Android IPC机制(三):浅谈Binder的使用

playniuniu 8年前
   <p><strong>一、前言</strong></p>    <p>        在<a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1460533944217.html">上一篇文章Android IPC机制(二)</a>:AIDL的基本使用方法中,笔者讲述了安卓进程间通讯的一个主要方式,利用AIDL进行通讯,并介绍了AIDL的基本使用方法。其实AIDL方式利用了Binder来进行跨进程通讯,Binder是Android中的一种跨进程通讯方式,其底层实现原理比较复杂,限于笔者水平,不能展开详谈,所以这篇文章主要谈谈以AIDL为例,谈谈Binder的使用方法。</p>    <p><strong>二、原理</strong></p>    <p>        上一篇文章中创建了一个IMyAidl.aidl文件,即接口文件,随即编译了该文件,生成了一个.java文件,该文件在gen目录下:</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/7578521b39df1c44e275ffa23812e5a5.png"></p>    <p>IMyAidl.java所在路径</p>    <p><br>         打开该文件,得到如下代码:</p>    <pre>  <code class="language-java">* This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.    * Original file: G:\\Android\\Project\\MyAidl\\app\\src\\main\\aidl\\com\\chenyu\\service\\IMyAidl.aidl    */    package com.chenyu.service;      public interface IMyAidl extends android.os.IInterface {        /**        * Local-side IPC implementation stub class.        */        public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl {            ......          public void addPerson(com.chenyu.service.Person person) throws android.os.RemoteException;          public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException;</span>    }</code></pre>    <p>        其中省略了一部分,我们先从<strong>大体上</strong>认识,然后在深入。<br> <strong>(1)</strong>从大体上看,该java文件是一个接口,继承了IInterface接口,接着,声明了一个静态内部抽象类:Stub,然后是两个方法,可以看到,这两个方法分别是原IMyAidl.aidl文件内声明的两个方法。<br> <strong>(2)</strong>我们看回Stub类,它继承了Binder,同时实现了IMyAidl。这个类实现了自己的接口!那么可想而知,该接口所声明的addPerson,getPersonList方法,将会在Stub类得到实现,具体如何实现,我们展开Stub类:</p>    <pre>  <code class="language-java">public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.chenyu.service.IMyAidl {            private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.chenyu.service.IMyAidl";              /**            * Construct the stub at attach it to the interface.            */            public Stub() {<span style="white-space:pre">     </span>// 1                this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);            }              /**            * Cast an IBinder object into an com.chenyu.service.IMyAidl interface,            * generating a proxy if needed.            */            public static com.chenyu.service.IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) {    // 2                if ((obj == null)) {                    return null;                }                android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);                if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) {                    return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin);                }                return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj);            }              @Override            public android.os.IBinder asBinder() {<span style="white-space:pre">      </span>// 3                return this;            }              @Override            public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {<span style="white-space:pre">             </span>// 4                switch (code) {                    case INTERFACE_TRANSACTION: {                        reply.writeString(DESCRIPTOR);                        return true;                    }                    case TRANSACTION_addPerson: {                        data.enforceInterface(DESCRIPTOR);                        com.chenyu.service.Person _arg0;                        if ((0 != data.readInt())) {                            _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data);                        } else {                            _arg0 = null;                        }                        this.addPerson(_arg0);                        reply.writeNoException();                        return true;                    }                    case TRANSACTION_getPersonList: {                        data.enforceInterface(DESCRIPTOR);                        java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result = this.getPersonList();                        reply.writeNoException();                        reply.writeTypedList(_result);                        return true;                    }                }                return super.onTransact(code, data, reply, flags);            }              private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl {<span style="white-space:pre">  </span>// 5                ...            }              static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); // 6            static final int TRANSACTION_getPersonList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);        }</code></pre>    <p><strong>(3)</strong>从上往下地,我们逐个分析一下各个方法或者变量的作用:<br> ①Stub()构造方法:此方法调用了父类Binder的attachInterface()方法,将当前的Interface与Binder联系起来,由于传递了DESCRIPTOR这个参数,唯一标识了当前Interface。</p>    <p>②asInterface(IBinder obj) :静态方法,传递了一个接口对象,该对象从哪里传递进来的呢?我们来看看上一章博客的客户端代码:</p>    <pre>  <code class="language-java">public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {                Log.d("cylog", "onServiceConnected success");                iMyAidl=IMyAidl.Stub.asInterface(service);              }</code></pre>    <p>在这里,可以看到,调用了IMyAidl.Stub.asInterface(service)方法,即上面的②号方法,并且把service传递了进去,我们接着往下看:</p>    <pre>  <code class="language-java">public static com.chenyu.service.IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) {                if ((obj == null)) {                    return null;                }                android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);                if (((iin != null) && (iin instanceof com.chenyu.service.IMyAidl))) {                    return ((com.chenyu.service.IMyAidl) iin);                }                return new com.chenyu.service.IMyAidl.Stub.Proxy(obj);            }</code></pre>    <p>首先判断obj是否有效,如果无效直接返回Null,说明客户端与服务端的连接失败了。接着调用了obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法,为IInterface的对象赋值,<strong>注意到</strong>这里再次传递了DESCRIPTOR参数,可以猜测,这个方法应该是查找与当前Interface相关的一个方法,我们看看IBinder接口的queryLocalInterface()方法:</p>    <pre>  <code class="language-java">/**        * Attempt to retrieve a local implementation of an interface        * for this Binder object.  If null is returned, you will need        * to instantiate a proxy class to marshall calls through        * the transact() method.        */        public IInterface queryLocalInterface(String descriptor);</code></pre>    <p>大概意思是说,根据descriptor的值,试图为Binder取回一个本地的interface,其中<strong>local意思应为当前进程</strong>,如果返回值是null,那么应该实例化一个proxy类。在了解了obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法后,我们再次<strong>回到asInterface(obj)方法</strong>,继续往下看:接着是一个if判断,主要判断客户端与服务端是否处于同一进程,如果处于同一进程,那么直接返回了Stub对象本身,如果不是同一个进程,那么就会新建一个<strong>Proxy代理类</strong>(下面会提到)。</p>    <p>③asBinder():此方法用于返回当前对象本身。</p>    <p>④onTransact(int code,Parcel data,Parcel reply,int flags):该方法一般运行在服务端中的Binder线程池中,即远程请求会在该方法得到处理。传递的code值用于判断客户端的请求目标,是addPerson或者是getPersonList。我们以请求目标为addPerson()为例分析一下,提取其主要函数体如下:</p>    <pre>  <code class="language-java">case TRANSACTION_addPerson: {                        data.enforceInterface(DESCRIPTOR);                        com.chenyu.service.Person _arg0;                        if ((0 != data.readInt())) {                            _arg0 = com.chenyu.service.Person.CREATOR.createFromParcel(data);                        } else {                            _arg0 = null;                        }                        this.addPerson(_arg0);                        reply.writeNoException();                        return true;                    }</code></pre>    <p>首先声明了_arg0是Person类的对象,接着,以data为参数调用了Person类的<strong>CREATOR.createFromParcel方法</strong>,<strong>反序列化</strong>生成了Person类,这也是为什么<strong>实现了Parcelable接口的类应该同时实现CREATOR</strong>,原来在这里调用了反序列化的方法。接着,调用this.addPerson(_arg0)方法,<strong>注意</strong>:这里的this代表当前的Binder对象,那么由Binder调用的addPerson(_arg0)方法,实际上是由绑定到Binder的service调用的,即服务端调用了自身的addPerson方法。