Android中AIDL的使用和原理解析

寫這篇文章之前,首先要感謝一下任玉剛大哥寫了《Android開發(fā)藝術(shù)探索》這本書。這篇文章其實(shí)就是對(duì)書中講解AIDL的那個(gè)小節(jié)的一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。

Android進(jìn)程間通信方式

Android實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的方式有很多種,比如通過Intent來傳遞數(shù)據(jù),共享文件,SharedPreferences,基于Binder的Messager和AIDL,以及socket等。Binder是Android中最有特色的進(jìn)程間通信方式。

Binder

Binder主要用于進(jìn)程間通信,是Android中的一個(gè)類,實(shí)現(xiàn)了IBinder接口。從Android應(yīng)用層來說,Binder是服務(wù)端與客戶端通信的媒介,當(dāng)bindService一個(gè)服務(wù)的時(shí)候,服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)包含了服務(wù)端業(yè)務(wù)調(diào)用的Binder對(duì)象,通過這個(gè)對(duì)象客戶端就可以獲取服務(wù)端數(shù)據(jù)或向服務(wù)端傳遞數(shù)據(jù),這里的服務(wù)包括普通服務(wù)和包含了AIDL的服務(wù)。

在Android開發(fā)中,Binder主要用在Service中,包括AIDL、Messager。普通Service中的Binder不涉及到進(jìn)程間通信,所以較為簡(jiǎn)單。Messager底層其實(shí)就是AIDL,這里選擇AIDL來學(xué)習(xí)Binder的工作機(jī)制。

AIDL在Service中的使用方法

服務(wù)端
  • 定義AIDL接口,將暴露給客戶端的接口在這個(gè)AIDL文件中聲明
// IBookManager.aidl
package com.example.android.aidl;

interface IBookManager{

    void setName(String name);
    String getName();
}

系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)AIDL文件生成用于通信的java類。建議將AIDL文件及所有AIDL用到的類和文件放在同一個(gè)包中,這樣做的好處是,當(dāng)客戶端在另一個(gè)工程時(shí),我們可以直接整個(gè)包復(fù)制到客戶端工程。

  • 編寫Service,在Service實(shí)現(xiàn)AIDL接口
//MyService.java
package com.example.android.service;

public class MyService extends Service {

    private String name;
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        
    }
    @Override
    public IBinder onBind(Intent arg0) {
        
        return mBinder;
    }
 
    private final IBookManager.Stub mBinder = new IBookManager.Stub() {
        void setName(String name){
            this.name = name;
        }
        String getName(){
            return name;
        }
    };
 
}

然后在清單文件中注冊(cè)Service,這里假設(shè)action為:

com.example.android.action.bookmanager
客戶端
  • 拷貝AIDL文件
    將AIDL文件及所有AIDL用到的類和文件拷貝到客戶端工程中(如果服務(wù)端跟客戶端沒在一個(gè)工程的話),注意客戶端AIDL的包結(jié)構(gòu)必須和服務(wù)端保持一致。

  • 綁定遠(yuǎn)程服務(wù)。綁定成功后將服務(wù)端返回的Binder對(duì)象轉(zhuǎn)化成AIDL接口所屬類型,接著就可以調(diào)用AIDL中的方法。

//MainActivity.java
package com.example.android.activiy;

public class MainActivity extends Activity {

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    
        String action = "com.example.android.action.bookmanager";
        Intent intent = new Intent(action);
        //Android 5.0后不能使用隱式Intent啟動(dòng)服務(wù),所以這里需要指定包名
        intent.setPackage("com.example.android");
        bindService(intent, conn, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }
     
    ServiceConnection conn = new ServiceConnection() {
         
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        }
         
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            //將服務(wù)端返回的Binder對(duì)象轉(zhuǎn)化成AIDL接口所屬類型
            IBookManager mBookManager = IBookManager.Stub.asInterface(service);
            try {
               String name = mBookManager.getName();
               mBookManager.setName("Android開發(fā)藝術(shù)探索");
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    };
         
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        unbindService(conn);
    }
}

AIDL 源碼解析

上面簡(jiǎn)單介紹了一下AIDL在Service中的使用,接著就通過AIDL接口對(duì)應(yīng)的java源碼來分析一下AIDL是如何通過Binder實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的。

//IBookManager.java
package com.example.android.aidl;

