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前言

IPC－進程間通信。安卓雖然是一個基于linux內核的系統，但是安卓卻有自己的一套IPC機制。想要弄懂安卓的IPC機制首先要理解幾個framework層的概念，安卓的序列化機制以及binder和AIDL的實現流程（其它基于binder的ipc實現方式就不再多說了～）。在寫這篇博客之前反復看了幾遍《安卓開發藝術探索》的第二章，以及凱子哥（csdn）的framework層的文章and與一位大神學長交流，以保證文章的可靠性。這篇文章我將以自己的語言總結對于ipc的學習成果～

Demo地址:IPC-demo

幾個概念

1.Binder:

Binder是安卓的一個類，實現了Binder接口（后面多次出現）。Binder我理解成安卓IPC機制的核心，也就是實現IPC的核心工具。它不僅用于安卓開發層還用于安卓的framework層。在架構層里面binder是各種系統manager之間連接的工具（WindowManager, ActivityManager等等）。開發層用于service，別告訴我你不知道service里面會返回一個IBinder。

2.AIDL:

前不久在一個安卓群看到有個面試官問別人aidl是什么。。別人當時就蒙蔽了。。

AIDL(Android Interface Definition Language)，安卓接口定義語言。它是安卓實現IPC通信的一種比較重要的方式，并且底層基于binder。所以我們就講這個啦！

3.linux的進程：

這個問題我專門請教了一個學長～

Linux沒有很嚴格的純粹進程概念。一堆線程共享一塊內存區域就是一個進程。當你的手機啟動的時候，系統會啟動一個init進程，這個應該可以成為Linux的主進程了。之后的所有進程都是從init進程fork出來的，比如zygote進程和SystemServer進程。

4.zygote進程

顧名思義（受精卵），這個進程會像個受精卵一樣不停的“分裂”，去fork出別的進程。幾乎后面出現的所有進程都是從這個進程fork出來的。包括SystemServer進程，ActivityManagerService等等。但是具體來說，AMS是SystemServer里面fork出來的。也許你會問為什么要這樣做，那是因為這樣設計更高效（當然我只是個普通的開發者，并不懂那些大神是怎么想的哈哈）。

4.ActivityManagerService:

這個玩意，我覺得是相當重要的，為什么這么說呢，因為它管理著手機中所有Activity的生死。你說重不重要？？？當你打開一個app后，AMS會立馬在zygote里面fork一個進程出來，并且復制一個虛擬機（Dalvik or ART）和一些資源以及一個線程（是的，這就是UI線程～，不要懷疑自己！）。啟動一個app是AMS和Lanucher, ActivityThread一起合作做到的。具體的實現，自己可以去看看別的文章，這不是我們要講的重點。另外說一點，AMS, activity之間也是通過binder來進行通信，你要知道，AMS, zygote, activity都是在不同的進程里面。

5.App與進程:

一個app對應一個進程。這種說法我不太敢茍同。首先一個app，一個進程這種說法太模糊，因為app是可以設置多進程的哇。。（設置組件的process），所以我覺得多進程的app應該看成共享apk資源的多個應用。

6.ShareUID:

之前在一個群里面聽前輩們討論app資源共享的問題，多次看到這個單詞，當時在想，臥槽，這tm什么鬼？！

這個東西你可以大概理解成每個apk的ID。一個apk對應一個uid，所以一個app里面跑在同一個進程里面的組件數據可以共享。如果一個app里面某個組件讓他跑在別的進程里面，相當于是創建了一個新的application，這個組件跟自己app里面的其它組件并沒有多大關系。然后ipc就可以起作用了，通過binder進行進程間通信。如果兩個屬于不同app的組件，自然是有不同的application和虛擬機了，然后通過簽名文件和uid來進行數據共享。普通的資源文件比如string, color這些文件是不需要相同的uid就可以訪問的，但是data里面的數據是需要這樣的。具體怎么做，自己有興趣也可以去查查資料～

7.序列化與反序列化:

首先你要知道，數據的傳輸都是要把數據轉換成字節碼，不管你是什么類型的數據。（嗯，沒有例外！）序列化就是把數據轉換成字節碼的過程，而反序列化自然就是在數據傳輸的目的地把字節碼轉換成原始數據。之前自己為了方便，所有都使用Serializable來做序列化。后來知道Parcelable的效率更高。因為Serializable要做大量的IO操作。所以以后都要使用安卓里面的Parcelable來做序列化哦～

