Android Binder機制 - interface_cast和asBinder源碼分析

研究Android底層代碼時，尤爲是Binder跨進程通訊時，常常會發現interface_cast和asBinder，很容易被這兩個函數繞暈，下面經過分析源碼來說解一下：

interface_cast
下面根據下述ICameraClient例子進行分析一下：

//僞代碼
sp<ICameraClient> cameraClient = interface_cast<ICameraClient>(BpBinder(handle));

看下interface_cast的實現，其代碼在IInterface.h中

template<typename INTERFACE>
inline sp<INTERFACE> interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return INTERFACE::asInterface(obj);
}
//這是一個模板函數，展開即爲：
inline sp<ICameraClient > interface_cast(const sp<IBinder>& obj)
{
    return ICameraClient ::asInterface(obj);
}

那ICameraClient的asInterface在哪實現的呢？發現找了ICameraClient.h和ICameraClient.cpp只有下面兩個定義：

//frameworks/av/include/camera/android/hardware/ICameraClient.h
DECLARE_META_INTERFACE(CameraClient);

//frameworks/av/camera/ICameraClient.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(CameraClient, "android.hardware.ICameraClient");

DECLARE_META_INTERFACE和IMPLEMENT_META_INTERFACE函數是其父類IInterface（frameworks\native\include\binder\IInterace.h）的宏定義：

//聲明asInterface函數
#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)
    static const android::String16 descriptor;
    //聲明asInterface函數
    static android::sp<I##INTERFACE> asInterface( 
            const android::sp<android::IBinder>& obj);
    virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;
    I##INTERFACE();
    virtual ~I##INTERFACE();

展開爲：
#define DECLARE_META_INTERFACE(CameraClient)
    //增長一個描述符
    static const android::String16 descriptor;
    //聲明asInterface函數
    static android::sp<ICameraClient> asInterface( 
            const android::sp<android::IBinder>& obj);
    //獲取描述符函數
    virtual const android::String16& getInterfaceDescriptor() const;
    //構造函數以及折構函數
    ICameraClient();
    virtual ~ICameraClient();

//實現asInterface函數
#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)
    const android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME); 
    const android::String16& 
            I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const { 
        return I##INTERFACE::descriptor; 
    }                                               
    android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(
            const android::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<I##INTERFACE> intr; 
        if (obj != NULL) {
            intr = static_cast<I##INTERFACE*>(
                obj->queryLocalInterface( 
                        I##INTERFACE::descriptor).get()); 
            if (intr == NULL) {
                intr = new Bp##INTERFACE(obj); //展開即爲intr = new BpServiceManager(obj);
            }
        }
        return intr;
    }
    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }
    I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }

展開爲：
#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(CameraClient, "android.hardware.ICameraClient")
    //定義ICameraClient的描述符爲"android.hardware.ICameraClient"
    const android::String16 ICameraClient ::descriptor("android.hardware.ICameraClient"); 
    //獲取描述符"android.hardware.ICameraClient"
    const android::String16& 
            ICameraClient ::getInterfaceDescriptor() const { 
        return ICameraClient ::descriptor; 
    }                        
    //實現asInterface函數
    android::sp<ICameraClient> ICameraClient::asInterface(
            const android::sp<android::IBinder>& obj)
    {
        android::sp<ICameraClient> intr; 
        if (obj != NULL) {
            intr = static_cast<ICameraClient*>(
                //queryLocalInterface是在IBinder中定義的，默認返回NULL，但在BBinder的子類BnInterface中，重載了該方法，返回this，而BpBinder沒有重載，使用IBinder的默認實現，返回NULL
                obj->queryLocalInterface( 
                        ICameraClient::descriptor).get()); 
            if (intr == NULL) {
                //構建INTERFACE的Bp端代理對象
                intr = new BpCameraClient(obj);
            }
        }
        return intr;
    }
    ICameraClient::ICameraClient() { }
    ICameraClient::~ICameraClient() { }

總結一下， 若是interface_cast的參數obj是BnInterface，則返回其自身，若是參數obj是BpInterface，則new一個Bp代理對象並返回。這裏咱們用的是ICameraClient例子來說解的，則返回BpCameraClient，別的接口也是一樣分析的，好比IServiceManager，也會有相似聲明以下，則返回BpServiceManager。

//frameworks\native\include\binder\IServiceManager.h
DECLARE_META_INTERFACE(ServiceManager);

//frameworks\native\libs\binder\IServiceManager.cpp
IMPLEMENT_META_INTERFACE(ServiceManager, "android.os.IServiceManager");

asBinder
接着使用上面ICameraClient例子進行分析一下：

//僞代碼，根據interface_cast的分析，知道cameraClient即爲BpCameraClient(BpBinder(handle))
sp<ICameraClient> cameraClient = interface_cast<ICameraClient>(data.readStrongBinder());
IInterface::asBinder(cameraClient);

看下asBinder的方法，在IInterface.cpp中

sp<IBinder> IInterface::asBinder(const IInterface* iface)
{
    if (iface == NULL) return NULL;
    return const_cast<IInterface*>(iface)->onAsBinder();
}

sp<IBinder> IInterface::asBinder(const sp<IInterface>& iface)
{
    if (iface == NULL) return NULL;
    return iface->onAsBinder();
}

都會走到onAsBinder方法

BnInterface
BnInterface的onAsBinder方法，直接返回自身，由於BnInterface繼承自BBinder，而BBinder又繼承自IBinder

template<typename INTERFACE>
IBinder* BnInterface<INTERFACE>::onAsBinder()
{
    return this;
}

根據例子展開爲：
template<typename ICameraClient>
IBinder* BnInterface<ICameraClient>::onAsBinder()
{
    return this;
}

BpInterface
BpInterface的onAsBinder方法，調用remote()方法並返回

template<typename INTERFACE>
inline IBinder* BpInterface<INTERFACE>::onAsBinder()
{
    return remote();
}

根據例子展開爲：
template<typename ICameraClient >
inline IBinder* BpInterface<ICameraClient>::onAsBinder()
{
    return remote();
}

remote()方法在其父類BpRefBase中實現，就是返回mRemote變量

inline  IBinder*        remote()                { return mRemote; }
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而mRemote變量是在建立BpInterface對象時，將remote變量傳給了其父類BpRefBase，咱們這個例子裏面remote就是BpBinder(handle)

template 
inline BpInterface::BpInterface(const sp& remote) 
: BpRefBase(remote) 
{ 
}

BpRefBase::BpRefBase(const sp& o) 
: mRemote(o.get()), mRefs(NULL), mState(0) 
{ 
extendObjectLifetime(OBJECT_LIFETIME_WEAK);

if (mRemote) {
    mRemote->incStrong(this);           // Removed on first IncStrong().
    mRefs = mRemote->createWeak(this);  // Held for our entire lifetime.
}
 

總結一下， 若是asBinder的參數iface是BnInterface類型，則返回其自身，若是參數iface是BpInterface類型，則返回其mRemote遠程代理對象BpBinder(handle) 。