/**
 * 系統(tǒng)根據(jù)aidl文件自動(dòng)生成的java文件
 */
public interface IBookManager extends android.os.IInterface {

    // 用于標(biāo)識(shí)setName()、getName()方法的id
    static final int TRANSACTION_setName = 
                              (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_getName =     
                              (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);

    // aidl文件接口中聲明的方法
    public void setName(java.lang.String name)
            throws android.os.RemoteException;
    public java.lang.String getName() throws android.os.RemoteException;

    /** Stub 是IPC通信實(shí)現(xiàn)類,Stub即是Binder對(duì)象,也是IBookManager對(duì)象 */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements
            com.example.xutils3demo.aidl.IBookManager {

        // Binder唯一標(biāo)識(shí),一般用當(dāng)前Binder的類名表示
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = 
                                    "com.example.xutils3demo.aidl.IBookManager";

        /** Construct the stub at attach it to the interface. */
        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        /**
         * Cast an IBinder object into an
         * com.example.xutils3demo.aidl.IBookManager interface, generating a
         * proxy if needed.
         * 客戶端應(yīng)調(diào)用此方法將服務(wù)端返回的Binder對(duì)象轉(zhuǎn)換成AIDL接口所屬的類
         * 型,接著就可以調(diào)用AIDL中的方法了。
         * 如果不跨進(jìn)程通信直接返回IBookManager對(duì)象本身,否則返回IBookManager對(duì)象的代理
         */
        public static com.example.xutils3demo.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.example.xutils3demo.aidl.IBookManager))) {
                // 不跨進(jìn)程,返回IBookManager對(duì)象本身
                return ((com.example.xutils3demo.aidl.IBookManager) iin);
            }
            // 跨進(jìn)程,返回IBookManager對(duì)象的代理Proxy對(duì)象
            return new com.example.xutils3demo.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
        }

        // Binder唯一標(biāo)識(shí),一般用當(dāng)前Binder的類名表示
        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        /**
         * 方法執(zhí)行在服務(wù)端,由客戶端通過RPC(遠(yuǎn)程過程調(diào)用)進(jìn)行調(diào)用, 通過這
         * 個(gè)方法,最終使得服務(wù)端Binder對(duì)象中對(duì)應(yīng)的方法被調(diào)用。
         *
         * 服務(wù)端可以根據(jù)code值,確定客戶端請(qǐng)求的目標(biāo)方法是什么。 接著從data
         * 中取出目標(biāo)方法所需的參數(shù),然后執(zhí)行目標(biāo)方法。目標(biāo)方法執(zhí)行完后,就    
         * 向reply中寫入返回值,返回給客戶端。
         * 注意:如果此方法返回false的話,那么客戶端的請(qǐng)求會(huì)失敗, 因此可以利
         * 用這個(gè)特性來做權(quán)限驗(yàn)證。使得符合權(quán)限的客戶端才能 調(diào)用服務(wù)端方法。
         */
        @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_setName: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.lang.String _arg0;
                // 從data中取出目標(biāo)方法所需參數(shù)
                _arg0 = data.readString();
                // 這里使得服務(wù)端Binder中的方法執(zhí)行
                this.setName(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_getName: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                // 這里使得服務(wù)端Binder中的方法執(zhí)行
                java.lang.String _result = this.getName();
                reply.writeNoException();
                reply.writeString(_result);
                return true;
            }
            }
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

        /**
         * Binder代理,類中方法執(zhí)行在客戶端,這個(gè)類才是真正的RPC。
         *
         * RPC過程:當(dāng)客戶端調(diào)用Proxy對(duì)象的setName()方法時(shí),會(huì)通 過    
         * transact()發(fā)起RPC請(qǐng)求,并將當(dāng)前線程掛起。接著服務(wù)端的 
         * onTransact()會(huì)被調(diào)用,從而使得服務(wù)端的Binder中的對(duì)應(yīng)的
         * setName()方法被調(diào)用,直到RPC過程返回后,當(dāng)前線程才繼續(xù)執(zhí)行,并
         * 從_reply 中取出RPC過程的返回結(jié)果,然后返 給setName()方法(如果有
         * 返回值的話)。getName()方法同理。
         */
        private static class Proxy implements
                com.example.xutils3demo.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 void setName(java.lang.String name)
                    throws android.os.RemoteException {
                // _data 輸入型Parcel對(duì)象,用于攜帶客戶端傳遞給服務(wù)端的參數(shù)
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                // _reply 輸出型Parcel對(duì)象,用于攜帶從服務(wù)端返回給客戶端的返回結(jié)果
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    //將要傳遞給服務(wù)端的參數(shù)寫入_data中
                    _data.writeString(name);
                    // 調(diào)用Binder對(duì)象的transact()方法發(fā)送RPC請(qǐng)求,并將當(dāng)前掛起
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_setName, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }

            @Override
            public java.lang.String getName() throws android.os.RemoteException {
                
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();    
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                java.lang.String _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getName, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    // 從_reply中讀取服務(wù)端返回給客戶端的返回結(jié)果
                    _result = _reply.readString();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
        }
    }

}

小結(jié):客戶端綁定服務(wù)端后,服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)Binder對(duì)象。客戶端拿著這個(gè)Binder對(duì)象調(diào)用AIDL接口中的方法實(shí)際上是一次遠(yuǎn)程調(diào)用請(qǐng)求過程(RPC)。原理是這樣的,當(dāng)客戶端用Binder調(diào)用AIDL接口中的方法時(shí),實(shí)際上是調(diào)用Stub.Proxy類的的同名代理方法(其實(shí)在調(diào)用Stub.asInterface()時(shí),就將服務(wù)端返回的Binder轉(zhuǎn)換成了Stub.Proxy對(duì)象,Proxy對(duì)象也是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了AIDAL接口的對(duì)象),該代理方法會(huì)調(diào)用Binder.transact(Stub.TRANSACTION_methodName, _data, _reply, 0)(Stub.TRANSACTION_methodName要調(diào)用的服務(wù)端AIDL接口中方法的標(biāo)識(shí),其實(shí)是就是與代理方法同名的那個(gè)方法,_data攜帶要發(fā)送給服務(wù)端的數(shù)據(jù),_reply攜帶服務(wù)器返回給客戶端的數(shù)據(jù)),發(fā)起一次遠(yuǎn)程調(diào)用請(qǐng)求,然后客戶端掛起,此時(shí)服務(wù)端AIDL中的onTransact()會(huì)被調(diào)用,在該方法中會(huì)調(diào)用到Stub.TRANSACTION_methodName標(biāo)識(shí)的方法,并將_data傳遞該方法,將方法的返回結(jié)果寫入_reply中,然后RPC過程返回,客戶端代碼繼續(xù)往下執(zhí)行,客戶端讀取_reply拿到返回結(jié)果。

AIDL支持的參數(shù)類型

在AIDL文件中,并不是支持所有的數(shù)據(jù)類型,只有某些數(shù)據(jù)類型才能使用。AIDL支持的數(shù)據(jù)類型有:

  • 基本數(shù)據(jù)類型(int、long、char、boolean、double等)
  • String 和 CharSequence
  • List:只支持ArrayList,里面的元素都必須能夠被AIDL支持
  • Map:只支持HashMap,里面的每個(gè)元素都必須能夠被AIDL支持,包括key和value
  • Parcelable:所有實(shí)現(xiàn)了Parcelable 的對(duì)象
  • AIDL:所有AIDL接口本身也可以在AIDL文件中使用

AIDL文件定義注意事項(xiàng)

  • Parcelable對(duì)象在AIDL中使用前必須新建一個(gè)和它同名的AIDL文件,并在其中聲明該類為Parcelable類型。
  • 在AIDL中,使用自定義的Parcelable對(duì)象和AIDL接口必須顯示import進(jìn)來,不管他們是否和當(dāng)前AIDL位于同一個(gè)包中。這是AIDL的規(guī)范。
  • AIDL接口中只支持方法,不支持靜態(tài)常量,這一點(diǎn)區(qū)別于傳統(tǒng)接口。
    
  • AIDL中除基本數(shù)據(jù)類型外,其他類型的參數(shù)必須標(biāo)上方向:in、out和inout。in表示輸入型參數(shù),out表示輸出型參數(shù),inout表示輸入輸出型參數(shù)。

以下是書中提到的更多關(guān)于AIDL使用的內(nèi)容,這里就不一一講解了。

使用AIDL在服務(wù)端注冊(cè)與解注冊(cè)監(jiān)聽器

遠(yuǎn)程服務(wù)斷開重連

使用AIDL做權(quán)限驗(yàn)證

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