好了，基本的概念介紹完畢。！如果我有說的不合理的地方請大家無情給我指出！！啪啪的打我的臉

Binder的工作原理

我們直接通過aidl文件生成的源碼來理解binder的工作原理！

首先新建一個aidl的文件包。聲明三個aidl文件。并且在java包里面聲明我們要傳輸的類Book。

ipc1.png

代碼如下：

/**
 * Created by Zane on 16/3/16.
 */
public class Book implements Parcelable {

    public int bookId;
    public String bookName;

    public Book(int bookId, String bookName) {
        this.bookId = bookId;
        this.bookName = bookName;
    }

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }

    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeInt(bookId);
        dest.writeString(bookName);
    }

    public static final Parcelable.Creator<Book> CREATOR = new Parcelable.Creator<Book>(){

        public Book createFromParcel(Parcel in){
            return new Book(in);
        }

        public Book[] newArray(int size){
            return new Book[size];
        }
    };

    private Book(Parcel in){
        bookId = in.readInt();
        bookName = in.readString();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "bookId " + bookId +" bookName " + bookName;
    }
}


// Book.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
parcelable Book;


// IBookManager.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
import com.example.zane.ipc_test.Book;
import com.example.zane.ipc_test.IOnNewBookArrivedListener;
interface IBookManager {
    List<Book> getBookList();
    void addBook(in Book book);
    void registerListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
    void unRegisterListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
}


// IOnNewBookArrivedListener.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
//監聽服務端是否有新書籍，如果有新書籍就立即推送到客戶端,觀察者模式
import com.example.zane.ipc_test.Book;
interface IOnNewBookArrivedListener {
    void newBookArrived(in Book book);
}

好了，咱先不管IOnNewBookArrivedListener.aidl這個文件。我們分析IBookManager.aidl的生成源碼。項目包里面的gen目錄下面有一個xxx.aidl包里面會有一個IBookManager.java的文件。我們就是要分析它！嗯，搞掂它！

當我用sublime打開它之后，老子差點吐掉。。

ipc2.png

。。然后我憑借我的強迫癥一個個的給它縮進！我就是這么雷鋒。。

/*
 * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.
 * Original file: /Users/Zane/編程/AndroidStudioProjects 13-52-23-071/IPC_Test/app/src/main/aidl/com/example/zane/ipc_test/IBookManager.aidl
 */
package com.example.zane.ipc_test;
public interface IBookManager extends android.os.IInterface
{
/** Local-side IPC implementation stub class. */
  public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.zane.ipc_test.IBookManager
  {

    //binder的唯一標識符
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.zane.ipc_test.IBookManager";


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

/**
 * Cast an IBinder object into an com.example.zane.ipc_test.IBookManager interface,
 * generating a proxy if needed.
 */
    public static com.example.zane.ipc_test.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.zane.ipc_test.IBookManager))) {
        return ((com.example.zane.ipc_test.IBookManager)iin);
      }
      return new com.example.zane.ipc_test.IBookManager.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_getBookList:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> _result = this.getBookList();
          reply.writeNoException();
          reply.writeTypedList(_result);
          return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          com.example.zane.ipc_test.Book _arg0;
          if ((0!=data.readInt())) {
            _arg0 = com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
          }
          else {
            _arg0 = null;
          }
          this.addBook(_arg0);
          reply.writeNoException();
          return true;
        }
      }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
  }

  private static class Proxy implements com.example.zane.ipc_test.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.example.zane.ipc_test.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.example.zane.ipc_test.Book> _result;
      try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
        _result = _reply.createTypedArrayList(com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR);
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
      return _result;
    }

    @Override
    public void addBook(com.example.zane.ipc_test.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();
      }
    }
  }

    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.example.zane.ipc_test.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;
  public void addBook(com.example.zane.ipc_test.Book book) throws android.os.RemoteException;
}

