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Android 进阶9：进程通信之 AIDL 解析

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读完本文你将了解：

    • AIDL
    • AIDL 生成文件分析
      • Stub
      • Proxy
      • AIDL 生成的内容小结
    • AIDL 的使用回顾
      • 服务端
      • 客户端
    • 小结
    • 手动写个 Binder
      • 首先是定义跨进程接口实现 IInterface
      • 然后在其中创建这个接口与对应 Binder 的转换类 Stub
      • 最后创建代理接口在不同进程中客户端持有的是代理
    • Thanks

在 Android 进阶7：进程通信之 AIDL 的使用 中我们使用 AIDL 实现了跨进程的通信，但是不清楚 AIDL 帮我们做了什么。

AIDL 的本质是简化我们 IPC 开发，它使用的是 Binder 机制，于是在上篇文章 Android 进阶8：进程通信之 Binder 机制浅析 中我们简单了解了 Binder 机制的流程。

有了前面的铺垫，这篇文章我们就一起来看看 AIDL 究竟帮我们做了什么。

AIDL

前面我们讲了，在使用 AIDL 编写 IPC 代码时，我们只需要编写简单的 接口 aidl 文件：

Make Project 后系统就会帮我们生成 Java 文件：

AIDL 生成文件分析

AIDL 帮我们生成内容：

代码如下：

可以看到，生成的接口 IMyAidl 继承了 IInterface ，Android 进阶8：进程通信之 Binder 机制浅析 中我们介绍了， IInterface 是进程间通信定义的通用接口。

同时 IMyAidl 中也包含了我们在 aidl 文件中声明的两个方法。

除此外， IMyAidl 中还包括一个抽象类 Stub ，它是一个 Binder ，实现了 IMyAidl 接口：

Stub

代码如下： 

public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl {
    //唯一标识，一般为完整路径
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl";

    /**
     * 将当前接口与 Binder 绑定
     */
    public Stub() {
        this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
    }

    /**
     * 将一个 IBinder 转换为 IMyAidl，如果不在一个进程就创建一个代理
     */
    public static net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        //拿着标识从本地查询接口
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl))) {
            return ((net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl) iin);
        }
        //查不到就返回代理
        return new net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl.Stub.Proxy(obj);
    }

    //覆盖 IInterface 的方法，获取当前接口对应的 Binder 对象
    @Override
    public android.os.IBinder asBinder() {
        return this;
    }

    //关键的方法，处理操作，返回
    @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: {    //获取当前接口的描述符
                reply.writeString(DESCRIPTOR);
                return true;
            }
            case TRANSACTION_addPerson: {    //执行 addPerson 方法
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.Person _arg0;
                if ((0 != data.readInt())) {        //反序列化传入的数据
                    _arg0 = net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.Person.CREATOR.createFromParcel(data);
                } else {
                    _arg0 = null;
                }
                //调用 addPerson 方法，这个方法的实现是在服务端
                this.addPerson(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_getPersonList: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.util.List<net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.Person> _result = this.getPersonList();
                reply.writeNoException();
                reply.writeTypedList(_result);
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    //不在一个进程时返回的代理
    private static class Proxy implements net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl {...}

    //用于 onTransact 方法的两个 code，分别标识要进行的操作
    static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_getPersonList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

Stub 的几个关键内容介绍：

  1. 构造函数
    • 调用了 attachInterface() 方法
    • 将一个描述符、特定的 IInterface 与当前 Binder 绑定起来，这样后续调用 queryLocalInterface 就可以拿到这个
    • 需要创建一个 DESCRIPTOR ，一般是类的具体路径名，用于唯一表示这个 IInterface
  2. asInterface()
    • 将 IBinder 转换为 IMyAidl ，这用于返回给客户端
    • 不在一个进程的话，客户端持有的是一个代理
  3. onTransact()
    • Binder 关键的处理事物方法
    • 根据传入的 code，调用本地/服务端的不同方法

其中可以看到，在不同进程时返给客户端的是代理。

Proxy

代码： 

private static class Proxy implements net.sxkeji.shixinandroiddemo2.IMyAidl {
    private android.os.IBinder mRemote;    //代理的远端 IBinder

    Proxy(android.os.IBinder remote) {
        mRemote = remote;
    }

    //获取代理的 Binder
    @Override
    public android.os.IBinder asBinder() {
        return mRemote;
    }

    public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {
        return DESCRIPTOR;
    }

    /**
     * 代理嘛，处理下数据后直接调用实际 Binder 来处理
     */
    @Override
    public void addPerson(net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.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);
            }
            //调用远端
            mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
        } finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
    }

    @Override
    public java.util.List<net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.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<net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.Person> _result;
        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersonList, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            _result = _reply.createTypedArrayList(net.sxkeji.shixinandroiddemo2.bean.Person.CREATOR);
        } finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
        return _result;
    }
}

AIDL 生成的内容小结

  • IInterface 类型的接口，包括：
    • Stub 抽象类
    • aidl 接口定义的操作方法
  • Stub ，是一个 Binder ，同时也是一个 IInterface ，包括：
    • 将 Binder 转成 IInterface 的 asInterface() 方法
    • 处理调度的 onTransact() 方法
    • 用于在 onTransact() 中标识要进行的操作的两个标志
    • 一个 IInterface 类型的代理
  • Proxy ， IInterface 类型的代理，包括：
    • 接口定义方法的伪实现，实际调用的是真正的 Binder 的方法

