Android之IPC2————AIDL
16lz
2021-12-04
Android之IPC2————AIDL
文章目录
- Android之IPC2————AIDL
- 一.AIDL概述
- 1.AIDL是什么
- 2.使用场景
- 3.一些语法
- 二.AIDL实现跨进程通信
- 1.Book实现 Parcelable 接口
- 2.生成AIDL文件
- 3.在Service中实现相关的接口
- 4.在客户端中调用相关的接口
- 5.运行结果
- 三.AIDL生成Binder类分析
- 1.asInterface
- 2.proxy
- 3.onTransact
- 5.全部代码
- 6.示意图
- 四.参考资料
一.AIDL概述
在上一篇博客中，我们讨论Service绑定时，所用的三种方法，即扩展的binder类，Messenger类，还有AIDL，上一章博客中当时我们只是简单的介绍了一下。在这里我们就详细的来看一看。
1.AIDL是什么
AIDL即Android接口定义语言，是IDL语言的一种。主要用来定义跨进程通信时都让双方都认可的编程接口。
IDL是Interface description language的缩写，指接口描述语言.IDL通常用于远程调用软件。在这种情况下，一般是由远程客户终端调用不同操作系统上的对象组件，并且这些对象组件可能是由不同计算机语言编写的。IDL建立起了两个不同操作系统间通信的桥梁。
2.使用场景
在Android中，一个进程通常无法访问另一个进程的内存，所以进程需要将其对象分解成操作系统可以识别的原语，并将对象编组成可以跨界.所以在Android中，它常常被用来进行跨进程通信。
3.一些语法
在使用AIDL语言时，需要创建一个.aidl文件，此时AndroidSDK工具都会生成一个.aidl文件的IBinder接口，并且其报存在gen/目录中，Service视情况实现IBinder接口。然后将客户端与Service进行绑定，此时就可以调用IBindr的方法来执行IPC。
创建AIDL时，可以通过可带参数和返回值的一个或多个方法来声明接口。参数和返回值可以时任意类型，甚至可以是其他AIDL生成的接口
默认情况下，AIDL支持下列数据类似：
- JAVA中所有原语类型(如int,long,char,boolean等等)
- String
- CharSequence
- List：List中所有元素都必须是以上列表支持的数据类型，或者其他AIDL生成的接口或者声明的可打包类型。
- Map：同List一样，他也要求所有元素都必须是以上列表支持的数据类型，或者其他AIDL生成的接口或者声明的可打包类型。
对于不是默认数据的类型，应该使其实现Parcelable接口，并编写对应的AIDL文件。
定义接口时，注意：
- 方法可以带零个或者多个参数，返回值或者NULl
- 所有原语参数都需要指示数据走向方向标记，可以是in，out或者inout，原语默认是in,慎用inout参数，它会导致系统开销非常大。
- aidl 文件中包括的所有代码注释都包含在生成的 IBinder 接口中（import 和 package 语句之前的注释除外）
- 只客户端调用其中的方法，不支持调用其中的AIDL 中的静态字段。
二.AIDL实现跨进程通信
将一个Book类，在不同进程的客户端和服务中进行传递。
因为Book类并不默认类型，所以首先让它实现Parcelable接口(序列化)
关于序列化的问题，下一篇博客中进行分析。
1.Book实现 Parcelable 接口
创建一个Book类，建立getter和setter
public class Book { private String name; private int price; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getPrice() { return price; } public void setPrice(int price) { this.price = price; } @Override public String toString() { return "书名:"+name +",价格"+price; } public Book() { }}让其继承 Parcelable 接口，并根据AS的错误提醒，自动补全。或者自己手动补全。
public class Book implements Parcelable { private String name; private int price; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getPrice() { return price; } public void setPrice(int price) { this.price = price; } @Override public String toString() { return "书名:"+name +",价格"+price; } public Book() { } @Override public int describeContents() { return 0; } @Override public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) { dest.writeString(name); dest.writeInt(price); } protected Book(Parcel in) { name = in.readString(); price = in.readInt(); } 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]; } };}2.生成AIDL文件
前面我们说过，因为Book类不是默认类型，所以也要生成关于Book类的AIDL文件。
鼠标移到app上面去，点击右键，然后 new->AIDL->AIDL File，按下鼠标左键就会弹出一个框提示生成AIDL文件了。此时在java包层级下，多了一个aidl文件夹，在里面就可以新建aidl文件。
Book.aidl文件
// Book.aidl//这个文件的作用是引入了一个序列化对象 Book 供其他的AIDL文件使用//注意：Book.aidl与Book.java的包名应当是一样的package com.heshucheng.servicedemo;//注意parcelable是小写parcelable Book;BookManager.aidl文件
