范例解析:学习Android的IPC主板模式
一、认识Android的IPC主板模式
系统架构设计最关键的任务就是组合(或称整合),而且最好是能与众不同、深具创新性组合。Android就擅用了主板模式,以通用性接口实践跨进程的IPC通信机制。由于Android是开源开放的系统,其源代码可成为大家观摩的范本。首先,其主板模式提供了IBinder通用性接口。如下图:
Android定义一个Binder父类来实现<通用性>的IBinder接口。如下图:
然后,以Java来撰写这个实现类,其Java代码如下:
// Android的源代码
// Binder.java
// -------------------------------------------------------------
publicclassBinderimplementsIBinder{
//..........
privateintmObject;
publicBinder(){
init();
//其它代码
}
publicfinalbooleantransact(intcode,Parceldata,Parcelreply,intflags)
throwsRemoteException{
//其它代码
booleanr=onTransact(code,data,reply,flags);
returnr;
}
privatebooleanexecTransact(intcode,intdataObj,intreplyObj,intflags){
Parceldata=Parcel.obtain(dataObj);
Parcelreply=Parcel.obtain(replyObj);
booleanres;
res=onTransact(code,data,reply,flags);
//其它代码
returnres;
}
protectedbooleanonTransact(intcode,Parceldata,Parcelreply,intflags)
throwsRemoteException{
}
privatenativefinalvoidinit();
}
// End
这个Binder抽象父类的主要函数:
transact()函数-- 用来实作IBinder的transact()函数接口。
execTransact()函数--其角色与transact()函数是相同的,只是这是用来让C/C++本地程序来调用的。
onTransact()函数-- 这是一个抽象函数,让应用子类来覆写(Override)的。上述的transact()和execTransact()两者都是调用onTransact()函数来实现反向调用(IoC,InversionofControl)的。
init()函数-- 这是一个本地(Native)函数,让JNI模块来实现这个函数。Binder()构造函数(Constructor)会调用这个init()本地函数。
这Binder.java是抽象类,它含有一个抽象)函数:onTransact()。于是,这个软件主板提供了两个接口:CI和<I>接口。如下图:
这是标准型的主板模式。此图里的Binder抽象父类和两个接口,整合起来成为一个典型的软件主板。如下图:
这个Binder软件主板是用来整合两个进程里的软件模块(如类),所以我们称之为:<Android的IPC软件主板>。如下图:
基于这个主板,我们就能开始进行组合了。此时,可设计一个子类,并且装配到主板的<I>接口上。如下图:
这个IBinder接口是Binder基类提供给Client的接口,简称为“CI”。于是,Client端调用IBinder接口的transact()函数,进而调用到Binder抽象类的onTransact()函数。如果Client类与Binder类是执行于同一个进程里,Client端调用IBinder接口的transact()函数,进而调用到Binder抽象类的onTransact()函数。反之,如果Client类与Binder类分别执行于不同的两个进程里,Client端则调用Binder类的exeTransact()函数,透过IPC机制而调用到远方的onTransact()函数。例如,下图里的Activity与Binder之间是跨进程的远距通信(IPC)。如下图:
Android的IPC机制是透过底层Binder驱动来实现的,所以会从底层的C/C++函数来调用exeTransact()函数,再转而调用<I>接口的onTransact()函数。如下图:
Android跨进程通信流程,都由底层Binder驱动模块所掌控。于是,Java层的Activity就能透过底层来调用Binder父类的exeTransact()函数。如下图所示:
二、主板模式与Proxy-Stub模式的组合应用
在上图里的Activity里可能有多个函数,例如f1()和f2()等。于是,在Activity里,必须从f1()函数转而调用IBinder.transact()函数。如果我们在上述架构里面,加上一个Stub类别(如下图的BinderStub类别),它实现了Binder.onTransact()函数,如下图所示:
通常,在框架设计里,myProxy和myStub会是成对的,这称为Proxy-Stub模式。如下图所示:
采用Proxy-Stub设计模式将IBinder接口包装起来,让App与IBinder接口不再产生高度相依性。其将IBinder接口包装起来,转换出更好用的新接口,如下图里的IA接口:
Stub类将onTransact()函数隐藏起来,提供一个更具有美感、更亲切的新接口给subBinder类使用。隐藏了onTransact()函数之后,subBinder类的开发者就不必费心去了解onTransact()函数了。于是,Proxy与Stub两个类遥遥相对,并且将IPC细节知识(例如transact()和onTransact()函数之参数等)包夹起来。由于IBinder接口只提供单一函数(即transact()函数)来进行远距通信,呼叫起来比较不方便。所以Android提供aidl.exe工具来协助产出Proxy和Stub类别,以化解这个困难。只要你善于使用开发环境的工具(如Android的aidl.exe软件工具)自动产生Proxy和Stub类别的程序代码;那就很方便了。◆
~ End ~
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