029 Android多进程-AIDL-原理

作者: 凤邪摩羯 | 来源:发表于2021-01-16 11:35 被阅读0次

    一、前言

    前面一节一节讲述了,如何运用AIDL进行跨进程通信,这章本来想讲一下binder的原理,但是,感觉AIDL还是存在不少懵懂的地方,故,先深入AIDL,再来讲Binder。

    结合前一节,讲使用AIDL的例子,我们将通过AIDL的方式将一个MusicData实体类的对象在服务端和客户端之间互相传递。

    二、使用AIDL进行跨进程通信

    我们来重温一下使用AIDL进行跨进程通信的步骤

    • 1、创建数据实体类——MusicData(序列化);
    • 2、创建数据实体类的映射AIDL文件——MusicData.aidl(要和声明的实体类在一个包里);
    • 3、添加AIDL接口描述文件——IUseAidlInterface.aidl(注意包名、类名、文件名);
    • 4、编译生成Binder 的 Java 文件——IUseAidlInterface.java;
    • 5、服务端实现IUseAidlInterface.Stub(),并向客户端返回IBinder;
    • 6、客户端绑定服务端,实现ServiceConnection,拿到IBinder进行跨进程调用。

    这样就可以使用AIDL在进程间进行通信了,

    三、IUseAidlInterface.java

    在步骤4中,编译完成后,会在以下名目录下生成一个IUseAidlInterface.java文件

    build/generated/aidl_source_output_dir/debug/compileDebugAidl/out/你的aidl包名/

    这个类是系统根据我们编写的IUseAidlInterface.aidl文件自动生成的Binder类。

    1、IUseAidlInterface结构分析

    这个类的代码结构如下:

    /*
     * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.
     * Original file: /Users/yufenfen/workspace/android/YuFFDemo/app/src/main/aidl/yb/demo/myProcesses/useAIDL/IUseAidlInterface.aidl
     */
    package yb.demo.myProcesses.useAIDL;
    
    public interface IUseAidlInterface extends android.os.IInterface {
    
        /**
         * Local-side IPC implementation stub class.
         */
        public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface{……}
    
        /**
         * 根据需求,新添加,MusicData要实现Parcelable接口,并且要添加对应的Aidl映射文件
         * 提交数据接口
         **/
        public void addMusic(yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData data) throws android.os.RemoteException;
    
        /**
         * 获取数据列表接口
         **/
        public java.util.List<yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData> getMusicList() throws android.os.RemoteException;
    }
    
    

    这里,结构由三部分StubaddMusicgetMusicList组成,可以看出:

    IUseAidlInterface是个接口,继承 android.os.IInterface,并且新加了自己的接口 addMusicgetMusicList

    新增的两个接口就是在Aidl接口描述文件中的那两个,也就是说,我们在我们在Aidl接口描述文件中添加的接口都会在这里自动地生成。

    加上android.os.IInterface的唯一接口 asBinder(),如果要

    implements yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface
    
    

    则需要在实现处实现三个接口: addMusicgetMusicListasBinder()

    静态抽象内部类Stub,通过这个内部类,把所有的AIDL细节都包装起来。

    Stub是个抽象类,它只实现了 asBinder(),而接口 addMusicgetMusicList则留给具体实现处实现,这样,我们的服务端就可以无需关心AIDL的内部细节,只需要实现目标功能接口即可完成跨进程通信。
    见服务端:

        IBinder mIBinder = new IUseAidlInterface.Stub() {
            @Override
            public void addMusic(MusicData data) throws RemoteException {
                mData.add(data);
            }
    
            @Override
            public List<MusicData> getMusicList() throws RemoteException {
                return mData;
            }
        };
    
    

    四、Binder

    继续前面的结构,先来看一下Stub的内部组成

        /**
         * Local-side IPC implementation stub class.
         */
        public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface {
            private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface";
    
            /**
             * Construct the stub at attach it to the interface.
             */
            public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); }
    
            /**
             * Cast an IBinder object into an yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface interface,
             * generating a proxy if needed.
             */
            public static yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface asInterface(android.os.IBinder 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 { …… }
    
            private static class Proxy implements yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface { …… }
    
            static final int TRANSACTION_addMusic = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
            static final int TRANSACTION_getMusicList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
        }
    
    

    Stub继承Binder,由此可见,这一块就是AIDLDE 核心部分了,先看一下Binder的描述:

    Base class for a remotable object, the core part of a lightweight remote procedure call mechanism defined by IBinder.