为了方便明白,让我们来回顾一下上一篇文章服务端的代码:</p>    <pre>  <code class="language-java">private IBinder iBinder= new IMyAidl.Stub() {            @Override            public void addPerson(Person person) throws RemoteException {                persons.add(person);            }              @Override            public List<Person> getPersonList() throws RemoteException {                return persons;            }        };</code></pre>    <p>是不是一下子就明白了?IMyAidl.Stub()实现的接口,其中的方法在服务端得到了实现:addPerson和getPersonList()。当在Binder线程池中,调用了this.addPerson()方法,实际上回调了服务端的addPerson方法,而底层到底是怎么实现的,限于笔者的水平,暂时不了解,等以后笔者再深入了解Binder的工作机制再回答这个问题。</p>    <p>好了,回到当前的类,我们继续往下看:<br> ⑤private static class Proxy:这里又出现了一个私有的静态内部类,关于这个类将在接下来详细讲述。</p>    <p>⑥最后两行代码分别是两个常量,标志了两个方法,即上面提到的code值。</p>    <p>(4)Proxy类,也实现了IMyAidl接口,同时实现了addPerson和getPersonList的方法。<strong>而Proxy类在哪里被实例化的呢?</strong>是上面(3)②中,当客户端与服务端不在同一个进程的时候,就会实例化这个代理类,并返回给客户端。<strong>什么叫做代理类呢?</strong>所谓代理,即一个中介,客户端拿到的实例,能操作服务端的部分功能,让客户端以为自己已经拿到了服务端的实例,其实不是,只是拿到服务端的一个代理而已。接下来我们展开该类,看看内部:</p>    <pre>  <code class="language-java">private static class Proxy implements com.chenyu.service.IMyAidl {                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 void addPerson(com.chenyu.service.Person person) 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 ((person != null)) {                            _data.writeInt(1);                            person.writeToParcel(_data, 0);                        } else {                            _data.writeInt(0);                        }                        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0);                        _reply.readException();                    } finally {                        _reply.recycle();                        _data.recycle();                    }                }                  @Override                public java.util.List<com.chenyu.service.Person> getPersonList() throws android.os.RemoteException {                    android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();                    android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();                    java.util.List<com.chenyu.service.Person> _result;                    try {                        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);                        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonList, _data, _reply, 0);<span style="white-space:pre"> </span>   //①                        _reply.readException();                        _result = _reply.createTypedArrayList(com.chenyu.service.Person.CREATOR);                    } finally {                        _reply.recycle();                        _data.recycle();                    }                    return _result;                }            }</code></pre>    <p>这里关注两个接口方法的实现:addPerson和getPersonList,这两个方法已经多次出现了,而在代理类实现的这两个方法,<strong>是运行在客户端的!!!</strong>其主要实现过程是这样的:当客户端拿到代理类,调用addPerson或者getPersonList方法,首先会创建输入型Parcel对象_data和输出型Parcel对象_reply,接着调用①号代码调用transact来发起RPC远程请求,<strong>同时当前线程会被挂起</strong>,此时,服务端的onTransact会被调用,即上面所说的(3)④号代码,当服务端处理完请求后,会返回数据,当前线程继续执行知道返回 _result结果。</p>    <p>至此,对于IPC的方式之一——AIDL的原理已经剖析完毕,接下来<strong>总结</strong>一下:</p>    <p>1、客户端发出绑定请求,服务端返回一个Binder对象,该对象能处理跨进程请求,而客户端拿到的是Binder对象的<strong>引用</strong>,Binder的实体是在服务端的。客户端执行asInterface()方法,如果客户端和服务端处于同一进程,则直接返回服务端的Stub对象本身,如果处于不同进程,则返回的是Stub.proxy代理类对象。<br> 2、客户端发送远程请求(addPerson或者getPersonList),此时客户端线程挂起,Binder拿到数据后,对数据进行处理如在不同进程,会把数据写入Parcel,调用Transact方法。<br> 3、触发onTransact方法,该方法运行在Binder线程池,方法中会调用到服务端实现的接口方法,当数据处理完毕后,返回reply值,经过Binder返回客户端,此时客户端线程被唤醒。</p>    <p><strong>三、优化</strong></p>    <p>最后说一说如何优化AIDL,上面提到,客户端发送请求后,会被挂起,这意味着,如果处理数据的时间过长,那么该线程就一直等不到唤醒,这是很严重的,如果在UI线程发送请求,会直接导致ANR,所以我们需要在子线程发送异步请求,这样才能避免ANR。还有一点,Binder可能是意外死亡的,如果Binder意外死亡,那么子线程可能会一直挂起,所以我们要启用重新连接服务。有两个方法,一个是给Binder设置DeathRecipient监听,另一个是在onServiceDisconnected中重连服务。</p>    <p>来自: <a href="/misc/goto?guid=4959670554372835701" rel="nofollow">http://www.jianshu.com/p/b96713fc4e5e</a></p>