法,接著就執(zhí)行該方法,執(zhí)行完之后如果有數(shù)據(jù)返回則將結(jié)果寫入reply,接著Proxy就可以收到結(jié)果了。而整個(gè)通信過(guò)程也就結(jié)束了。
最后我借用Carson_Ho的一張流程圖來(lái)描述這個(gè)完整的流程:


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