Android AIDL——實現機制淺析

1.基於前面寫的aidl使用,這段時間準備研究ActivityManager框架,對aidl進行了更深入的研究,因爲android框架大量使用了進程通信機制,所以,在研究android framework前認真研究一下AIDL的實現機制十分有必要的

  2.前面講了aidl是 Android Interface definition language的縮寫,它是一種進程通信接口的描述,通過sdk解釋器對器進行編譯,會把它編譯成java代碼在gen目錄下,類路徑與aidl文件的類路徑相同。

  3.aidl接口
package com.cao.android.demos.binder.aidl; 
import com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLActivity;
interface AIDLService {  
    void registerTestCall(AIDLActivity cb);  
    void invokCallBack();
}

它編譯後生成的java文件如下

AIDLService.java詳細描述了aidl接口的實現,看上面圖示,AIDLActivity.aidl編譯成了一個接口AIDLActivity,一個存根類Stub,一個代理類Proxy
public interface AIDLService extends android.os.IInterface//與AIDLActivity.aidl中定義的接口對應的java接口實現
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService
//繼承android.os.Binder,在onTransact完成對通信數據的接收,通過不同通信參數code調用AIDLService接口方法,並回寫調用返回結果AIDLService接口方法需要在
//服務端實現
private static class Proxy implements com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService
//實現AIDLService接口方法,但是方法只是執行代理遠程調用操作,具體方法操作在遠端的Stub存根類中實現

總的來說,AIDLActivity.aidl編譯會生成一個AIDLActivity接口,一個stub存根抽像類,一個proxy代理類,這個實現其實根axis的wsdl文件編譯生成思路是一致的,
stub存根抽像類需要在服務端實現,proxy代理類被客戶端使用,通過stub,proxy的封裝,屏蔽了進程通信的細節,對使用者來說就只是一個AIDLActivity接口的調用

  4.根據以上思路使用aidl再看一下AIDLService調用實現代碼
--1.在服務端實現AIDLService.Stub抽象類,在服務端onBind方法中返回該實現類
--2.客戶端綁定service時在ServiceConnection.onServiceConnected獲取onBind返回的IBinder對象
        private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {
                public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {
                        Log("connect service");
                        mService = AIDLService.Stub.asInterface(service);
                        try {
                                mService.registerTestCall(mCallback);
                        } catch (RemoteException e) {

                        }
                }
        注意mConnection在bindservice作爲調用參數:bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
--3.AIDLService.Stub.asInterface(service);
public static com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = (android.os.IInterface)obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
//如果bindService綁定的是同一進程的service,返回的是服務端Stub對象本省,那麼在客戶端是直接操作Stub對象,並不進行進程通信了
if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService))) {
return ((com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService)iin);
}
//bindService綁定的不是同一進程的service,返回的是代理對象,obj==android.os.BinderProxy對象,被包裝成一個AIDLService.Stub.Proxy代理對象
//不過AIDLService.Stub.Proxy進程間通信通過android.os.BinderProxy實現
return new com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService.Stub.Proxy(obj);
}
--4.調用AIDLService接口方法,如果是同一進程,AIDLService就是service的Stub對象,等同直接調用Stub對象實現的AIDLService接口方法
如果是一個proxy對象,那就是在進程間調用了,我們看一個客戶端調用的例子:
                        public void onClick(View v) {
                                Log("AIDLTestActivity.btnCallBack");
                                try {
                                        mService.invokCallBack();
                                } catch (RemoteException e) {
                                        // TODO Auto-generated catch block
                                        e.printStackTrace();
                                }
        --mService.invokCallBack()等同調用Proxy.invokCallBack,這個時候是進程間調用,我們看代理方法的實現
public void invokCallBack() throws android.os.RemoteException
{
//構造一個Parcel對象,該對象可在進程間傳輸
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
try {
//DESCRIPTOR = "com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLService",描述了調用哪個Stub對象
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
//Stub.TRANSACTION_invokCallBack 標識調用Stub中哪個接口方法,mRemote在是構造Proxy對象的參數obj,也就是public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service)
//中的service參數,它是一個BinderProxy對象,負責傳輸進程間數據。
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_invokCallBack, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
--5.BinderProxy.transact 該方法本地化實現
   public native boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply,
            int flags) throws RemoteException;
        //對應實現的本地化代碼 /frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp->static jboolean android_os_BinderProxy_transact(JNIEnv* env, jobject obj,
                                                jint code, jobject dataObj,
                                                jobject replyObj, jint flags)
  //具體進程通信在c代碼中如何實現,以後再深入研究。
--6.服務端進程數據接收
        --調用堆棧
        ##AIDLService.Stub.onTransact
        ##AIDLService.Stub(Binder).execTransact
        ##NativeStart.run
        --AIDLService.Stub.onTransact
        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_registerTestCall:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLActivity _arg0;
_arg0 = com.cao.android.demos.binder.aidl.AIDLActivity.Stub.asInterface(data.readStrongBinder());
this.registerTestCall(_arg0);
reply.writeNoException();
return true;
}
//TRANSACTION_invokCallBack由前面客戶端調用的時候transact方法參數決定,code==TRANSACTION_invokCallBack,執行
//invokCallBack方法,方法由繼承Stud的服務端存根類實現。
case TRANSACTION_invokCallBack:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
this.invokCallBack();
reply.writeNoException();
return true;
}

