2.3 IPC基础概念介绍（二）

作者: 武安长空 | 来源:发表于2016-06-15 17:17 被阅读69次

1. Binder简介

Binder是Android中的一个类，它实现了IBinder接口。从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式。Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，其设备驱动是/dev/binder，该通信方式在Linux中没有。从Android Framework(框架层) 角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager(ActivityManager，WindowManager，等等)和相应的ManagerService的桥梁；从android应用层来讲，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，包括普通服务和AIDL的服务。
Android开发中，Binder主要用于在Service中，包括AIDL和Messenger，其中普通Service中的Binder不涉及进程间通信，所以比较简单，无法触及Binder核心，而Messenger(信息员)的底层其实是AIDL，所以这里选择用AIDL来分析Binder的工作机制。

2. 普通Service实现

public class BookService extends Service {
    BookBinder bookBinder;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        bookBinder = new BookBinder();
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return bookBinder;
    }
    // service里的方法，这里是private，对外提供接口BookListenner
    private class BookBinder extends Binder implements BookListnner {
        @Override
        public void bookPrint() {
            Log.e("aaa", "book print");
        }

    }
}

public interface BookListnner {
    void bookPrint();
}

activity中绑定service并调用service中的方法

public class BookActivity extends AppCompatActivity {
    BookListnner bookListnner;
    ServiceConnection serviceConnection;
    Intent intent;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_book);
        intent = new Intent(this, BookService.class);
        serviceConnection = new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                // 绑定成功后
                if (service != null) {
                    bookListnner = (BookListnner) service;
                }
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
                // 解绑成功后
            }
        };
        // 绑定服务
        bindService(intent, serviceConnection, Service.BIND_AUTO_CREATE);

        findViewById(R.id.click).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                bookListnner.bookPrint();
            }
        });

    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
         // 解绑两次也会出错，这里trycatch包一下
        try {
            unbindService(serviceConnection);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

启动服务-startService
服务生命周期：onCreate
停止服务-stopService
服务生命周期：onDestroy
绑定服务-bindService
服务生命周期：onCreate-onBind
解绑服务-unbindService
服务生命周期：onUnBind-onDestroy
如果只是绑定服务，Activity销毁时要解绑服务。
如果启动服务和绑定服务都执行了，Activity销毁时，也要解绑服务，这时因为服务被startService启动过，不会随着解绑而销毁。除非显性执行stopService，否则一直在后台运行。
服务调用Activity方法使用广播方式。

3. 编写Book.java，Book.aidl，IBookManager.aidl文件

public class Book implements Parcelable {
    private int bookId;
    private String bookName;
    // getter setter parcelable...
}

// Book.aidl
package qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl;

parcelable Book;

Book.aidl文件和Book.java要在同一目录下。
用Android studio新建的aidl要求interface的名字唯一，因为之前已经建过Book.java，所以Book.aidl无法创建，可以先写成IBook.aidl，然后再重命名。
新建的aidl文件是带interface的，注意这里的Book.aidl没有interface声明。
Book.aidl是Book类在aidl中的声明，这样别的aidl类就可以引用它。

// IBookManager.aidl
package qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl;

// Declare any non-default types here with import statements
import qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book;
interface IBookManager {
     List<Book> getBookList();
     void addBook(in Book book);
}

IBookManager.aidl和Book.aidl在同一目录下。
IBookManager.aidl引用了Book，尽管同一目录，也要写import语句，否则报错如下：

> java.lang.RuntimeException:
com.android.ide.common.process.ProcessException:
org.gradle.process.internal.ExecException: 
Process 'command 'F:\android-sdk\build-tools\23.0.3\aidl.exe'' finished with non-zero exit value 1

Book.aidl没有对应的java文件生成。
IBookManager.aidl有对应的java文件生成其路径是

F:\workspace4sdutio\DevelopmentOfArt
\app\build\generated\source\aidl\debug
\qingfengmy\developmentofart\_2activity\aidl\IBookManager.java

4. aidl生成的java文件分析

public interface IBookManager extends android.os.IInterface {
    //...
}

IBookManager是个interface，并且实现了IInterface接口。所有可以在Binder中传输的接口都需要继承interface这个接口。

public java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;

public void addBook(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;

定义了两个方法，就是我们在aidl中定义的方法。

static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

声明了两个int型的方法ID，这两个id用于标识在transact过程中客户端所请求的到底是哪个方法。

public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {
...
}

一个叫做Stub的内部类，这个Stub(存根)就是一个Binder类，当客户端和服务端位于同一进程时，方法调用不会走跨进程的transact过程，而当两者位于不同进程时，方法调用需要走transact过程，这个逻辑由Stub内部代理Proxy来完成。

private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager";

DESCRIPTOR：Binder的唯一标识，一般用当前Binder的类名表示，比如本例中的"qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager";

public static qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
    if ((obj == null)) {
        return null;
    }
    android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (((iin != null) && (iin instanceof qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager))) {
        return ((qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager) iin);
    }
    return new qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
}

用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的aidl接口类型的对象，这种转换过程是区分进程的，如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身，否则返回的就是系统封装后的Stub.proxy对象。