// BookManager.aidl//作用是定义方法接口package com.heshucheng.servicedemo;//导入所需要使用的非默认支持数据类型的包import com.heshucheng.servicedemo.Book;// Declare any non-default types here with import statementsinterface BookManager{ //所有的返回值前都不需要加任何东西，不管是什么数据类型 List<Book> getBooks(); //传参时除了Java基本类型以及String，CharSequence之外的类型 //都需要在前面加上定向tag，具体加什么量需而定 void addBook(in Book book);}在BookManager中，定义了两个接口，一个活的书的list，一个是添加书。
3.在Service中实现相关的接口
在AIDL的使用场景中经常在多次线程的情景下被调用，所以要考虑线程安全问题。同时完成请求的时间不止几毫秒，尽量避免在主线程中调用相关的接口。
public class AIDLService extends Service { private static final String TAG = "AIDLService"; //包含Book对象的List private List<Book> mBooks = new ArrayList<>(); //由AIDL文件生成的BookManager private final BookManager.Stub mBookManager = new BookManager.Stub() { @Override public List<Book> getBooks() throws RemoteException { //实现对应的接口 synchronized (this) { //确保线程安全 Log.w(TAG, "getBooks: " + mBooks.toString()); if (mBooks != null){ return mBooks; } return new ArrayList<>(); } } @Override public void addBook(Book book) throws RemoteException {//实现对应的接口 synchronized (this){ //确保线程安全 if (mBooks == null){ mBooks = new ArrayList<>(); } if (book == null){ Log.w(TAG, "addBook: " ); book = new Book(); } //尝试修改book的参数，主要是为了观察其客户端的反馈 book.setPrice(2333); if (!mBooks.contains(book)){ mBooks.add(book); } //打印mBooks列表，观察客户端传过来的值 Log.w(TAG, "addBook: "+mBooks.toString()); } } }; public AIDLService() { } @Override public void onCreate() { super.onCreate(); Book book = new Book(); book.setName("Android艺术开发探索"); book.setPrice(28); mBooks.add(book); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { Log.w(TAG, "onBind: " +intent.toString()); return mBookManager; }}在Service中，实现相关的接口，同时确保线程安全，并在onBind类中将对于的BookManager传第过去
4.在客户端中调用相关的接口
注意，如果接口完成的时间不止几毫秒，尽量避免在主线程中调用相关的接口。
public class AIDLActivity extends AppCompatActivity { private static final String TAG = "AIDLActivity"; //由AIDL文件生成的Java类 private BookManager mBookManager = null; //标志当前与服务端连接状况的情况 private boolean mBound = false; private List<Book> mBooks; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_aidl); } //按钮的点击事件 public void addBook(View view){ if(!mBound){ attemptToBindService(); Toast.makeText(this,"当前与服务端处于未连接状态，正在尝试重连，请稍后再试", Toast.LENGTH_SHORT).show(); return; } if (mBookManager == null) return; Book book = new Book(); book.setName("App研发录"); book.setPrice(30); try { mBookManager.addBook(book); //调用对应的接口 Log.w(TAG, "addBook: "+book.toString()); }catch (RemoteException e){ e.printStackTrace(); } } /** * 尝试与服务端建立连接 */ private void attemptToBindService(){ Intent intent = new Intent(); intent.setAction("com.heshucheng.aidl"); intent.setPackage("com.heshucheng.servicedemo"); bindService(intent,mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); } @Override protected void onStart() { super.onStart(); if(!mBound){ attemptToBindService(); } } @Override protected void onStop() { super.onStop(); if(mBound){ unbindService( mServiceConnection); mBound =false; } } //绑定接口 private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() { @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { Log.w(TAG, "绑定成功" ); mBookManager = BookManager.Stub.asInterface(service); mBound = true; if (mBookManager !=null){ try { mBooks = mBookManager.getBooks();//调用接口 Log.w(TAG,"获取成功"+mBooks.toString()); }catch (RemoteException e){ e.printStackTrace(); } } } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) { Log.e(TAG, "连接中断"); mBound = false; } };}在Activity中调用对应的接口。