    远程对象的基类,IBinder定义的轻量级远程过程调用机制的核心部分。它是IBinder的一个实现,它提供了这样一个对象的标准本地实现。

    那么,我们就从抽象静态内部类Stub入手,一起分析一下Binder。

    1、结构元素的简述

    Stub结构元素如下:

    stub(): Construct the stub at attach it to the interface.
    asInterface():Cast an IBinder object into an IUseAidlInterface interface, generating a proxy if needed.
    asBinder():返回当前的Binder对象;
    onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flag):这个方法运行在服务端的Binder线程池中,当客户端发起请求时,就由这个方法来处理请求;
    DESCRIPTOR:Binder的唯一标识,一般用当前Binder的包路径表示;
    TRANSACTION_addMusic:一个整形的ID,用于表示客户端请求的是哪个方法;
    TRANSACTION_getMusicList:一个整形的ID,用于表示客户端请求的是哪个方法;
    Proxy: 为客户端提供代理。

    我们先对结构元素作简单的描述,有个整体的了解,下面再对关键部分详细讲解。

    1.1、asInterface()

    用于将服务器端的Binder对象装换成客户端所需要的AIDL接口类型的对象,这里是区分进程的,如果客户端和服务端位于同一进程,那么这里返回的是服务端的Stub对象本身,否则返回的是系统封装后的Stub.Proxy对象;

    1.2、asBinder()

    上面提到Stub虽然实现了接口IUseAidlInterface,但只实现了其中的asBinder(),我们先看一下IInterface:

    package android.os;
    
    /**
     * Base class for Binder interfaces.  When defining a new interface,
     * you must derive it from IInterface.
     */
    public interface IInterface
    {
        /**
         * Retrieve the Binder object associated with this interface.
         * You must use this instead of a plain cast, so that proxy objects
         * can return the correct result.
         */
        public IBinder asBinder();
    }
    
    

    IInterface是Binder接口的基类。定义新接口时,您必须继承它。
    IInterface只定义了一个接口asBinder(),它对外提供与此接口关联的Binder对象。输出Binder对象必须使用这种方法而不是简单的强制转换,这样代理对象才能返回正确的结果。

    1.3 onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flag)

    当客户端调用代理的相关接口时,Binder机制会回调此方法,它通过code知道客户端想要访问在服务端实现的目标方法;通过data来获取目标方法所需的参数;执行完目标方法后,将返回值写入到reply中。另外,如果这个方法返回false,则客户端请求失败,我们可以通过这一点来判断客户端是否有权访问我们的服务;

    2、内部类Proxy

    Proxy是Stub的内部静态类,它实现了接口IUseAidlInterface,AIDL提供给客户端的代理。

        public static abstract class Proxy implements yb.demo.myProcesses.useAIDL.IUseAidlInterface {
            private android.os.IBinder mRemote;
    
            Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote; }
    
            @Override
            public android.os.IBinder asBinder() { return this; }
    
            public java.lang.String getInterfaceDescriptor() { return DESCRIPTOR; }
    
            /**
             * 根据需求,新添加,MusicData要实现Parcelable接口,并且要添加对应的Aidl映射文件
             * 提交数据接口
             **/
            @Override
            public void addMusic(yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData data) throws android.os.RemoteException {……}
    
            /**
             * 获取数据列表接口
             **/
            @Override
            public java.util.List<yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData> getMusicList() throws android.os.RemoteException { …… }
    
    }
    
    

    这里主要是为客户端提供接口代理,让客户端通过Binder机制,远程调用服务端实现的接口功能。

    实现addMusic(MusicData)方法和getMusicList()方法

    这两个方法由客户端发起请求,通常其内部实现是这样的:首先创建三个对象,_data用来存储这个方法的参数信息,按照参数顺序,逐个添加存储;_reply用来存储从服务端返回的数据;_result用来作为返回值返回,然后调用transact()方法发起RPC(远程过程调用)请求,调用服务端的onTransact()方法,同时当前线程挂起;当RPC过程返回后,当前线程继续执行,经过一系列处理后返回_result结果。
    如getMusicList()

    /**
      * 获取数据列表接口
      **/
      @Override
      public java.util.List<yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData> getMusicList() throws android.os.RemoteException {
        android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
        android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
    
        java.util.List<yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData> _result;
          try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getMusicList, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            _result = _reply.createTypedArrayList(yb.demo.myProcesses.useAIDL.dataModel.MusicData.CREATOR);
          } finally {
             _reply.recycle();
            _data.recycle();
          }
          return _result;
        }
    
    

    当客户端发起远程请求时,由于当前线程会被挂起直至服务端进程返回数据,所以,一个远程方法不管是否耗时,最好是另起线程发起请求。
    另外,由于服务器端的Binde方法运行在Binder线程池中,故Binder方法不管是否耗时,都应该采用同步方式实现,因为他已经运行在一个线程中。

    四、结语

    经过前面的讲解,我们知道,基于Binder的数据通信流程大致如下:

    image
    • 1、客户端通过代理发起调用请求,并传入参数;
    • 2、参数写入Data,通过transact()发起远程请求;
    • 3、挂起线程,等待返回结果;
    • 4、通过ServersManager,打通客户端与服务端;
    • 5、回调onTransact(),从Data拿到参数,调用接口实现;
    • 6、服务端实现处理,并且返回结果;
    • 7、onTransact()拿到结果,写入Reply,并返回处理状态;
    • 8、唤醒线程,transact()通过Reply拿到结果,并返回结果。
    image.png

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