Android Bidner的java层实现原理
Binder Java层实现原理
近日在做组件化方案时，复习了一遍Bidner机制，在熟悉了一遍Bidner机制后，对进程间通讯以及Android设计模式原来有了较深的感悟。 Android Binder 是一个及其深入的话题，从Linux间进程通信的方式，到Android间通信方式都需要了解，下图是binder大致实现（看完我就晕了）。本文不通过复杂的代码细节，以及底层代码分析Binder实现方式。而是通过相对好理解的AIDL（也是大众认为的最好理解binder的方式）来熟悉binder。对AIDL不了解的朋友，可先行看下三步掌握Android中的AIDL来大致了解一下期使用方式。
Binder介绍
这里我们不讲述上面复杂的实现。而是通过AIDL介绍binder的上层实现原理。Binder是Android中的一个类，它继承了IBinder接口。
- 从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式。
- Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是/dev/binder，该通信方式在Linux中没有
- 从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种 Manager（ActivityManager、WindowManager，等等）和相应ManagerService的桥梁；
- 从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务。
下面是通过Aidl实现进程间通信的简化图，您可以不记住，这里有个印象就好。
创建AIDL
我们先创建三个文件分别为Market.java、 Market.aidl、ImarketManger.aidl文件 代码如下：
Market.java
public class Market implements Parcelable {
private int goodsId;
private String goodsName;
public Market(int goodsId, String goodsName) {
this.goodsId = goodsId;
this.goodsName = goodsName;
}
protected Market(Parcel in) {
goodsId = in.readInt();
goodsName = in.readString();
}
@Override
public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
dest.writeInt(goodsId);
dest.writeString(goodsName);
}
@Override
public int describeContents() {
return 0;
}
public static final Creator<Market> CREATOR = new Creator<Market>() {
@Override
public Market createFromParcel(Parcel in) {
return new Market(in);
}
@Override
public Market[] newArray(int size) {
return new Market[size];
}
};
}
Market.aidl
// Market.aidl
package com.ccdt.itvision.demo;
parcelable Market;
ImarketManger.aidl
// IMarketManger.aidl
package com.ccdt.itvision.demo;
import com.ccdt.itvision.demo.Market;
// Declare any non-default types here with import statements
interface IMarketManger {
List<Market> getGoodList();
void addGoods(in Market market);
}
上面三个文件中，Market表示一个超市食物类，它实现了Parcelable接口。Market.aidl是Market类在AIDL中的声明。IMarketManger.aidl是我们自己定义的一个接口。里面有两个方法。然后我们rebuild project会在 app/build/generated/source/com.xxx.xxx/ 看见ImarketManger.java文件这个文件就是我们研究的重中之重！它的全部代码如下：
public interface IMarketManger extends android.os.IInterface {
/**
* Local-side IPC implementation stub class.
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.ccdt.itvision.demo.IMarketManger";
/**
* Construct the stub at attach it to the interface.
*/
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger))) {
return ((com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger) iin);
}
return new com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger.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_getGoodList: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> _result = this.getGoodList();
reply.writeNoException();
reply.writeTypedList(_result);
return true;
}
case TRANSACTION_addGoods: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
com.ccdt.itvision.viewlearning.Market _arg0;
if ((0 != data.readInt())) {
_arg0 = com.ccdt.itvision.demo.Market.CREATOR.createFromParcel(data);
} else {
_arg0 = null;
}
this.addGoods(_arg0);
reply.writeNoException();
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger {
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.ccdt.itvision.viewlearning.Market> getGoodList() throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getGoodList, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.createTypedArrayList(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market.CREATOR);
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
@Override
public void addGoods(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market market) 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 ((market != null)) {
_data.writeInt(1);
market.writeToParcel(_data, 0);
} else {
_data.writeInt(0);
}
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addGoods, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
}
static final int TRANSACTION_getGoodList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_addGoods = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}