5.裏面設置本地C代碼的調用,我沒有深入研究,隨着後面我對android框架的深入,我會發blog進一步說民底層C代碼是如何實現進程通信的,關於AIDL進程通信,暫時研究到這裏。

原文:http://blog.csdn.net/stonecao/article/details/6579333















AIDL的作用
    由於每個應用程序都運行在自己的進程空間,並且可以從應用程序UI運行另一個服務進程,而且經常會在不同的進程間傳遞對象。在Android平臺,一個進程通常不能訪問另一個進程的內存空間,所以要想對話,需要將對象分解成操作系統可以理解的基本單元,並且有序的通過進程邊界。
    通過代碼來實現這個數據傳輸過程是冗長乏味的,Android提供了AIDL工具來處理這項工作。
    AIDL (Android Interface Definition Language) 是一種IDL 語言,用於生成可以在Android設備上兩個進程之間進行進程間通信(interprocess communication, IPC)的代碼。如果在一個進程中(例如Activity)要調用另一個進程中(例如Service)對象的操作,就可以使用AIDL生成可序列化的參數。
    AIDL IPC機制是面向接口的,像COM或Corba一樣,但是更加輕量級。它是使用代理類在客戶端和實現端傳遞數據。
 
選擇AIDL的使用場合
    官方文檔特別提醒我們何時使用AIDL是必要的:只有你允許客戶端從不同的應用程序爲了進程間的通信而去訪問你的service,以及想在你的service處理多線程。
    如果不需要進行不同應用程序間的併發通信(IPC),you should create your interface by implementing a Binder;或者你想進行IPC,但不需要處理多線程的,則implement your interface using a Messenger。無論如何,在使用AIDL前,必須要理解如何綁定service——bindService。
    在設計AIDL接口前,要提醒的是,調用AIDL接口是直接的方法調用的,不是我們所想象的調用是發生在線程裏。而調用(call)來自local進程或者remote進程,有什麼區別呢?尤其是以下情況(引用原文,不作翻譯了,以免翻譯有誤):
  • Calls made from the local process are executed in the same thread that is making the call. If this is your main UI thread, that thread continues to execute in the AIDL interface. If it is another thread, that is the one that executes your code in the service. Thus, if only local threads are accessing the service, you can completely control which threads are executing in it (but if that is the case, then you shouldn't be using AIDL at all, but should instead create the interface byimplementing a Binder).
  • Calls from a remote process are dispatched from a thread pool the platform maintains inside of your own process. You must be prepared for incoming calls from unknown threads, with multiple calls happening at the same time. In other words, an implementation of an AIDL interface must be completely thread-safe.
  • The oneway keyword modifies the behavior of remote calls. When used, a remote call does not block; it simply sends the transaction data and immediately returns. The implementation of the interface eventually receives this as a regular call from the Binder thread pool as a normal remote call. Ifoneway is used with a local call, there is no impact and the call is still synchronous.

