多進程之進程間通信---aidl原理回顧分析整理

概述

最近在學(xué)習(xí)Replugin源碼時，遇到了其中的多進程部分胧谈。由于太久沒使用忆肾，有點生疏，剛好重拾總結(jié)下菱肖。
AIDL是一個縮寫客冈，全稱是Android Interface Definition Language，也就是Android接口定義語言稳强。設(shè)計這門語言的目的是為了實現(xiàn)進程間通信场仲。當然對于上層間應(yīng)用想實現(xiàn)簡單的進程間通信還可以使用Message，當然底層還是通過aidl實現(xiàn)键袱，但操作起來會簡單挺多燎窘，參見 Android中的Service：Binder，Messenger蹄咖，AIDL（2）

源碼分析

編寫如下的BookManager.aidl文件

interface BookManager  {
 //所有的返回值前都不需要加任何東西褐健，不管是什么數(shù)據(jù)類型
// 帶有特定parcelable的情況會涉及到tag及序列化和反序列化，但總的原理一樣澜汤，本文只是為了通過源碼復(fù)習(xí)原理蚜迅，故簡單處理
    String getName();
    void setName(String name);
}

gradle編譯時通過compileXXXXAidltask后會在工程build\generated\source\aidl\{FlavorName}\{BuildType}\{package}下生成對一個BookManager.java文件如下：

public interface BookManager extends android.os.IInterface
{
/** Local-side IPC implementation stub class. */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.liyuange.liyuange.BookManager
{
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.liyuange.liyuange.BookManager";
/** Construct the stub at attach it to the interface. */
public Stub()
{
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
 * Cast an IBinder object into an com.liyuange.liyuange.BookManager interface,
 * generating a proxy if needed.
 */
public static com.liyuange.liyuange.BookManager asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.liyuange.liyuange.BookManager))) {
return ((com.liyuange.liyuange.BookManager)iin);
}
return new com.liyuange.liyuange.BookManager.Stub.Proxy(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
{
switch (code)
{
case INTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
}
case TRANSACTION_getName:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _result = this.getName();
reply.writeNoException();
reply.writeString(_result);
return true;
}
case TRANSACTION_setName:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _arg0;
_arg0 = data.readString();
this.setName(_arg0);
reply.writeNoException();
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements com.liyuange.liyuange.BookManager
{
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;
}
//所有的返回值前都不需要加任何東西，不管是什么數(shù)據(jù)類型

@Override public java.lang.String getName() throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
java.lang.String _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getName, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readString();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
@Override public void setName(java.lang.String name) throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeString(name);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_setName, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
}
static final int TRANSACTION_getName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_setName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}
//所有的返回值前都不需要加任何東西俊抵，不管是什么數(shù)據(jù)類型

public java.lang.String getName() throws android.os.RemoteException;
public void setName(java.lang.String name) throws android.os.RemoteException;
}

生成了很多模板性代碼谁不，其實真正實行多進程通信的就是這個生成的java文件。就算我們不寫AIDL文件徽诲，直接按照它生成的 .java 文件那樣寫一個 .java 文件出來刹帕，在服務(wù)端和客戶端中也可以照常使用這個 .java 類來進行跨進程通信吵血，所以其實aidl可以理解為，只是幫android開發(fā)者節(jié)省了寫模板性代碼而已偷溺。

接下來我們分別從服務(wù)端和客戶端看下是怎么利用這個文件進行通信的蹋辅。
服務(wù)端 即將生成的IBinder通過onbind返回給客戶端

public class AIDLService extends Service {

    //由AIDL文件生成的BookManager
    private final BookManager.Stub mBookManager = new BookManager.Stub() {
       @Override
        public String getName() throws RemoteException {//aidl所定義的接口方法
            return null;
        }

        @Override
        public void setName(String name) throws RemoteException {//aidl所定義的接口方法
          ...
        }
     
    };

  
    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
             return mBookManager.asBinder();
    }
}