@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
    return this;
}

返回当前的Binder对象，IInterface接口中的唯一方法。

@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_getBookList: {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> _result = this.getBookList();
            reply.writeNoException();
            reply.writeTypedList(_result);
            return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook: {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book _arg0;
            if ((0 != data.readInt())) {
                _arg0 = qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg0 = null;
            }
            this.addBook(_arg0);
            reply.writeNoException();
            return true;
        }
    }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

这个方法运行在服务端中的线程池中，当客户端发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。该方法原型为

public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)

服务端通过code可以确定客户端所请求的目标方法是什么，接着从data中取出目标方法所需的参数，然后执行目标方法。当目标方法执行完毕后，就向reply中写入返回值。
如果此方法返回false，那么客户端会请求失败，因此我们可以利用这个特性来做权限验证，毕竟我们不希望随便一个进程都能远程调用我们的服务。

private static class Proxy implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {
    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;
    }
}

Proxy是Stub的内部类，如果是跨进程的话，客户端拿到的Binder会是proxy。这里的方法在客户端调用。

private static class Proxy implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {

    @Override
    public java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException {
        android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
        android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
        java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> _result;
        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            _result = _reply.createTypedArrayList(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book.CREATOR);
        } finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
        return _result;
    }
}

getBookList方法所需要的输入型Parcel对象_data，输出型Parcel对象_reply和返回值对象List；然后把该方法的参数信息写入_data中；接着调用transact方法来发起RPC(远程过程调用)请求，同时当前线程挂起；然后服务端的onTransact方法会被调用，知道RPC过程返回后，当前线程继续执行，并从_reply中取出RPC过程的返回结果；最后返回_reply中的数据。

@Override
public void addBook(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book book) 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 ((book != null)) {
            _data.writeInt(1);
            book.writeToParcel(_data, 0);
        } else {
            _data.writeInt(0);
        }
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    } finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

这个方法也在客户端运行，同上面的方法。只是addBook没有返回值所以不需要从_reply中取结果。
注意：首先，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器进程返回数据，所以如果一个远程方法是很耗时的，那么不能在UI线程中发起此远程请求；其次，由于服务端的Binder方法运行在Binder的线程池中，所以Binder方法不管是否耗时都应该采用同步的方式去实现，因为它已经运行在一个线程中了。

5. 同一个进程客户端调用服务端

public class BookService extends Service {
    BookBinder bookBinder;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        bookBinder = new BookBinder();
        Log.e("aaa", "onCreate");
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        Log.e("aaa", "onBind");
        return bookBinder;
    }

    private class BookBinder extends IBookManager.Stub {

        @Override
        public List<Book> getBookList() throws RemoteException {
            Log.e("aaa", "getBookList");
            return null;
        }

        @Override
        public void addBook(Book book) throws RemoteException {
            Log.e("aaa", "addBook");
        }
    }
}

public class BookActivity extends AppCompatActivity {
    IBookManager iBookManager;
    ServiceConnection serviceConnection;
    Intent intent;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_book);
        intent = new Intent(this, BookService.class);
        serviceConnection = new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                if (service != null) {
                    iBookManager = IBookManager.Stub.asInterface(service);
                }
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

            }
        };
        
        bindService(intent, serviceConnection, Service.BIND_AUTO_CREATE);

        findViewById(R.id.click).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    iBookManager.getBookList();
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // 解绑两次也会出错，这里trycatch包一下
        try {
            unbindService(serviceConnection);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

6. 客户端和服务端不在一个进程

首先把BookActivity的进程改成子进程

<activity android:name="._2activity.BookActivity" android:process=":remote"></activity>

结果正常执行。
接着改成全局进程。

<activity android:name="._2activity.BookActivity" android:process="qingfengmy.developmentofart.remote"></activity>

也可以。可能是因为显性绑定服务的原因，这里改成隐式绑定服务。

<service android:name="._2activity.BookService">
    <intent-filter>
        <action android:name="qingfengmy.developmentofart.bookService"></action>
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"></category>
    </intent-filter>
</service>

intent = new Intent();
intent.setAction("qingfengmy.developmentofart.bookService");

绑服务的时候直接挂掉。报错如下：

Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: Service Intent must be explicit

这里说的是不能隐式启动Service，这是5.0以后加上的，那么我们修改如下：

intent = new Intent();
intent.setAction("qingfengmy.developmentofart.bookService");
intent.setPackage("qingfengmy.developmentofart");

结果无论BookActivity的进程改成什么，都可以成功链接service并调用service的方法。

7. 跨应用调用该服务

首先Book和aidl的包路径要和服务里的一样

qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book
qingfengmy/developmentofart/_2activity/aidl/Book.aidl
qingfengmy/developmentofart/_2activity/aidl/IBookManager.aidl

其他和同应用的写法一样。原service没做任何其他配置。至于为什么Service没有配置android:exported="true"也可以被其他应用启动。那是因为exported属性，在四大组件没有配置intent-filter时，其值默认为false。在四大组件配置intent-filter时，其值默认为true。也就是上面的实现，隐式启动Service时，exported的值都是true。如果改成false，跨应用将不可调用。而同应用里的不同进程，还是可以启动和绑定Service。

2.3 IPC基础概念介绍（二）

1. Binder简介

2. 普通Service实现

3. 编写Book.java，Book.aidl，IBookManager.aidl文件

4. aidl生成的java文件分析

5. 同一个进程客户端调用服务端

6. 客户端和服务端不在一个进程

7. 跨应用调用该服务

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