Android AIDL原理

時間 2019-12-07

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前言

本文參考自Android開發藝術探索第二章，AIDL(Android接口定義語言)是Android提供的一種進程間通訊機制，咱們能夠利用它定義客戶端與服務端相互通訊都承認的編程接口。先來看看AIDL的用法，而後經過源碼理解下AIDL生成的java類文件java

1、基本用法

下面我以一個簡單的跨進程進行添加Book，查看BookList。這裏使用兩個App爲例，首先編寫一個Book類該類實現了Parcelable接口，代碼以下android

public class Book implements Parcelable {

    public int bookId;
    public String bookName;

    private Book(Parcel in) {
        bookId = in.readInt();
        bookName = in.readString();
    }
    public Book(int id, String name) {
        bookId = id;
        bookName = name;
    }
    public static final Creator<Book> CREATOR = new Creator<Book>() {
        @Override
        public Book createFromParcel(Parcel in) {
            return new Book(in);
        }
        @Override
        public Book[] newArray(int size) {
            return new Book[size];
        }
    };
    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }
    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeInt(bookId);
        dest.writeString(bookName);
    }
}
複製代碼

而後在新建一個Book.aidl，IBookManager.aidl源碼以下編程

// Book.aidl
parcelable Book;

// IBookManager.aidl
interface IBookManager {
    List<Book> getBookList();
    void addBook(in Book book);
}
複製代碼

而後把Book.java、Book.aidl、IBookManager.aidl分別複製到client、server兩個module，接着在server這個module裏面新建一個BookService，再在清單文件中配置IntentFilter，代碼以下數組

class BookService : Service() {

    // 因爲addBook方法運行在Binder線程中併發調用可能會出問題所以使用CopyOnWriteArrayList
    private val mBookList = CopyOnWriteArrayList<Book>()

    override fun onBind(intent: Intent?): IBinder? {
        return object : IBookManager.Stub() {
            override fun registerListener(listener: IOnNewBookArrivedListener?) {
                // listener 爲IOnNewBookArrivedListener.Stub.Proxy實例
                mListener.register(listener)
            }
            override fun unregisterListener(listener: IOnNewBookArrivedListener?) {
                mListener.unregister(listener)
            }
            override fun getBookList(): MutableList<Book> {
                return mBookList
            }
            override fun addBook(book: Book?) {
                mBookList.add(book)
            }
        }
    }
}
<service android:name=".BookService" android:exported="true" android:enabled="true">
    <intent-filter>
        <action android:name="com.hefuwei.testaidl.bookService" />
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
    </intent-filter>
</service>
複製代碼

最後在client這個module的MainActivity與BookService進行通訊，MainActivity代碼以下，須要注意的是Intent得設置將要啓動的應用程序的包名這裏就是Server這個module的包名併發

// 這裏不須要使用DeathRecipient由於onServiceConnected其實就是使用DeathRecipient實現的，二者
// 的區別是onServiceDisconnected運行在主線程中，而DeathRecipient.binderDied運行在Binder線程池中
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var mListener: IOnNewBookArrivedListener
    private var mManager: IBookManager? = null
    private var mBookID = 0
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        mConnection = object : ServiceConnection {
            override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {
                mManager = null
            }
            override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, service: IBinder?) {
                mManager = IBookManager.Stub.asInterface(service)
            }
        }
        val intent = Intent()
        intent.action = "com.hefuwei.aidl.BookService"
        intent.setPackage(packageName)
        bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
    }
    fun addBook(v: View) {
        mManager?.addBook(Book(++mBookID, "第${mBookID}本書"))
    }
    fun allBooks(v: View) {
        Log.d("AIDL", mManager?.bookList?.toString())
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        unbindService(mConnection)
    }
}
複製代碼

至此每當點擊Client就能夠與Server進行通訊了，來總結下用法ide

建立AIDL文件 IBookManager.aidl
將 IBookManager.aidl拷貝到Client和Server下
Server建立一個服務，在onBind的時候返回一個IBookManager.Stub的實例
Server的清單文件中配置該服務(IntentFilter)
Client經過建立Intent(須要設置Server的包名)調用bindService進行綁定
ServerConnection的onServiceConnected回調中調用IBookManager.Stub.asInterface拿到IBookManager.Stub.Proxy對象
調用IBookManager.Stub.Proxy的指定方法，便可完成與Server的通訊

