讲Android Binder机制的文章非常多,这篇文章主要是理一下我对Binder的理解。本文不是一篇介绍Binder的文章,也不是一篇探讨Binder实现的文章。
本文会以AndroidStudio根据aidl接口自动产生的java文件来看Binder,进而来理解Binder机制。
其实Android的Binder机制类似于:RPC(远程过程调用)。如果你理解它，相信
Binder机制就更容易理解了。
首先我们使用AndroidStudio来定义一个aidl接口:
interface IUserManager {
int getUserAge(in String userName);
}
然后我们来直接看一个由AndroidStudio根据自定义的aidl接口IUserManager产生的IUserManager.java文件。
这个文件我们来分3个部分看:
IUserManager接口结构
public interface IUserManager extends android.os.IInterface {
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.susion.demo.aidl.IUserManager {..}
public int getUserAge(java.lang.String userName) throws android.os.RemoteException;
}
这个接口的结构还是很简单的:
- 它继承自
android.os.IInterface。 - 定义了一个待实现的方法
int getUserAge() - 定义了一个
Stub类。这个类继承自Binder，并实现了IUserManager接口。
int getUserAge()这个方法就是我们IUserManager接口的方法。而android.os.IInterface是什么呢？先看一下它在源码中的定义:
/**
* 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(); //IBinder是Binder的抽象接口
}
即他是所有Binder都要实现的接口, 为什么呢？举一个我们都熟悉的场景 :
比如ApplicationThread，ActivityManagerService(运行在服务端进程)就可以通过它来调用我们客户端的方法。我们会把这些方法抽象为一个接口（IApplicationThread），这个接口可以理解为我们告诉服务端，你可以对客户端执行哪些操作。
我们还知道ApplicationThread其实他就是一个Binder。所以这两者一结合就可以这么说ApplicationThread: 客户端提供给服务端一个Binder,通过这个Binder服务端可以对客户端做一些操作,这些操作具体定义在IApplicationThread接口中。
我们称IApplicationThread为ApplicationThread这个Binder的功能。 所以Binder除了可以理解为系统给我们提供的一个跨进程通信的对象。 我们在用Binder通信时，还可以说Binder是一个具有某些功能的一个对象。
那么怎么表示Binder有功能呢？ 即要继承IInterface 。IInterface可以表示Binder有功能， 不然你想一个，那么多Binder都只实现自己的接口, 那么系统层就不好操作了，它总不能向下强转为Binder吧，所以Android定义了一个更高层级的接口IInterface。描述Binder功能的接口必须继承自这个接口。
重点: Binder、Binder的功能(IApplicationThread)、IInterface它们都在同一个对象上 -> ApplicationThread
Stub
它是IUserManager的内部静态类，看一下它的具体声明:
static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.susion.demo.aidl.IUserManager
即它是一个Binder,可以用来跨进程通信。它具有IUserManager定义的功能。
看一下它的具体结构:
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.susion.demo.aidl.IUserManager {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.susion.demo.aidl.IUserManager";
static final int TRANSACTION_userCount = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
public static com.susion.demo.aidl.IUserManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof com.susion.demo.aidl.IUserManager))) {
return ((com.susion.demo.aidl.IUserManager) iin);
}
return new com.susion.demo.aidl.IUserManager.Stub.Proxy(obj);
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {retun 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 com.susion.demo.aidl.IUserManager {...}
}
我们还是一个一个的看一下:
DESCRIPTOR
基于我们前面的解释，我们知道在跨进程通信中Binder对象具有某种功能->IInterface。但是Binder通信机制中那么多Binder都有IInterface。那么系统怎么识别哪个Binder是哪个Binder呢？所以IInterface只是一个能力的抽象，DESCRIPTOR就是来表示具体是哪一个功能IInterface。
TRANSACTION_userCount
即功能下的哪个操作。
Stub构造函数
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
即一个Stub(Binder)在构造的时候，就标识好了自己的具体功能IInterface(IUserManager)。来看一下attachInterface(this, DESCRIPTOR)做了什么:
//Binder.java
public void attachInterface(@Nullable IInterface owner, @Nullable String descriptor) {
mOwner = owner;
mDescriptor = descriptor;
}
即，Binder在内部会用IInterface来保存自己的功能。和这个功能更对应的唯一描述descriptor,方便在通信的时候寻找。
asBinder()
自己返回自己，因为自己本身就是个Binder呀。
onTransact()
当其他进程想跨进程调用我这个Binder的功能时，必须通过这个方法来沟通。这个方法我们最后再来看。
asInterface(android.os.IBinder obj)
即接收一个IBinder(这个IBinder是系统传入的), 把这个IBinder转化为它所具有功能接口。其实这里就是Binder跨进程通信的一个核心 。那怎么转化的呢？
- 调用者和Binder对象位于同一个进程
那么系统就会直接传给你在这个进程创建的Stub(Binder)。所以 obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR):
public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
if (mDescriptor.equals(descriptor)) {
return mOwner;
}
return null;
}
即如果参数descriptor和这个Binder的功能唯一描述相同。就会返回Binder的功能mOwner。
- 调用者和Binder对象不在同一个进程
这时系统实际传的是一个BinderProxy, 你可以理解为它是另一个进程中的Binder的替身。我们就可以把它当成另一个进程的Binder。我们看一下BinderProxy的queryLocalInterface()方法:
/**
* Retrieve a local interface - always null in case of a proxy
*/
public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
return null;
}
所以此时asInterface()返回的是: IUserManager.Stub.Proxy(obj), 即代理对象，它代理了BinderProxy。
IUserManager.Stub.Proxy
它是Stub的静态内部类,如果调用者和Binder不在同一个进程的话，调用者拿到的实际是它:
private static class Proxy implements com.didi.virtualapk.demo.aidl.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 int getUserAge(java.lang.String userName) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeString(userName);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getUserAge, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
我们前面说了它其实是BinderProxy的代理。为什么要对BinderProxy加这个代理呢？看一下getUserAge():
public int getUserAge(java.lang.String userName) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeString(userName);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getUserAge, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
即是调用mRemote.transact()(BinderProxy的)方法。Stub.TRANSACTION_getUserAge是要调用的远程Binder方法的getUserAge()对应的描述符。
_data是序列化后的入参、_reply是序列化后的返回值。可以看到_data所携带的参数是需要序列化的，_reply所带的内容是被序列化的，所以读取要反序列化。
所以IUserManager.Stub.Proxy类的作用就是在跨进程调用时对传给mRemote(BinderProxy)的参数做序列化，对mRemote(BinderProxy)返回值做反序列化。参数的接受者和返回者是BinderProxy
具体调用Binder的能力是使用BinderProxy的transact()方法,它是跨进程通信的核心 , 我们来看一下这个方法:
public boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
...
return transactNative(code, data, reply, flags); // native 方法
}
省略了不重要的代码。即BinderProxy是通过transactNative来与远程Binder跨进程通信的。具体怎么实现，这里就不追究了。
Stub.onTransact()
我们前面没有看这个方法，这里我们来看一下:
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_getUserAge: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _arg0;
_arg0 = data.readString();
int _result = this.getUserAge(_arg0);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
根据IUserManager.Stub.Proxy我们知道，如果不在同一个进程，那么参数是被序列化后传过来的，所以这个方法是用来对入参做反序列化，并对返回值做序列化的。
最后我们用一张图来总结Binder进程通信机制 :
Binder机制.png
参考:
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