2.3 IPC基礎(chǔ)概念介紹（二）

1. Binder簡介

Binder是Android中的一個類，它實現(xiàn)了IBinder接口。從IPC角度來說，Binder是Android中的一種跨進程通信方式。Binder還可以理解為一種虛擬的物理設(shè)備，其設(shè)備驅(qū)動是/dev/binder，該通信方式在Linux中沒有。從Android Framework(框架層) 角度來說，Binder是ServiceManager連接各種Manager(ActivityManager，WindowManager，等等)和相應(yīng)的ManagerService的橋梁；從android應(yīng)用層來講，Binder是客戶端和服務(wù)端進行通信的媒介，當bindService的時候，服務(wù)端會返回一個包含了服務(wù)端業(yè)務(wù)調(diào)用的Binder對象，通過這個Binder對象，客戶端就可以獲取服務(wù)端提供的服務(wù)或者數(shù)據(jù)，包括普通服務(wù)和AIDL的服務(wù)。
Android開發(fā)中，Binder主要用于在Service中，包括AIDL和Messenger，其中普通Service中的Binder不涉及進程間通信，所以比較簡單，無法觸及Binder核心，而Messenger(信息員)的底層其實是AIDL，所以這里選擇用AIDL來分析Binder的工作機制。

2. 普通Service實現(xiàn)

public class BookService extends Service {
    BookBinder bookBinder;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        bookBinder = new BookBinder();
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return bookBinder;
    }
    // service里的方法，這里是private，對外提供接口BookListenner
    private class BookBinder extends Binder implements BookListnner {
        @Override
        public void bookPrint() {
            Log.e("aaa", "book print");
        }

    }
}

public interface BookListnner {
    void bookPrint();
}

activity中綁定service并調(diào)用service中的方法

public class BookActivity extends AppCompatActivity {
    BookListnner bookListnner;
    ServiceConnection serviceConnection;
    Intent intent;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_book);
        intent = new Intent(this, BookService.class);
        serviceConnection = new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                // 綁定成功后
                if (service != null) {
                    bookListnner = (BookListnner) service;
                }
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
                // 解綁成功后
            }
        };
        // 綁定服務(wù)
        bindService(intent, serviceConnection, Service.BIND_AUTO_CREATE);

        findViewById(R.id.click).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                bookListnner.bookPrint();
            }
        });

    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
         // 解綁兩次也會出錯，這里trycatch包一下
        try {
            unbindService(serviceConnection);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
  • 啟動服務(wù)-startService
    服務(wù)生命周期：onCreate
  • 停止服務(wù)-stopService
    服務(wù)生命周期：onDestroy
  • 綁定服務(wù)-bindService
    服務(wù)生命周期：onCreate-onBind
  • 解綁服務(wù)-unbindService
    服務(wù)生命周期：onUnBind-onDestroy
  • 如果只是綁定服務(wù)，Activity銷毀時要解綁服務(wù)。
  • 如果啟動服務(wù)和綁定服務(wù)都執(zhí)行了，Activity銷毀時，也要解綁服務(wù)，這時因為服務(wù)被startService啟動過，不會隨著解綁而銷毀。除非顯性執(zhí)行stopService，否則一直在后臺運行。
  • 服務(wù)調(diào)用Activity方法使用廣播方式。

3. 編寫B(tài)ook.java，Book.aidl，IBookManager.aidl文件

public class Book implements Parcelable {
    private int bookId;
    private String bookName;
    // getter setter parcelable...
}

// Book.aidl
package qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl;

parcelable Book;
  • Book.aidl文件和Book.java要在同一目錄下。
  • 用Android studio新建的aidl要求interface的名字唯一，因為之前已經(jīng)建過Book.java，所以Book.aidl無法創(chuàng)建，可以先寫成IBook.aidl，然后再重命名。
  • 新建的aidl文件是帶interface的，注意這里的Book.aidl沒有interface聲明。
  • Book.aidl是Book類在aidl中的聲明，這樣別的aidl類就可以引用它。
// IBookManager.aidl
package qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl;

