Android IPC 之Messenger 原理及應(yīng)用

前言

IPC 系列文章：
建議按順序閱讀。

Android IPC 之Service 還可以這么理解
Android IPC 之Binder基礎(chǔ)
Android IPC 之Binder應(yīng)用
Android IPC 之AIDL應(yīng)用(上)
Android IPC 之AIDL應(yīng)用(下)
Android IPC 之Messenger 原理及應(yīng)用
Android IPC 之服務(wù)端回調(diào)
Android IPC 之獲取服務(wù)(IBinder)
Android Binder 原理換個姿勢就頓悟了(圖文版)

前面從源碼+Demo角度詳盡分析了AIDL，可能會覺得AIDL文件的編寫略微有些麻煩，本篇文章將分析AIDL 簡化版 Messenger 原理及其應(yīng)用。
通過本篇文章，你將了解到：

1、Messenger 客戶端發(fā)送消息給服務(wù)端
2、Messenger 服務(wù)端發(fā)送消息給客戶端
3、Messenger 底層原理
4、Message、AIDL、Messenger區(qū)別與聯(lián)系

1、Messenger 客戶端發(fā)送消息給服務(wù)端

與AIDL 類似，依然分別編寫服務(wù)端、客戶端邏輯。

編寫服務(wù)端

public class MyService extends Service {

    private String TAG = "ipc";

    //創(chuàng)建Handler，用來處理客戶端發(fā)送過來的消息
    private Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            Bundle bundle = msg.getData();
            int id = bundle.getInt("id");
            Log.d(TAG, "receive id from client, id:" + id);
        }
    };

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        //獲取IBinder 引用
        return new Messenger(handler).getBinder();
    }
}

編寫客戶端

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            //獲取服務(wù)端的IBinder引用后，用來構(gòu)造Messenger
            Messenger messenger = new Messenger(service);

            //構(gòu)造Message
            Message message = Message.obtain();
            //往Message填充數(shù)據(jù)
            Bundle bundle = new Bundle();
            bundle.putInt("id", 100);
            message.setData(bundle);
            try {
                //發(fā)送消息
                messenger.send(message);
            } catch (Exception e) {

            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

    private void bindService() {
        Intent intent = new Intent(MainActivity.this, MyService.class);
        bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

流程如下：

1、服務(wù)端構(gòu)造Handler用來接收信息
2、客戶端構(gòu)造Messenger來發(fā)送message信息

服務(wù)端收到消息打印如下：


image.png

可以看出不用編寫任何AIDL 文件就可以實現(xiàn)進(jìn)程間通信，很是方便。

2、Messenger 服務(wù)端發(fā)送消息給客戶端

上面的Demo是客戶端往服務(wù)端發(fā)送一條消息，那么如果服務(wù)端想給客戶端發(fā)送回復(fù)消息該怎么實現(xiàn)呢？
以服務(wù)端收到客戶端傳遞過來的id后，查找出id對應(yīng)的學(xué)生的姓名、年齡發(fā)送給客戶端為例。

編寫服務(wù)端

改造一下服務(wù)端代碼：

    //創(chuàng)建Handler，用來處理客戶端發(fā)送過來的消息
    private Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            Bundle bundle = msg.getData();
            int id = bundle.getInt("id");
            Log.d(TAG, "receive id from client, id:" + id);

            //msg.replyTo 為Messenger類型，從客戶端傳遞過來的
            Messenger replyMessenger = msg.replyTo;
            if (replyMessenger != null) {
                //構(gòu)造消息
                Message message = Message.obtain();
                Bundle replyBundle = new Bundle();
                replyBundle.putString("name", "xiaoming");
                replyBundle.putInt("age", 18);
                message.setData(replyBundle);
                try {
                    replyMessenger.send(message);
                } catch (Exception e) {

                }
            }
        }
    };

只是修改了handleMessage(xx)，當(dāng)收到客戶端的消息后立即返回查詢到的名字、年齡發(fā)送給客戶端。

編寫客戶端

客戶端代碼也僅僅需要小小的改動：

    //接收服務(wù)端的信息
    private Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            Bundle bundle = msg.getData();
            if (bundle != null) {
                //提取姓名、年齡
                String name = bundle.getString("name");
                int age = bundle.getInt("age");
                Log.d("ipc", "receive name 、age from server, name:" + name + " age:" + age);
            }
        }
    };

    ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            //獲取服務(wù)端的IBinder引用后，用來構(gòu)造Messenger
            Messenger messenger = new Messenger(service);

            //構(gòu)造Message
            Message message = Message.obtain();
            //往Message填充數(shù)據(jù)
            Bundle bundle = new Bundle();
            bundle.putInt("id", 100);
            message.setData(bundle);

            //為了接收服務(wù)端的消息，把自己的Messenger傳遞給服務(wù)端
            message.replyTo = new Messenger(handler);
            try {
                //發(fā)送消息
                messenger.send(message);
            } catch (Exception e) {

            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

客戶端在發(fā)送給服務(wù)端消息時帶上自己的Messenger以便服務(wù)端拿到該Messenger給客戶端發(fā)送信息。同時，需要重寫Handler的handleMessage(xx)接收服務(wù)端的信息。這與服務(wù)端的實現(xiàn)是一致的，相當(dāng)于雙方都有Messenger。

至此，借助于Messenger，輕易就完成了客戶端/服務(wù)端相互通信的功能。

3、Messenger 底層原理

從發(fā)送消息開始

為什么Messenger 能夠如此簡單地完成了IPC，從其發(fā)送消息開始一探究竟。

#Messenger.java
    public void send(Message message) throws RemoteException {
        mTarget.send(message);
    }

mTarget為IMessenger類型，在Messenger構(gòu)造函數(shù)里初始化：

#Messenger.java
    public Messenger(Handler target) {
        mTarget = target.getIMessenger();
    }

而target 為Handler類型，跳轉(zhuǎn)到Handler.java里查看：

#Handler.java
    final IMessenger getIMessenger() {
        synchronized (mQueue) {
            if (mMessenger != null) {
                return mMessenger;
            }
            mMessenger = new MessengerImpl();
            return mMessenger;
        }
    }

    private final class MessengerImpl extends IMessenger.Stub {
        public void send(Message msg) {
            msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();
            //調(diào)用Handler發(fā)送信息
            Handler.this.sendMessage(msg);
        }
    }

看到這是不是有種似曾相似的感覺，此處MessengerImpl 繼承自IMessenger.Stub，實現(xiàn)了唯一的方法：send(Message msg)，該方法的的形參為：Message。
由此，我們輕易得出結(jié)論：

1、服務(wù)端對外暴露了IMessenger 接口，該接口里有唯一的方法：send(Message msg)。
2、服務(wù)端實現(xiàn)了send(Message msg)方法，在該方法里將Message使用Handler發(fā)送出去。

找到IMessenger 對應(yīng)的AIDL 文件：

package android.os;

import android.os.Message;

/** @hide */
oneway interface IMessenger {
    void send(in Message msg);
}

注：該文件在framework/core/java/android/os/IMessenger.aidl
其實就是之前說的AIDL，Message本身支持序列化，加 "in" 標(biāo)記表示數(shù)據(jù)只能從客戶端流向服務(wù)端。

該接口定義還多了個標(biāo)識："oneway"。
這個字段最終會影響IBinder.transact(xx)里的最后一個形參：

boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_send, 
_data, null, android.os.IBinder.FLAG_ONEWAY);

FLAG_ONEWAY 表示transact(xx)不是阻塞調(diào)用，也就是說客戶端調(diào)用該方法后立即返回，不等待。仔細(xì)想想其實也并不用等待，因為send(xx)沒有返回值，又是in 修飾形參，數(shù)據(jù)流不能從服務(wù)端流入客戶端。

image.png

與普通的AIDL 相比，Messenger其實就是封裝了服務(wù)端的接口及其方法，與此同時也封裝了客戶端調(diào)用服務(wù)端的方法?？蛻舳藢⒁獋鬟f的消息封裝在Message里，通過Messenger傳遞出去，服務(wù)端收到后在Handler里處理該Message。