5.运行结果
客户端
服务端
三.AIDL生成Binder类分析
在上面的代码中，我们发现，在客户端和服务端中都没有出现aidl文件，但依然通过BookManager完成相应的工作，而它就是aidl生成的java文件，它的完整路径在app->build->generated->source->aidl->debug->com->包名->BookManager.java
在上文中，我们在Service中实现相应的接口，并将其传递给客户端，在客户端中直接调用相关的接口。好像并没有关于进程方面的操作，但两个不同进程的相互调用，肯定需要进行IPC,那这一部分在哪实现的？
答案就是在BookManager.java中。
1.asInterface
我们在获得BookManager类时，是通过这个语句
mBookManager = BookManager.Stub.asInterface(service);通过asIbterface获得BookManager。我们进入asInterface方法中。
/** * Cast an IBinder object into an com.heshucheng.servicedemo.BookManager interface, * generating a proxy if needed. *将IBinder对象转换为BookManager接口，根据需要生成代理。 */ public static com.heshucheng.servicedemo.BookManager asInterface(android.os.IBinder obj) { //判断是否为空 if ((obj == null)) { return null; } //搜索本地是否有可用对象，如果有就将其返回 android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof com.heshucheng.servicedemo.BookManager))) { return ((com.heshucheng.servicedemo.BookManager) iin); } //如果没有，就新建一个 return new com.heshucheng.servicedemo.BookManager.Stub.Proxy(obj); }在上面的代码中，首先先进行了判空，然后调用了 queryLocalInterface() 方法，这个方法是 IBinder 接口里面的一个方法，它具体的源码涉及到IBinder相关内容，我们暂且不去深究。只说明它的作用，它就是去本地搜索是否有可以的对象
当本地没有BookManager对象时。会去通过Proxy来获得一个BookManager对象。让我们继续来看Proxy中的源码
2.proxy
private static class Proxy implements com.heshucheng.servicedemo.BookManager { 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.heshucheng.servicedemo.Book> getBooks() throws android.os.RemoteException { //_data存心客户端流向服务的数据流 //_reply存储服务流向客户端的数据流 android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.util.List<com.heshucheng.servicedemo.Book> _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); //调用transact() 方法将方法id和两个 Parcel 容器传过去Service mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBooks, _data, _reply, 0); _reply.readException(); //从_reply取出结果 _result = _reply.createTypedArrayList(com.heshucheng.servicedemo.Book.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } @Override public void addBook(com.heshucheng.servicedemo.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)) { //book存入 _data.writeInt(1); book.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } //调用transact() 方法将方法id和两个 Parcel 容器传给Service mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } } } static final int TRANSACTION_getBooks = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); }说明：
- 关于 Parcel ：简单的来说，Parcel 是一个用来存放和读取数据的容器。我们可以用它来进行客户端和服务端之间的数据传输，当然，它能传输的只能是可序列化的数据。具体 Parcel 的使用方法和相关原理可以参见这篇文章Android中Parcel的分析以及使用
- 关于 transact() 方法：这是客户端和服务器端通信的核心方法。调用这个方法之后，客户端会挂起当前线程，等待服务端执行完先关任务后通知并接受返回的 _reply 数据流。
- transact()第一个参数，是方法ID，这个是客户端和服务器端约定好的给方法特殊编码，彼此一一对应，在AIDL文件转化为java文件的时候，系统会自动给AIDL每一个方法自动分配一个方法ID
- transact()第四个参数是一个int值，他的作用是设置IPC的模式，为0表示数据可以双向流动，即reply 流可以正常的携带数据回来，如果为 1 的话那么数据将只能单向流通，从服务端回来的 _reply 流将不携带任何数据。在AIDL生成的java文件里，这个参数均为0.