// Declare any non-default types here with import statements
import qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book;
interface IBookManager {
     List<Book> getBookList();
     void addBook(in Book book);
}
  • IBookManager.aidl和Book.aidl在同一目錄下。
  • IBookManager.aidl引用了Book，盡管同一目錄，也要寫import語句，否則報錯如下：
> java.lang.RuntimeException:
com.android.ide.common.process.ProcessException:
org.gradle.process.internal.ExecException: 
Process 'command 'F:\android-sdk\build-tools\23.0.3\aidl.exe'' finished with non-zero exit value 1
  • Book.aidl沒有對應(yīng)的java文件生成。
  • IBookManager.aidl有對應(yīng)的java文件生成其路徑是
F:\workspace4sdutio\DevelopmentOfArt
\app\build\generated\source\aidl\debug
\qingfengmy\developmentofart\_2activity\aidl\IBookManager.java

4. aidl生成的java文件分析

public interface IBookManager extends android.os.IInterface {
    //...
}

IBookManager是個interface，并且實現(xiàn)了IInterface接口。所有可以在Binder中傳輸?shù)慕涌诙夹枰^承interface這個接口。

public java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;

public void addBook(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;

定義了兩個方法，就是我們在aidl中定義的方法。

static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

聲明了兩個int型的方法ID，這兩個id用于標識在transact過程中客戶端所請求的到底是哪個方法。

public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {
...
}

一個叫做Stub的內(nèi)部類，這個Stub(存根)就是一個Binder類，當客戶端和服務(wù)端位于同一進程時，方法調(diào)用不會走跨進程的transact過程，而當兩者位于不同進程時，方法調(diào)用需要走transact過程，這個邏輯由Stub內(nèi)部代理Proxy來完成。

private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager";

DESCRIPTOR：Binder的唯一標識，一般用當前Binder的類名表示，比如本例中的"qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager";

public static qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
    if ((obj == null)) {
        return null;
    }
    android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (((iin != null) && (iin instanceof qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager))) {
        return ((qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager) iin);
    }
    return new qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(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)換過程是區(qū)分進程的，如果客戶端和服務(wù)端位于同一進程，那么此方法返回的就是服務(wù)端的Stub對象本身，否則返回的就是系統(tǒng)封裝后的Stub.proxy對象。

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

返回當前的Binder對象，IInterface接口中的唯一方法。

@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_getBookList: {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> _result = this.getBookList();
            reply.writeNoException();
            reply.writeTypedList(_result);
            return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook: {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book _arg0;
            if ((0 != data.readInt())) {
                _arg0 = qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg0 = null;
            }
            this.addBook(_arg0);
            reply.writeNoException();
            return true;
        }
    }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

這個方法運行在服務(wù)端中的線程池中，當客戶端發(fā)起跨進程請求時，遠程請求會通過系統(tǒng)底層封裝后交由此方法來處理。該方法原型為

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方法是什么，接著從data中取出目標方法所需的參數(shù)，然后執(zhí)行目標方法。當目標方法執(zhí)行完畢后，就向reply中寫入返回值。
如果此方法返回false，那么客戶端會請求失敗，因此我們可以利用這個特性來做權(quán)限驗證，畢竟我們不希望隨便一個進程都能遠程調(diào)用我們的服務(wù)。

private static class Proxy implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {
    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;
    }
}

Proxy是Stub的內(nèi)部類，如果是跨進程的話，客戶端拿到的Binder會是proxy。這里的方法在客戶端調(diào)用。

private static class Proxy implements qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.IBookManager {

    @Override
    public java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException {
        android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
        android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
        java.util.List<qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book> _result;
        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            _result = _reply.createTypedArrayList(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book.CREATOR);
        } finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
        return _result;
    }
}

getBookList方法所需要的輸入型Parcel對象_data，輸出型Parcel對象_reply和返回值對象List；然后把該方法的參數(shù)信息寫入_data中；接著調(diào)用transact方法來發(fā)起RPC(遠程過程調(diào)用)請求，同時當前線程掛起；然后服務(wù)端的onTransact方法會被調(diào)用，知道RPC過程返回后，當前線程繼續(xù)執(zhí)行，并從_reply中取出RPC過程的返回結(jié)果；最后返回_reply中的數(shù)據(jù)。