定義AIDL接口
    AIDL接口文件,和普通的接口內容沒有什麼特別,只是它的擴展名爲.aidl。保存在src目錄下。如果其他應用程序需要IPC,則那些應用程序的src也要帶有這個文件。Android SDK tools就會在gen目錄自動生成一個IBinder接口文件。service必須適當地實現這個IBinder接口。那麼客戶端程序就能綁定這個service並在IPC時從IBinder調用方法。
    每個aidl文件只能定義一個接口,而且只能是接口的聲明和方法的聲明。
1.創建.aidl文件
     AIDL使用簡單的語法來聲明接口,描述其方法以及方法的參數和返回值。這些參數和返回值可以是任何類型,甚至是其他AIDL生成的接口。
    其中對於Java編程語言的基本數據類型 (int, long, char, boolean等),String和CharSequence,集合接口類型List和Map,不需要import 語句。
    而如果需要在AIDL中使用其他AIDL接口類型,需要import,即使是在相同包結構下。AIDL允許傳遞實現Parcelable接口的類,需要import.
    需要特別注意的是,對於非基本數據類型,也不是String和CharSequence類型的,需要有方向指示,包括in、out和inout,in表示由客戶端設置,out表示由服務端設置,inout是兩者均可設置。
    AIDL只支持接口方法,不能公開static變量。
例如 (IMyService.aidl):
package com.demo;

import com.demo.Person;

interface IMyService {
        void savePersonInfo(in Person person);
        List<Person> getAllPerson();
}

2.實現接口
    創建一個類實現剛纔那個aidl的接口:
public class RemoteServiceextends Service {

        private LinkedList<Person> personList =new LinkedList<Person>();
        
        @Override
        public IBinder onBind(Intent intent) {
                return mBinder;
        }

        privatefinal IMyService.Stub mBinder = new IMyService.Stub(){

                @Override
                public void savePersonInfo(Person person) throws RemoteException {
                        if (person != null){
                                personList.add(person);
                        }
                }

                @Override
                public List<Person> getAllPerson()throws RemoteException {
                        return personList;
                }
        };
}
    這裏會看到有一個名爲IMyService.Stub類,查看aidl文件生成的Java文件源代碼就能發現有這麼一段代碼:
/** Local-side IPC implementation stub class. */
public staticabstract class Stubextends android.os.Binder implements com.demo.IMyService
    原來Stub類就是繼承於Binder類,也就是說RemoteService類和普通的Service類沒什麼不同,只是所返回的IBinder對象比較特別,是一個實現了AIDL接口的Binder。
    接下來就是關於所傳遞的數據Bean——Person類,是一個序列化的類,這裏使用Parcelable 接口來序列化,是Android提供的一個比Serializable 效率更高的序列化類。
    Parcelable需要實現三個函數:
    1) void writeToParcel(Parcel dest, int flags) 將需要序列化存儲的數據寫入外部提供的Parcel對象dest。而看了網上的代碼例子,個人猜測,讀取Parcel數據的次序要和這裏的write次序一致,否則可能會讀錯數據。具體情況我沒試驗過!
    2) describeContents() 沒搞懂有什麼用,反正直接返回0也可以
    3) static final Parcelable.Creator對象CREATOR  這個CREATOR命名是固定的,而它對應的接口有兩個方法:
    createFromParcel(Parcel source) 實現從source創建出JavaBean實例的功能

    newArray(int size) 創建一個類型爲T,長度爲size的數組,僅一句話(return new T[size])即可。估計本方法是供外部類反序列化本類數組使用。
 
仔細觀察Person類的代碼和上面所說的內容:
public class Personimplements Parcelable {

        private String name;
        private String telNumber;
        private int age;

        public Person() {}

        public Person(Parcel pl){
                name = pl.readString();
                telNumber = pl.readString();
                age = pl.readInt();
        }

        public String getName() {
                return name;
        }

        public void setName(String name) {
                this.name = name;
        }

        public String getTelNumber() {
                return telNumber;
        }

        public void setTelNumber(String telNumber) {
                this.telNumber = telNumber;
        }

        public int getAge() {
                return age;
        }

        public void setAge(int age) {
                this.age = age;
        }

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

        @Override
        public void writeToParcel(Parcel dest,int flags) {
                dest.writeString(name);
                dest.writeString(telNumber);
                dest.writeInt(age);
        }

        publicstatic final Parcelable.Creator<Person> CREATOR =new Parcelable.Creator<Person>() {

                @Override
                public Person createFromParcel(Parcel source) {
                        returnnew Person(source);
                }

                @Override
                public Person[] newArray(int size) {
                        returnnew Person[size];
                }

        };
}

然後創建Person.aidl文件,注意這裏的parcelable和原來實現的Parcelable 接口,開頭的字母p一個小寫一個大寫:
package com.demo;

parcelable Person;
     對於實現AIDL接口,官方還提醒我們:
    1. 調用者是不能保證在主線程執行的,所以從一調用的開始就需要考慮多線程處理,以及確保線程安全;
    2. IPC調用是同步的。如果你知道一個IPC服務需要超過幾毫秒的時間才能完成地話,你應該避免在Activity的主線程中調用。也就是IPC調用會掛起應用程序導致界面失去響應,這種情況應該考慮單獨開啓一個線程來處理。
    3. 拋出的異常是不能返回給調用者(跨進程拋異常處理是不可取的)。

