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淺談Android IPC機(jī)制之Binder的工作機(jī)制

更新時間：2021年06月08日 09:23:19 作者：handsome黃

IPC機(jī)制即為跨進(jìn)程通信，是inter-Process Communication的縮寫。是指兩個進(jìn)程之間進(jìn)行通信。在說進(jìn)程通信之前，我們的弄明白什么是線程，什么是進(jìn)程。進(jìn)程和線程是兩個截然不同的概念。本文將介紹Android IPC機(jī)制之Binder的工作機(jī)制。

進(jìn)程和線程的關(guān)系

按照操作系統(tǒng)中的描述，線程是CPU調(diào)度的最小單位，同時線程也是一種有限的系統(tǒng)資源。而進(jìn)程一般是指一個執(zhí)行單元，在pc端或者移動端上是指一個程序或者一個應(yīng)用。一個進(jìn)程中可以包含一個或者是多個線程。所以他們的關(guān)系應(yīng)該是包含和被包含的關(guān)系。

跨進(jìn)程的種類

在Android中跨進(jìn)程通信的方式有很多種，Bundle,文件共享，AIDL,Messenger,ContentProvider,Socket,這些都能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間之間的通信，當(dāng)然，雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)程間通信，但是他們之間的實(shí)現(xiàn)原理或者說是底層的實(shí)現(xiàn)方式都是不一樣的。下面，我們將會一一說明。

注：很多同學(xué)覺得創(chuàng)建進(jìn)程就應(yīng)該創(chuàng)建一個新的應(yīng)用。其實(shí)不是的。只要我們在AndroidMenifest上加上這一句代碼就可以了android:process=“:remote”具體的，同學(xué)們可以自己的了解。

在說IPC之前，先說一下一些基礎(chǔ)概念，這樣對后面的內(nèi)容能夠更好的理解。

Serializable，Parcelable接口

Serializable接口是java提供的一個序列化的接口，這是一個空的接口，為對象提供標(biāo)準(zhǔn)的序列化和反序列化操作。

Serializable序列化和反序列化，都是采ObjectOutputStream和ObjectInputStream就可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然這些系統(tǒng)基本已經(jīng)為我們實(shí)現(xiàn)了。

Parcelable接口，是Android自帶的一種序列化方式。序列化和反序列化都是通過writeToParcel方法來完成的。

兩者的區(qū)別：Serializable是java的序列化接口使用簡單，但是由于序列化和反序列化的過程需要大量的I/o操作，所以性能較差。Parcelable接口使用較為麻煩，但是效率很高，但是存在一個很大的缺點(diǎn)，就是被Parcelable將對象序列化以后，要將對象保存到磁盤中的，將會很麻煩。所以建議是使用Serializable。

Binder

直觀來說，Binder是Android中的一個類，它實(shí)現(xiàn)了IBinder接口，從IPC的角度來說，Binder是Android中的一種跨進(jìn)程通信的一種方式，同時還可以理解為是一種虛擬的物理設(shè)備，它的設(shè)備驅(qū)動是／dev/binder/。從Framework角度來說，Binder是ServiceManager的橋梁。從應(yīng)用層來說，Binder是客戶端和服務(wù)端進(jìn)行通信的媒介。

在Android開發(fā)中，Binder主要用在Service中，包括AIDL和Messenger，由于Messenger的底層其實(shí)就是Aidl，所以現(xiàn)在我們以AIDL來分析一下binder的工作機(jī)制。

上代碼：

/*

 * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.

 * Original file: /Users/huangjialin/MyApplication/service/src/main/aidl/aidl/MyAIDLService.aidl

 */

package aidl;

// Declare any non-default types here with import statements


public interface MyAIDLService extends android.os.IInterface {



    /**

     * Local-side IPC implementation stub class.

     */

    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements aidl.MyAIDLService {

        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "aidl.MyAIDLService";



        /**

         * Construct the stub at attach it to the interface.

         */

        public Stub() {

            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);

        }



        /**

         * Cast an IBinder object into an aidl.MyAIDLService interface,

         * generating a proxy if needed.

         */

        public static aidl.MyAIDLService asInterface(android.os.IBinder obj) {

            if ((obj == null)) {

                return null;

            }

            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);

            if (((iin != null) && (iin instanceof aidl.MyAIDLService))) {

                return ((aidl.MyAIDLService) iin);

            }

            return new aidl.MyAIDLService.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_getString: {

                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);

                    java.lang.String _result = this.getString();

                    reply.writeNoException();

                    reply.writeString(_result);

                    return true;

                }

            }

            return super.onTransact(code, data, reply, flags);

        }



        private static class Proxy implements aidl.MyAIDLService {

            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 java.lang.String getString() 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_getString, _data, _reply, 0);

                    _reply.readException();

                    _result = _reply.readString();

                } finally {

                    _reply.recycle();

                    _data.recycle();

                }

                return _result;

            }

        }



        static final int TRANSACTION_getString = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);

    }



    public java.lang.String getString() throws android.os.RemoteException;

}

上面這段代碼是系統(tǒng)生成的，在gen目錄下可以看到根據(jù)MyAIDLService.aidl系統(tǒng)為我們生成了MyAIDLService.java這個類。我們先來了解一下這個類中每個方法的含義：

DESCRIPTOR：Binder的唯一標(biāo)識，一般用于當(dāng)前Binder的類名表示。

asInterface(android.os.IBinder obj)：用于將服務(wù)端的Binder對象轉(zhuǎn)換成客戶端所需的AIDL接口類型的對象，這種轉(zhuǎn)化過程是區(qū)分進(jìn)程的，如果客戶端和服務(wù)端位于同一個進(jìn)程，那么這個方法返回的是服務(wù)端的stub對象本身，否則返回的是系統(tǒng)封裝后的Stub.proxy對象。

asBinder()：用于返回當(dāng)前Binder對象。

onTransact：該方法運(yùn)行在服務(wù)端的Binder線程池中，當(dāng)客戶端發(fā)起跨進(jìn)程通信請求的時候，遠(yuǎn)程請求通過系統(tǒng)底層封裝后交給該方法處理。注意這個方法public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)，服務(wù)端通過code可以確定客戶端所請求的目標(biāo)方法是什么，接著從data中取出目標(biāo)方法所需的參數(shù)，然后執(zhí)行目標(biāo)方法。當(dāng)目標(biāo)方法執(zhí)行完畢后，就像reply中寫入返回值。這個方法的執(zhí)行過程就是這樣的。如果這個方法返回false，客戶端是會請求失敗的，所以我們可以在這個方法中做一些安全驗(yàn)證。

public java.lang.String getString() throws android.os.RemoteException：

這個方法運(yùn)行在客戶端中，當(dāng)客戶端調(diào)用此方法的時候，它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是這樣的：首先創(chuàng)建該方法所需要的輸入類型Parcel對象_data，然后調(diào)用transact方法發(fā)起遠(yuǎn)程調(diào)用請求，同時當(dāng)前線程掛起，然后服務(wù)端的OnTransact方法會被調(diào)用，直到RPC過程返回后，當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行，并從_reply中讀取返回的數(shù)據(jù)。

如圖：Binder的工作機(jī)制