一句话总结：AIDL 帮我们生成了 Binder 和 跨平台接口的转换类 Stub ，以及在不同进程时，客户端拿到的代理 Proxy 。

现在回去看一下 AIDL 的使用，就会多了些理解。

AIDL 的使用回顾

服务端

使用时先在另一个进程的 Service 中实现 AIDL 生成文件中的 Stub 类，然后在 onBind() 中返回：

结合上面的分析，可以知道，我们在服务端实例化的是 Stub 的实体，它既是 Binder 也是 IInterface 。在其中实现了接口定义的方法，然后在 onBind() 中返回自己。

客户端

在 Activity 中使用 bindService() 绑定服务，然后再回调中，调用 Stub.asInterface() 将拿到的远端 Binder 转换为定义的接口，跨进程的话这里拿到的实际是代理接口：

然后就可以调用 Service 中方法了。

小结

根据上面的分析，我们可以看到，AIDL 帮我们做了以下几件事：

  1. 根据定好的接口生成不同进程都可以共同访问的接口类
  2. 在接口类中提供了 Binder 和接口的共同载体 Stub
  3. 在 Stub 中创建了代理类，用于映射调用实际接口实现

有了 AIDL，我们编写跨进程操作就变得十分简单，我们只需要关注业务接口的实现即可。

手动写个 Binder

我们可以模仿 AIDL 创建的文件，手动写个 Binder 来加深下理解。

首先是定义跨进程接口，实现 IInterface

在其中定义要跨进程做的操作，以及标识这两个操作的 code： 

public interface IMyAidlDiy extends IInterface {
    static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_getPersonList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

    public void addPerson(Person person) throws RemoteException;

    public List<Person> getPersonList() throws RemoteException;
}

然后在其中创建这个接口与对应 Binder 的转换类 Stub

既然要两头讨好，那它就需要继承 Binder 的同时实现前面定义的接口，同时提供 Binder 和接口转换的方法，以及作为接口处理事物的方法： 

public static abstract class Stub extends Binder implements IMyAidlDiy {

    private static final String DESCRIPTOR = "net.sxkeji.shixinandroiddemo2.activity.ipc.IMyAidlDiy";

    public Stub() {
        attachInterface(this, DESCRIPTOR);
    }

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

    public static IMyAidlDiy asInterface(IBinder binder){
        if (binder == null){
            return null;
        }

        IInterface localInterface = binder.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (localInterface != null && localInterface instanceof IMyAidlDiy){
            return (IMyAidlDiy) localInterface;
        }else {
            return new Stub.Proxy(localInterface);
        }
    }

    @Override
    protected boolean onTransact(final int code, final Parcel data, final Parcel reply, final int flags) throws RemoteException {
        switch (code){
            case TRANSACTION_addPerson:
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                Person _arg0;
                if (data.readInt() != 0){
                    _arg0 = Person.CREATOR.createFromParcel(data);  //反序列化参数
                }else {
                    _arg0 = null;
                }
                this.addPerson(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            case TRANSACTION_getPersonList:
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                List<Person> personList = this.getPersonList();
                reply.writeNoException();
                reply.writeTypedList(personList);
                break;
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

}

最后创建代理接口，在不同进程中，客户端持有的是代理

它的作用就是伪装成真的 Binder，实际被调用时将数据处理成 Parcel，然后让被代理的 Binder 去处理： 

private static class Proxy implements IMyAidlDiy {
    private IBinder mRemote;

    public Proxy(final IBinder obj) {
        mRemote = obj;
    }

    public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {  //伪装的和真的 Binder 名一样
        return DESCRIPTOR;
    }

    @Override
    public void addPerson(final Person person) throws RemoteException {
        Parcel _data = Parcel.obtain();
        Parcel _reply = Parcel.obtain();

        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            if (person != null) {
                _data.writeInt(1);
                person.writeToParcel(_data, 0);
            } else {
                _data.writeInt(0);
            }
            mRemote.transact(TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0);  //这里调用实际的实现
            _reply.readException();

        } finally {
            _data.recycle();
            _reply.recycle();
        }
    }

    @Override
    public List<Person> getPersonList() throws RemoteException {
        Parcel _data = Parcel.obtain();
        Parcel _reply = Parcel.obtain();
        List<Person> _result;
        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(TRANSACTION_getPersonList, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            _result = _reply.createTypedArrayList(Person.CREATOR);
        } finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
        return _result;
    }

    @Override
    public IBinder asBinder() {
        return mRemote;
    }
}

自己写完实现对整个 Binder 实现的跨进程调用流程是否理解更深了呢，这里用《Android 开发艺术探索》的一张图总结下：

需要注意的是，客户端在发起远程请求时，当前线程会被挂起直到服务端返回，因此尽量不要在 UI 线程发起远程请求。

而在服务端，Binder 方法是运行在 Binder 线程池中的，因此可以直接使用同步的方式实现。

Thanks

《Android 开发艺术探索》

http://weishu.me/2016/01/12/binder-index-for-newer/

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