如果，你是第一次接觸這個，或者以前沒看過什么源碼，內心應該跟我之前一樣，也是崩潰的。但是，我們是程序員，在源碼面前千萬不能低頭！大概看一遍，Proxy這個類看到沒，嗯，沒錯了，用到了代理。再看Stub這個這個內部類，繼承了什么？大聲告訴我！嗯，就是Binder類。沒錯，這個Stub就是后面多次用到的Binder！其實這么多代碼，只需要理解Stub, Proxy這兩個類就差不多了。我們來細看代碼：

asInterface(Binder obj):

public static com.example.zane.ipc_test.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj)
    {

      if ((obj==null)) {
        return null;
      }

      //查詢本地的binder
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);

      if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.zane.ipc_test.IBookManager))) {
        return ((com.example.zane.ipc_test.IBookManager)iin);
      }

      return new com.example.zane.ipc_test.IBookManager.Stub.Proxy(obj);

    }

這個方法在后面使用的部分會多次用到。作用就是將服務端的Binder對象轉換成客戶端所需要的AIDL接口類型的對象。不知道你有沒有感受到，這其實就是一種類似接口回調的過程。在客戶端使用這個方法去得到服務端的binder類型的接口，然后調用服務端的方法。

代碼很簡單，如果客戶端和服務端在一個進程那么就返回這個binder，如果是多進程就返回遠程代理類Proxy的實例。

寫到這里，突然感冒加重有點發燒的感覺。。。orz，我還是堅持下去！

我們再來看Proxy類里面的兩個實現了IBookManager接口的方法：

@Override
    public java.util.List<com.example.zane.ipc_test.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.example.zane.ipc_test.Book> _result;
      try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        //調用onTransact()方法
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
        //讀取異常
        _reply.readException();
        //獲得返回值并返回給客戶端
        _result = _reply.createTypedArrayList(com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR);
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
      return _result;
    }

data是輸入對象，reply是輸出對象，result是最后返回給客戶端的數據。這個是getBookList的方法，沒有參數，只有返回值，所以data寫入token標識符之后就直接調用了Stub類里面的onTransact()方法。在onTransact()方法里面把結果值寫入reply并且返回true表示客戶端與服務端連接成功。如果返回false就表示連接失敗！再看addBook(Book book)的方法：

@Override
    public void addBook(com.example.zane.ipc_test.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);
        //防止傳入的參數為null
        if ((book!=null)) {
          _data.writeInt(1);
          book.writeToParcel(_data, 0);
        }
        else {
          _data.writeInt(0);
        }
        //調用onTransact()方法
          mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);
          _reply.readException();
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
    }
  }

我想如果你不是特別傻，應該可以類比上面看得懂這個吧！我在上面寫了一些注釋。然后就來看Stub是來如何響應RPC（遠程過程調用）的。

@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<com.example.zane.ipc_test.Book> _result = this.getBookList();
          reply.writeNoException();
          reply.writeTypedList(_result);
          return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          com.example.zane.ipc_test.Book _arg0;
          if ((0!=data.readInt())) {
            _arg0 = com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
          }
          else {
            _arg0 = null;
          }
          this.addBook(_arg0);
          reply.writeNoException();
          return true;
        }
      }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
  }

這個方法通過傳進來的不同code來響應客戶端不同的請求。

TRANSACTION_getBookList里面，首先調用獲得服務端的List，然后寫入reply。返回true表示連接成功，并且讓客戶端從reply里面read出來返回過來的數據。
TRANSACTION_addBook里面，通過Parcelable去new出了一個新的Book實例。然后調用服務端的addBook方法，把這個實例返回給服務端。你如果第一次使用Parceable可能會不理解怎么new出新的Book的。你回頭去看看你的Book類你就懂了！

嗯！就是這么簡單！源碼我們基本就分析完了！我們再來總結一下流程。

客戶端發出請求，然后將客戶端發送請求的線程掛起（這個下篇文章再說）
Binder寫入參數（從客戶端傳入）到data，如果沒有則不寫入。
調用transact()方法
onTransact()響應，調用Service(服務端)的實現方法，并且把客戶端需要的數據寫入reply，如果沒有則不寫入。
result讀出數據返回客戶端，喚醒客戶端，客戶端獲得數據。

總結

開始準備一篇文章直接寫完。。發現得需要兩篇了！

這篇文章我們解決了一些IPC的基本概念知識and通過aidl學習binder的工作原理。

啊啊，，，突然發燒了臥槽，好難受，下篇我們接著說AIDL的使用！

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