客戶端 即將返回的binder 調(diào)用asInterface() 方法,獲得我們自定義的接口，然后調(diào)用對應(yīng)方法挫掏。這樣即可實行進程間通信

public class AIDLActivity extends AppCompatActivity {

    //由AIDL文件生成的Java類
    private BookManager mBookManager = null;

    //標志當前與服務(wù)端連接狀況的布爾值侦另，false為未連接，true為連接中
    private boolean mBound = false;

  

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_aidl);
    }

      /**
     * 嘗試與服務(wù)端建立連接
     */
    private void attemptToBindService() {
        Intent intent = new Intent();
        intent.setAction("XXX");//androidmenifest中設(shè)置的service的action
        intent.setPackage("XXXX");//androidmenifest中設(shè)置的service的服務(wù)端package
        bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        if (!mBound) {
            attemptToBindService();
        }
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        if (mBound) {
            unbindService(mServiceConnection);
            mBound = false;
        }
    }

    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mBookManager = BookManager.Stub.asInterface(service);
            mBound = true;

            if (mBookManager != null) {
                try {
                    String name= mBookManager.getName();
                 Log.e(getLocalClassName(), "get book name for remote server, name = "+ name);
                   } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
                mBound = false;
        }
    };
}

重點從生成的代碼中看下asInterface方法如下

public static com.liyuange.liyuange.BookManager asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.liyuange.liyuange.BookManager))) {
return ((com.liyuange.liyuange.BookManager)iin);
}
return new com.liyuange.liyuange.BookManager.Stub.Proxy(obj);
}

BookManager.Stub尉共，根據(jù)生成的代碼可看出集成了Binder同時實現(xiàn)了我們自定義的接口public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.liyuange.liyuange.BookManager褒傅，當服務(wù)端與客戶端同在一個進程時iin!=null即返回的是服務(wù)端創(chuàng)建的BookManager.Stub本身，但我們這種情況是在2個進程袄友，故返回的是com.liyuange.liyuange.BookManager.Stub.Proxy.根據(jù)生成的代碼,該類代碼如下

private static class Proxy implements com.liyuange.liyuange.BookManager//實現(xiàn)我們自定義接口
{
private android.os.IBinder mRemote; //我們傳入的ibinder
Proxy(android.os.IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
@Override public android.os.IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor()
{
return DESCRIPTOR;
}
//所有的返回值前都不需要加任何東西殿托，不管是什么數(shù)據(jù)類型

@Override public java.lang.String getName() throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
java.lang.String _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
 mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getName, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
// 如果需要讀取，服務(wù)端返回數(shù)據(jù)杠河，從_reply中取出服務(wù)端執(zhí)行方法的結(jié)果
_result = _reply.readString();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
//需要返回結(jié)果則將結(jié)果返回
return _result;
}
@Override public void setName(java.lang.String name) throws android.os.RemoteException
{
//很容易可以分析出來碌尔，_data用來存儲流向服務(wù)端的數(shù)據(jù)流浇辜，
  //_reply用來存儲服務(wù)端流回客戶端的數(shù)據(jù)流
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
//如果需要傳參參流向服務(wù)端券敌，則寫入
_data.writeString(name);
//調(diào)用 transact() 方法將方法id和兩個 Parcel 容器傳過去
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_setName, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
}
static final int TRANSACTION_getName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_setName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

大概流程大同小異，注釋打在了代碼上做分析柳洋。大致做的事就是待诅，因為在不同進程不能直接讀取對方內(nèi)存對象，所以需要進行序列化和反序列化（通過Parcelable實現(xiàn)）熊镣，通過binder進行傳遞通信卑雁。