@Override
public void addBook(qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book book) 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 ((book != null)) {
            _data.writeInt(1);
            book.writeToParcel(_data, 0);
        } else {
            _data.writeInt(0);
        }
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    } finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

這個方法也在客戶端運行，同上面的方法。只是addBook沒有返回值所以不需要從_reply中取結(jié)果。
注意：首先，當客戶端發(fā)起遠程請求時，由于當前線程會被掛起直至服務(wù)器進程返回數(shù)據(jù)，所以如果一個遠程方法是很耗時的，那么不能在UI線程中發(fā)起此遠程請求；其次，由于服務(wù)端的Binder方法運行在Binder的線程池中，所以Binder方法不管是否耗時都應(yīng)該采用同步的方式去實現(xiàn)，因為它已經(jīng)運行在一個線程中了。

5. 同一個進程客戶端調(diào)用服務(wù)端

public class BookService extends Service {
    BookBinder bookBinder;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        bookBinder = new BookBinder();
        Log.e("aaa", "onCreate");
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        Log.e("aaa", "onBind");
        return bookBinder;
    }

    private class BookBinder extends IBookManager.Stub {

        @Override
        public List<Book> getBookList() throws RemoteException {
            Log.e("aaa", "getBookList");
            return null;
        }

        @Override
        public void addBook(Book book) throws RemoteException {
            Log.e("aaa", "addBook");
        }
    }
}


public class BookActivity extends AppCompatActivity {
    IBookManager iBookManager;
    ServiceConnection serviceConnection;
    Intent intent;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_book);
        intent = new Intent(this, BookService.class);
        serviceConnection = new ServiceConnection() {
            @Override
            public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                if (service != null) {
                    iBookManager = IBookManager.Stub.asInterface(service);
                }
            }

            @Override
            public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

            }
        };
        
        bindService(intent, serviceConnection, Service.BIND_AUTO_CREATE);

        findViewById(R.id.click).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    iBookManager.getBookList();
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // 解綁兩次也會出錯，這里trycatch包一下
        try {
            unbindService(serviceConnection);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

6. 客戶端和服務(wù)端不在一個進程

首先把BookActivity的進程改成子進程

<activity android:name="._2activity.BookActivity" android:process=":remote"></activity>

結(jié)果正常執(zhí)行。
接著改成全局進程。

<activity android:name="._2activity.BookActivity" android:process="qingfengmy.developmentofart.remote"></activity>

也可以?？赡苁且驗轱@性綁定服務(wù)的原因，這里改成隱式綁定服務(wù)。

<service android:name="._2activity.BookService">
    <intent-filter>
        <action android:name="qingfengmy.developmentofart.bookService"></action>
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"></category>
    </intent-filter>
</service>

intent = new Intent();
intent.setAction("qingfengmy.developmentofart.bookService");

綁服務(wù)的時候直接掛掉。報錯如下：

Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: Service Intent must be explicit

這里說的是不能隱式啟動Service，這是5.0以后加上的，那么我們修改如下：

intent = new Intent();
intent.setAction("qingfengmy.developmentofart.bookService");
intent.setPackage("qingfengmy.developmentofart");

結(jié)果無論BookActivity的進程改成什么，都可以成功鏈接service并調(diào)用service的方法。

7. 跨應(yīng)用調(diào)用該服務(wù)

首先Book和aidl的包路徑要和服務(wù)里的一樣

qingfengmy.developmentofart._2activity.aidl.Book
qingfengmy/developmentofart/_2activity/aidl/Book.aidl
qingfengmy/developmentofart/_2activity/aidl/IBookManager.aidl

其他和同應(yīng)用的寫法一樣。原service沒做任何其他配置。至于為什么Service沒有配置android:exported="true"也可以被其他應(yīng)用啟動。那是因為exported屬性，在四大組件沒有配置intent-filter時，其值默認為false。在四大組件配置intent-filter時，其值默認為true。也就是上面的實現(xiàn)，隱式啟動Service時，exported的值都是true。如果改成false，跨應(yīng)用將不可調(diào)用。而同應(yīng)用里的不同進程，還是可以啟動和綁定Service。

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