- 关于transact()设计到了Binder机制比较低层的东西，博主没有太深的研究，所以就直接借用别的结论。
总结一下Proxy类方法的一般工作流程
- 生成_data和_reply数据流，并向_data中存入客户端的数据
- 通过transact() 方法将它们传递给服务端，并请求服务端调用指定方法。
- 接收_reoly数据流，并从中取出服务端传回的数据
3.onTransact
在前面说了客户端通过transact() 方法将数据和请求发送过去，那么很显然，在服务端也应该有个方法来接收这些传过来的东西：在 BookManager.java 里面我们可以很轻易的找到一个叫做 onTransact() 的方法——看这名字就知道，多半和它脱不了关系，再一看它的传参 (int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) ——和 transact() 方法的传参是一样的。所以 onTransact和transac之间肯定有很大联系，我们来看其代码
@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_getBooks: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); //调用 this.getBooks() 方法，在这里开始执行具体的事务逻辑 //此时result调用 getBooks() 方法的返回值 java.util.List<com.heshucheng.servicedemo.Book> _result = this.getBooks(); reply.writeNoException(); //将方法执行的结果写入 reply reply.writeTypedList(_result); return true; } case TRANSACTION_addBook: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); com.heshucheng.servicedemo.Book _arg0; if ((0 != data.readInt())) { _arg0 = com.heshucheng.servicedemo.Book.CREATOR.createFromParcel(data); } else { _arg0 = null; } this.addBook(_arg0); reply.writeNoException(); return true; } } return super.onTransact(code, data, reply, flags); }在 onTransact先进行switch选择，之后根剧不同的方法进入不同的分支，在分支中，获得客户端的参数，并服务的实现的方法，井参数传入，最后将返回值写入reply 流。
总结服务端的流程：
- 获取客户端传过来的数据，根剧方法ID执行相应的操作
- 将传过来的数据取出，调用本地对应的方法
- 将需要的数据写入reply流，传回客户端。
5.全部代码
public interface BookManager extends android.os.IInterface { /** * Local-side IPC implementation stub class. */ public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.heshucheng.servicedemo.BookManager { private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.heshucheng.servicedemo.BookManager"; /** * Construct the stub at attach it to the interface. */ public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } /** * Cast an IBinder object into an com.heshucheng.servicedemo.BookManager interface, * generating a proxy if needed. */ public static com.heshucheng.servicedemo.BookManager asInterface(android.os.IBinder obj) { //判断是否为空 if ((obj == null)) { return null; } //搜索本地是否有可用对象，如果有就将其返回 android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof com.heshucheng.servicedemo.BookManager))) { return ((com.heshucheng.servicedemo.BookManager) iin); } //如果没有，就新建一个 return new com.heshucheng.servicedemo.BookManager.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_getBooks: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); //调用 this.getBooks() 方法，在这里开始执行具体的事务逻辑 //此时result调用 getBooks() 方法的返回值 java.util.List<com.heshucheng.servicedemo.Book> _result = this.getBooks(); reply.writeNoException(); //将方法执行的结果写入 reply reply.writeTypedList(_result); return true; } case TRANSACTION_addBook: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); com.heshucheng.servicedemo.Book _arg0; if ((0 != data.readInt())) { _arg0 = com.heshucheng.servicedemo.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.heshucheng.servicedemo.BookManager { 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.heshucheng.servicedemo.Book> getBooks() throws android.os.RemoteException { //_data存心客户端流向服务的数据流 //_reply存储服务流向客户端的数据流 android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.util.List<com.heshucheng.servicedemo.Book> _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); //调用transact() 方法将方法id和两个 Parcel 容器传过去Service mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBooks, _data, _reply, 0); _reply.readException(); //从_reply取出结果 _result = _reply.createTypedArrayList(com.heshucheng.servicedemo.Book.CREATOR); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } @Override public void addBook(com.heshucheng.servicedemo.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)) { //book存入 _data.writeInt(1); book.writeToParcel(_data, 0); } else { _data.writeInt(0); } //调用transact() 方法将方法id和两个 Parcel 容器传给Service mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0); _reply.readException(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } } } static final int TRANSACTION_getBooks = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); } public java.util.List<com.heshucheng.servicedemo.Book> getBooks() throws android.os.RemoteException; public void addBook(com.heshucheng.servicedemo.Book book) throws android.os.RemoteException;}6.示意图
通过上面的分析，我们大致明白的AIDL的过程，我们可以发现我们完全可以不使用AIDL文件提供的Binder文件，可以实际实现Binder。下图就是AIDL生成的Binder的工作过程
四.参考资料
android艺术开发探索
AIDL官方文档
Android：学习AIDL，这一篇文章就够了(上)
Android：学习AIDL，这一篇文章就够了(下)
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