關(guān)于 _data 與 _reply 對象：一般來說，我們會將方法的傳參的數(shù)據(jù)存入_data 中绪囱，而將方法的返回值的數(shù)據(jù)存入 _reply 中——在沒涉及定向 tag 的情況下测蹲。如果涉及了定向 tag ，情況將會變得稍微復(fù)雜些鬼吵，具體是怎么回事請參見這篇博文：你真的理解AIDL中的in扣甲，out，inout么齿椅？
關(guān)于 Parcel ：簡單的來說琉挖，Parcel 是一個用來存放和讀取數(shù)據(jù)的容器。我們可以用它來進行客戶端和服務(wù)端之間的數(shù)據(jù)傳輸涣脚，當然示辈，它能傳輸?shù)闹荒苁强尚蛄谢臄?shù)據(jù)。具體 Parcel 的使用方法和相關(guān)原理可以參見這篇文章：Android中Parcel的分析以及使用
關(guān)于 transact() 方法：這是客戶端和服務(wù)端通信的核心方法遣蚀。調(diào)用這個方法之后矾麻，客戶端將會掛起當前線程纱耻，等候服務(wù)端執(zhí)行完相關(guān)任務(wù)后通知并接收返回的 _reply 數(shù)據(jù)流。關(guān)于這個方法的傳參险耀，這里有兩點需要說明的地方：
- 方法 ID ：transact() 方法的第一個參數(shù)是一個方法 ID 膝迎，這個是客戶端與服務(wù)端約定好的給方法的編碼，彼此一一對應(yīng)胰耗。在AIDL文件轉(zhuǎn)化為 .java 文件的時候限次，系統(tǒng)將會自動給AIDL文件里面的每一個方法自動分配一個方法 ID。本例子中生成ID如下

static final int TRANSACTION_getName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_setName = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

*   第四個參數(shù)：transact() 方法的第四個參數(shù)是一個 int 值柴灯，它的作用是設(shè)置進行 IPC 的模式卖漫，為 0 表示數(shù)據(jù)可以雙向流通，即 _reply 流可以正常的攜帶數(shù)據(jù)回來赠群，如果為 1 的話那么數(shù)據(jù)將只能單向流通羊始，從服務(wù)端回來的 _reply 流將不攜帶任何數(shù)據(jù)。
    注：AIDL生成的 .java 文件的這個參數(shù)均為 0查描。

接下來看下客戶端是如何響應(yīng)的突委？調(diào)用 mRemote.transact后，服務(wù)端就會調(diào)用onTransact進行相應(yīng)處理冬三。通過生成的代碼匀油，查看其源碼如下：

@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_getName:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _result = this.getName();
reply.writeNoException();
//將方法執(zhí)行的結(jié)果寫入 reply 
reply.writeString(_result);
return true;
}
case TRANSACTION_setName:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _arg0;
_arg0 = data.readString();
//調(diào)用服務(wù)端中`BookManager.Stub`本身setName方法, 即我們服務(wù)端service中`onbind`方法返回的的`BookManager.Stub`子類方法。
this.setName(_arg0);
reply.writeNoException();
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

直接通過客戶端調(diào)用的方法傳入ID 進行 switch 判斷是掉用戶服務(wù)端哪個方法勾笆，然后調(diào)用我們服務(wù)端service中onbind方法返回的的BookManager.Stub子類方法敌蚜。

我們沒有看到關(guān)于將 reply 回傳到客戶端的相關(guān)代碼，也沒有看到它將相關(guān)參數(shù)傳向服務(wù)端的相關(guān)代碼——它只是把這些參數(shù)都傳入了一個方法窝爪，其中過程同樣是對我們隱藏的——服務(wù)端也同樣弛车，在執(zhí)行完 return true 之后系統(tǒng)將會把 reply 流傳回客戶端，具體是怎么做的就在于IBinder的源碼了蒲每。如果想深入研究IBinder機制纷跛，可參考老羅及其它大神對該機制更底層的分析。
通過隱藏了這些細節(jié)邀杏，我們在 transact() 與 onTransact() 之間的調(diào)用以及數(shù)據(jù)傳送看起來就像是發(fā)生在同一個進程甚至同一個類里面一樣贫奠。我們的操作就像是在一條直線上面走，根本感受不出來其中原來有過曲折——也許這套機制在設(shè)計之初淮阐，就是為了達到這樣的目的叮阅。

總結(jié)

一圖以辟之

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最后編輯于：2017.11.17 16:59:21

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者

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概述

源碼分析

總結(jié)

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