3. 客戶端獲取接口
    客戶端如何獲取AIDL接口呢?通過IMyService.Stub.asInterface(service)來得到IMyService對象:
private IMyService mRemoteService;

private ServiceConnection mRemoteConnection = new ServiceConnection() {   
        public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {   
                mRemoteService = IMyService.Stub.asInterface(service);   
        }   

        public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {   
                mRemoteService = null;   
        }   
};
在生成的IMyService.java裏面會找到這樣的代碼:
/**
* Cast an IBinder object into an com.demo.IMyService interface,
* generating a proxy if needed.
*/

public static com.demo.IMyService asInterface(android.os.IBinder obj) {...}
而service的綁定沒有什麼不同:
if (mIsRemoteBound) {
        unbindService(mRemoteConnection);
}else{
        bindService(new Intent("com.demo.IMyService"),
                               mRemoteConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
}

mIsRemoteBound = !mIsRemoteBound;
通過IPC調用/傳遞數據
    客戶端綁定service後就能通過IPC來調用/傳遞數據了,直接調用service對象的接口方法:
addPersonButton.setOnClickListener(
                new View.OnClickListener(){
                        private int index = 0;

                        @Override
                        public void onClick(View view) {
                                Person person = new Person();
                                index = index + 1;
                                person.setName("Person" + index);
                                person.setAge(20);
                                person.setTelNumber("123456");
                                try {
                                        mRemoteService.savePersonInfo(person);
                                } catch (RemoteException e) {
                                        e.printStackTrace();
                                }
                        }
                });

listPersonButton.setOnClickListener(
                new View.OnClickListener(){

                        @Override
                        public void onClick(View view) {
                                List<Person> list = null;

                                try {
                                        list = mRemoteService.getAllPerson();
                                } catch (RemoteException e) {
                                        e.printStackTrace();
                                }

                                if (list != null){
                                        StringBuilder text = new StringBuilder();

                                        for(Person person : list){
                                                text.append("\nPerson name:");
                                                text.append(person.getName());
                                                text.append("\n             age :");
                                                text.append(person.getAge());
                                                text.append("\n tel number:");
                                                text.append(person.getTelNumber());
                                        }

                                        inputPersonEdit.setText(text);
                                }else {
                                        Toast.makeText(ServiceActivity.this,"get data error",
                                                        Toast.LENGTH_SHORT).show();
                                }
                        }
                });

Permission權限
    如果Service在AndroidManifest.xml中聲明瞭全局的強制的訪問權限,其他引用必須聲明權限才能來start,stop或bind這個service.
     另外,service可以通過權限來保護她的IPC方法調用,通過調用checkCallingPermission(String)方法來確保可以執行這個操作。

AndroidManifest.xml的Service元素
<service android:name=".RemoteService" android:process=":remote">
        <intent-filter>
                <actionandroid:name="com.demo.IMyService"/>
        </intent-filter>
</service>
    這裏的android:process=":remote",一開始我沒有添加的,在同一個程序裏使用IPC,即同一個程序作爲客戶端/服務器端,結果運行mRemoteService = IMyService.Stub.asInterface(service);時提示空指針異常。觀察了人家的在不同程序裏進行IPC的代碼,也是沒有這個android:process=":remote"的。後來在官方文檔http://androidappdocs.appspot.com/guide/topics/manifest/service-element.html裏瞭解到(留意第二段文字):
android:process
The name of the process where the service is to run. Normally, all components of an application run in the default process created for the application. It has the same name as the application package. The <application> element's process attribute can set a different default for all components. But component can override the default with its own process attribute, allowing you to spread your application across multiple processes.
If the name assigned to this attribute begins with a colon (':'), a new process, private to the application, is created when it's needed and the service runs in that process.If the process name begins with a lowercase character, the service will run in a global process of that name, provided that it has permission to do so. This allows components in different applications to share a process, reducing resource usage.
也就是說android:process=":remote",代表在應用程序裏,當需要該service時,會自動創建新的進程。而如果是android:process="remote",沒有“:”分號的,則創建全局進程,不同的應用程序共享該進程。
 
發佈了48 篇原創文章 · 獲贊 8 · 訪問量 45萬+
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章