服務(wù)端為什么能夠向客戶端發(fā)送消息

從IMessenger.aidl定義可知，通過send(xx)方法只能是由客戶端往服務(wù)端發(fā)送消息，并且沒有返回值。因此想通過方法的形參或返回值攜帶服務(wù)端的數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實的了。
客戶端能給服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)的最大憑證是：客戶端能夠拿到服務(wù)端的IBinder接口。那么想想反過來行嗎？
來看看Message.java里的字段：

#Message.java
    /**
     * Optional Messenger where replies to this message can be sent.  The
     * semantics of exactly how this is used are up to the sender and
     * receiver.
     */
    public Messenger replyTo;

Message可以持有Messenger 引用，而我們知道構(gòu)造好了Messenger，就可以通過getBinder(xx)獲取關(guān)聯(lián)的IBinder 引用。

#Messenger.java
    public IBinder getBinder() {
        return mTarget.asBinder();
    }

IBinder有了剩下的就是想辦法把它傳給服務(wù)端。

客戶端傳遞IBinder給服務(wù)端
Message需要跨進(jìn)程傳遞，因此它的成員變量包括Messenger replyTo 都需要序列化及反序列化。

#Message.java
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        ...
        Messenger.writeMessengerOrNullToParcel(replyTo, dest);
        ...
    }

調(diào)用了Messenger里的靜態(tài)方法：

#Messenger.java
    public static void writeMessengerOrNullToParcel(Messenger messenger,
                                                    Parcel out) {
        //獲取messenger 關(guān)聯(lián)的Binder，寫入到序列化對象
        out.writeStrongBinder(messenger != null ? messenger.mTarget.asBinder()
                : null);
    }

至此，客戶端的IBinder引用就可以傳遞給服務(wù)端了。

服務(wù)端取出IBinder
服務(wù)端收到Message后反序列化成員變量如Messenger replyTo等。

#Message.java
    private void readFromParcel(Parcel source) {
        ...
        replyTo = Messenger.readMessengerOrNullFromParcel(source);
        ...
    }

類似的調(diào)用Messenger 靜態(tài)方法：

#Messenger.java
    public static Messenger readMessengerOrNullFromParcel(Parcel in) {
        //反序列化出IBinder
        IBinder b = in.readStrongBinder();
        //構(gòu)造出Messenger
        return b != null ? new Messenger(b) : null;
    }

最終，服務(wù)端收到了客戶端的IBinder，并構(gòu)造出Messenger，有了Messenger當(dāng)然可以給客戶端發(fā)消息了。

4、Message、AIDL、Messenger區(qū)別與聯(lián)系

Message
用來在線程間傳遞數(shù)據(jù)，與Handler配合使用，本身支持序列化，可以跨進(jìn)程傳遞Message對象。
AIDL
用來簡化進(jìn)程間通信時客戶端、服務(wù)端代碼的編寫。
Messenger
在AIDL 的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步封裝服務(wù)端暴露的接口，將服務(wù)端收到Message通過Handlder發(fā)送到目標(biāo)線程。

AIDL 與 Messenger 在進(jìn)程間通信區(qū)別：
使用AIDL優(yōu)點：

1、可以靈活的編寫服務(wù)端的接口，并且能夠自定義方法形參類型、數(shù)據(jù)流向、方法返回值。
2、服務(wù)端方法實現(xiàn)里可以開啟多線程處理數(shù)據(jù)。

使用AIDL 缺點：

1、需要編寫AIDL 文件定義服務(wù)端接口。
2、如果是自定義數(shù)據(jù)類型，還需要編寫對應(yīng)的AIDL 文件。

使用Messenger 優(yōu)點：

1、無需定義AIDL 文件，直接構(gòu)造Message發(fā)送。
2、快速實現(xiàn)雙向通信（嚴(yán)格上來說AIDL也能實現(xiàn)，只是Messenger封裝好了IBinder的傳遞)

使用Messenger缺點：

參考上方，AIDL 優(yōu)點即是Messenger缺點。

適用場合

如果是簡單的通信，并且服務(wù)端是單線程順序處理客戶端的消息，建議使用Messenger。

本文基于Android 10.0。

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