public java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> getGoodList() throws android.os.RemoteException;
public void addGoods(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market market) throws android.os.RemoteException;
}
看起来很复杂，但其实这个类逻辑还是蛮清晰。我们缩进下代码在看。
首先这里声明了两个方法，getGoodList() 和 addGoods() 。这两个方法显然是我们在ImarketManger中声明的。然后是一个静态的内部类Stub。stub继承自Binder，显然他自己就是一个Binder类。当客户端和服务端都位于同一个进程时，方法调用不会走跨进程的transact过程，而当两者位于不同进程时，方法调用需要走transact过程，这个逻辑由Stub的内部代理类Proxy来完成。所以这里的核心就是Stub的内部代理Proxy。Proxy内部方法如下：
- asInterface(android.os.IBinder obj)
用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象，这种转换过程是区分进程的，如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身，否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。
- asBinder
此方法用于返回当前Binder对象
- onTransact
此方法运行在服务端中的Binder线程池中，当客户端通过aidl发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。服务端通过code可以确定客户端所请求的方法是什么，接着从data中取出该方法所需的参数（没参数则不取），然后执行该方法。当该方法执行完毕后，就向reply中写入返回值，这就是onTransact的执行过程。值得注意的是，如果此方法返回false，那么客户端的请求会失败
- Proxy#getGoodsList
首先创建该方法所需要的输入型Parcel对象_data、输出型Parcel对象_reply。
声明返回值对象List。
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); 将该方法所需参数信息写入data 中。
接着调用transact方法来发起RPC（远程过程调用）请求，当前线程hang on（挂起），当服务端 onTransact（刚介绍完的方法，回头去看一看）执行完毕后。从_reply中取出RPC过程的返回结果处理完毕。
通过以上分析，下面我们在回头看刚刚的简图是不是就明朗了许多？
手写一个AIDL的实现类
从上述分析过程来看，我们完全可以不提供AIDL文件即可实现Binder，之所以提供AIDL文件，是为了方便系统为我们生成代码。系统根据AIDL文件生成Java文件的格式是固定的，我们可以不用AIDL文件直接写一个Binder出来。
首先声明一个接口继承 IInterface 代码如下：
public interface IMarketManger extends IInterface {
static final String DESCRIPTOR = "com.ccdt.itvision.demo.custombinder.IMarketManger";
static final int TRANSACTION_getGoodList = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0;
static final int TRANSACTION_addGood = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+1;
public List<Market> getGoodList() throws RemoteException;
public void addGoods(Market market) throws RemoteException;
}
接着，创建ImarketManger的实现类，实现思路与AIDL生成的代码类似。如果服务端使用手写Binder，只需要在onBinder的时候返回ImarketManger的实现类就好。代码如下：
public class MarketImpl extends Binder implements IMarketManger {
public MarketImpl() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
public static IMarketManger asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IInterface iInterface = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (iInterface != null && iInterface instanceof IMarketManger) {
return (IMarketManger) iInterface;
}
return new MarketImpl.Proxy(obj);
}
@Override
public List<Market> getGoodList() throws RemoteException {
return null;
}
@Override
public void addGoods(Market good) throws RemoteException {
}
@Override
public IBinder asBinder() {
return this;
}
@Override
protected boolean onTransact(int code, @NonNull Parcel data, @Nullable Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
switch (code) {
case INTERFACE_TRANSACTION:
reply.writeString(DESCRIPTOR);
return true;
case TRANSACTION_getGoodList:
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
List<Market> goodList = this.getGoodList();
reply.writeNoException();
reply.writeTypedList(goodList);
return true;
default:
break;
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements IMarketManger {
private IBinder mRemote;
public Proxy(IBinder obj) {
mRemote = obj;
}
@Override
public List<Market> getGoodList() throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
List<Market> result;
try {
data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
mRemote.transact(TRANSACTION_getGoodList, data, reply, 0);
reply.readException();
result = reply.createTypedArrayList(Market.CREATOR);
} finally {
reply.recycle();
data.recycle();
}
return result;
}
@Override
public void addGoods(Market market) throws RemoteException {
// TODO: 与aidl中一样
}
@Override
public IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
}
Aidl只是Google为我们实现Binder 实现的一个简便方式生成模板化代码，事实上我们完全可以这样手写一个aidl，这有利于我们理解Bidner的实现方式。另外Binder还有个重要的方法，Linktodeath（）
因服务端的情况我们未知，可能出现异常情况，当binder 死亡时，我们可以通过binder死亡代理 知道链接已经断开，重新绑定链接。
最后Binder的实现机制看似复杂，但是其中很有条理，如果你想使用组件化方案，了解android底层原理，做framwork层代码，binder 使我们绕不开的话题，所以先在Aidl开始了解并深入，对您的成长是非常有意义的！