接下來看看系統爲咱們生成的IBookManager.java的源碼源碼分析

2、源碼分析

生成的代碼以下所示this

public interface IBookManager extends android.os.IInterface {
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager {
        // 1
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager";
        // 2
        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); 
        }
        // 3
        public static com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager))) {
                return ((com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager) iin);
            }
            return new com.hefuwei.testaidl.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
        }

        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }
        // 6
        @Override
        public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
            java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(descriptor);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_getBookList: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    java.util.List<com.hefuwei.testaidl.aidl.Book> _result = this.getBookList();
                    reply.writeNoException();
                    reply.writeTypedList(_result);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_addBook: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    com.hefuwei.testaidl.aidl.Book _arg0;
                    if ((0 != data.readInt())) {
                        _arg0 = com.hefuwei.testaidl.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
                    } else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    this.addBook(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
                default: {
                    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
                }
            }
        }

        private static class Proxy implements com.hefuwei.testaidl.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;
            }

            @Override
            public java.util.List<com.hefuwei.testaidl.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<com.hefuwei.testaidl.aidl.Book> _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    _result = _reply.createTypedArrayList(com.hefuwei.testaidl.aidl.Book.CREATOR);
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
            // 4
            @Override
            public void addBook(com.hefuwei.testaidl.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();
                }
            }
        }
        // 7
        static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
        static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    }

    public java.util.List<com.hefuwei.testaidl.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;
    public void addBook(com.hefuwei.testaidl.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;
}
複製代碼

重點代碼解釋以下spa

描述符，該值爲IBookManager的全類名
根據AIDL的使用流程，Server會在onBind的時候返回一個IBookManager.Stub實例，調用了Stub的構造器內部調用Binder的attachInterface方法將當前實例以及描述符存到Binder實例中
Client在onServiceConnect回調中會調用IBookManager.asInterface，該方法內部調用queryLocalInterface若是該方法返回不爲null，那麼就能證實Server和Client屬於同一個進程，那麼就直接強轉，否則就返回一個IBookManager.Stub.Proxy對象
Client調用asInterface方法後拿到了一個IBookManager.Stub.Proxy實例，而後會調用addBook方法，若是相同進程會直接調用，不一樣進程就會調用到註釋5處
先獲取兩個Parcel實例一個用於存儲參數另外一個存儲返回值(Parcel內部維護了一個Parcel數組，數組中有元素時會取數組中的沒有會建立一個)，而後在_data中先寫入當前的描述符，接着若是book不爲null在_data中寫入1和book其中1表示數據爲一個，若是爲null就寫入0表示沒有數據，而後調用transact方法將_data、_reply傳入，該方法會掛起當前的線程(若是方法沒有被設置爲oneWay)，而後系統會在Binder線程池中調用Server端對應的Binder實例的onTransact方法，也就是註釋6的地方
方法內部從data這個Parcel實例中讀取一個int，若是爲0那麼表示沒有參數直接調用Server端實現類的addBook將null傳入，若是不是0就根據data建立一個Book實例，而後調用addBook將建立的實例傳入，而後調用reply.writeNoExceptio指明沒有異常發生，因爲addBook沒有返回值全部就直接結束了。getBookList其實流程也差很少就不解釋了
常量，用來標誌調用的是哪一個方法

3、註冊監聽

上面只說到了客戶端調用服務端的方法，可是假設客戶端想要監聽服務端書籍數量的變化，一種作法是一直不停的輪詢去請求，另外一種作法是使用觀察者模式註冊監聽，這裏講講怎麼註冊觀察者，首先建立IOnNewBookArrivedListener.aidl文件，代碼以下線程

interface IOnNewBookArrivedListener {
    void onBookArrived(in Book book);
}
複製代碼

而後修改下IBookManager.aidl添加註冊和解除註冊兩個方法

interface IBookManager {
    List<Book> getBookList();
    void addBook(in Book book);
    void registerListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
    void unregisterListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
}
複製代碼

接着將這兩個aidl文件同步給Server和Client，而後修改Client的MainActivity的代碼

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var mConnection: ServiceConnection
    private lateinit var mListener: IOnNewBookArrivedListener
    private var mManager: IBookManager? = null
    private var mBookID = 0
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        mConnection = object : ServiceConnection {
            override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {
                mManager = null
            }
            override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, service: IBinder?) {
                mManager = IBookManager.Stub.asInterface(service)
            }
        }
        mListener = object : IOnNewBookArrivedListener.Stub() {
            override fun onBookArrived(book: Book?) {
                // 運行在客戶端的Binder線程池中
                runOnUiThread {
                    Toast.makeText(this@MainActivity, "${book?.id}", Toast.LENGTH_SHORT).show()
                }
            }
        }
        val intent = Intent()
        intent.action = "com.hefuwei.aidl.BookService"
        intent.setPackage(packageName)
        bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
    }
    fun addBook(v: View) {
        mManager?.addBook(Book(++mBookID, "第${mBookID}本書"))
    }
    fun allBooks(v: View) {
        Log.d("AIDL", mManager?.bookList?.toString())
    }
    fun register(v: View) {
        mManager?.registerListener(mListener)
        Toast.makeText(this, "註冊", Toast.LENGTH_SHORT).show()
    }
    fun unregister(v: View) {
        mManager?.unregisterListener(mListener)
        Toast.makeText(this, "解除註冊", Toast.LENGTH_SHORT).show()
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        unbindService(mConnection)
    }
}
複製代碼

最後修改下服務端的BookService代碼

class BookService : Service() {
    private val mBookList = CopyOnWriteArrayList<Book>()
    private val mListener = RemoteCallbackList<IOnNewBookArrivedListener>()
    override fun onBind(intent: Intent?): IBinder? {
        return object : IBookManager.Stub() {
            override fun registerListener(listener: IOnNewBookArrivedListener?) {
                // listener 爲IOnNewBookArrivedListener.Stub.Proxy實例
                mListener.register(listener)
            }
            override fun unregisterListener(listener: IOnNewBookArrivedListener?) {
                mListener.unregister(listener)
            }
            override fun getBookList(): MutableList<Book> {
                return mBookList
            }
            override fun addBook(book: Book?) {
                mBookList.add(book)
            }
        }
    }
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleWithFixedDelay({
            val n = mListener.beginBroadcast()
            for (i in 0 until n) {
                mListener.getBroadcastItem(i).onBookArrived(Book(12, "12書"))
            }
            mListener.finishBroadcast()
        }, 0, 3, TimeUnit.SECONDS)
    }
}
複製代碼

注意這裏須要使用RemoteCallbackList來存儲listener，由於registerListener的入參是一個IOnNewBookArrivedListener.Stub.Proxy對象，每次IPC都會建立一個新的對象，這樣就無法解除註冊了。RemoteCallbackList內部維護了一個Key爲Binder實例的Map，雖然每次會建立一個新的Proxy對象，可是這個Proxy對象的mRemote成員一直是同一個所以能夠進行區分。而當服務端的數據發送變化後就能夠從RemoteCallbackList取出Proxy對象調用客戶端的方法

注意：若是經過AIDL傳遞一個Binder對象會先調用Parcel.writeStrongBinder將Binder寫入，而後在目標線程取出時會調用Parcel.readStrongBinder將Binder讀出，若是寫入端和讀出端位於兩個進程，讀取到的時候會是一個BinderProxy對象而不是原先的Binder對象

1. AIDL原理分析
2. AIDL通訊原理
3. AIDL原理解析
4. 藉助 AIDL 理解 Android Binder 機制——AIDL 的使用和原理分析
5. Android AIDL
6. 換個角度理解Android的AIDL原理
7. AIDL使用及原理淺析
8. Android AIDL進階
9. android service & AIDL
10. Android IPC之AIDL
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