Android Framework 學習（四）：Binder機制與代理模式

Binder是Android的進程間通信核心，Android的各種核心服務都是通過Binder機制進行相互通信的。熟悉Binder機制話就會知道，Binder的client部分就是通過代理模式來訪問Server端的。本文我們就結合代理模式來詳細講解一下Java層Binder機制。

一、代理模式介紹

相信大家對設計模式都有一定的瞭解，這裏我就不對代理模式進行過多的贅述了。這裏我們只在闡釋一下代理模式的使用場景：

• 遠程代理(Remote Proxy)：如果某個對象無法實例化，不在同一個地址空間，需要通過編碼來進行通信。比如需要訪問網絡服務器上面的一個對象操作，比如Binder。
• 虛代理(Virtual Proxy)： 在需要的時候創建大對象，比如超大圖片，我們可以使用一個虛代理代理圖像，在真正需要的時候再去將圖像完全加載出來，在這之前只需要在代理裏面保存圖像的大小，讓它有個佔位就好了。
• 保護代理(Protect Proxy)：需要對對象的某些操作進行隱藏，那麼就可以使用代理對它的接口進行隱藏。
• 智能指引(Smart Reference)：當需要對對象的引用進行計數的時候，可以使用智能指引的代理模式。

二、Binder機制

Binder是一個接口形式的IPC。這裏以Android開發過程中使用的.aidl文件聲明生成的接口爲例。

例如，我們在Client端聲明瞭一個IUserVerifyInterface.aidl，用於向服務端發起用戶校驗：

// IUserVerifyInterface.aidl
package com.renhui.aidl;
import com.renhui.aidl.User;
// Declare any non-default types here with import statements

interface IUserVerifyInterface {

    boolean verifyUser(in User user);

}

在編譯運行之前，編輯器會自動生成相關的類 IUserVerifyInterface.Stub 和 IUserVerifyInterface.Proxy， 通過調用bindService就可以得到Binder的代理。

bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); 
...
private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            Log.w(TAG, "onServiceConnected: success ");
            userVerifyInterface = IUserVerifyInterface.Stub.asInterface(service);
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            Log.w(TAG, "onServiceDisConnected! ");
            unbindService(serviceConnection);
        }
    };

訪問查看一下asInterface方法的內容，我們就可以看到內部就是創建了一個Proxy對象

    /**
     * Cast an IBinder object into an com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface asInterface(android.os.IBinder obj)
    {
      if ((obj==null)) {
        return null;
      }
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
      if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface))) {
        return ((com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface)iin);
      }
      return new com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface.Stub.Proxy(obj);
    }

Binder是一個非常典型的代理模式，是一種遠程代理，實際上Proxy代理的是另外一個進程中的Stub對象。內部是將接口函數標記爲對應的ID，然後根據這個ID來標識目前調用的是哪一個函數。由DESCRIPTOR來作爲Token分隔不同的接口調用，另外通過Parcel來寫入函數參數和接受函數返回值（Stub端對應接受參數和寫入結果）。

  /** Local-side IPC implementation stub class. */
  public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface
  {
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface";
    /** Construct the stub at attach it to the interface. */
    public Stub()
    {
      this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
    }
    /**
     * Cast an IBinder object into an com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface asInterface(android.os.IBinder obj)
    {
      if ((obj==null)) {
        return null;
      }
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
      if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface))) {
        return ((com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface)iin);
      }
      return new com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface.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
    {
      java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
      switch (code)
      {
        case INTERFACE_TRANSACTION:
        {
          reply.writeString(descriptor);
          return true;
        }
        case TRANSACTION_verifyUser:
        {
          data.enforceInterface(descriptor);
          com.renhui.aidl.User _arg0;
          if ((0!=data.readInt())) {
            _arg0 = com.renhui.aidl.User.CREATOR.createFromParcel(data);
          }
          else {
            _arg0 = null;
          }
          boolean _result = this.verifyUser(_arg0);
          reply.writeNoException();
          reply.writeInt(((_result)?(1):(0)));
          return true;
        }
        default:
        {
          return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }
      }
    }
    private static class Proxy implements com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface
    {
      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 boolean verifyUser(com.renhui.aidl.User user) throws android.os.RemoteException
      {
        android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
        android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
        boolean _result;
        try {
          _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
          if ((user!=null)) {
            _data.writeInt(1);
            user.writeToParcel(_data, 0);
          }
          else {
            _data.writeInt(0);
          }
          boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_verifyUser, _data, _reply, 0);
          if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
            return getDefaultImpl().verifyUser(user);
          }
          _reply.readException();
          _result = (0!=_reply.readInt());
        }
        finally {
          _reply.recycle();
          _data.recycle();
        }
        return _result;
      }
      public static com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface sDefaultImpl;
    }
    static final int TRANSACTION_verifyUser = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    public static boolean setDefaultImpl(com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface impl) {
      if (Stub.Proxy.sDefaultImpl == null && impl != null) {
        Stub.Proxy.sDefaultImpl = impl;
        return true;
      }
      return false;
    }
    public static com.renhui.aidl.IUserVerifyInterface getDefaultImpl() {
      return Stub.Proxy.sDefaultImpl;
    }
  }

可以看出代理模式在Binder機制中可以說是代理模式的經典使用。因爲當我們在客戶端無法直接訪問服務端（因爲跨進程，地址空間都不一致）的時候，通過代理模式就能夠很輕鬆的進行訪問。　　

補充：

在客戶端需要請求服務端的時候，我怎麼知道我究竟想要請求哪一個服務端呢？ServiceManager。ServiceManager是保存了所有的Service的fd(驅動文件號)。

通過請求ServiceManager的getService(String name)就可以獲取對應的服務。而ServiceManager也是一個服務，它的fd是0,是服務中心管理器。客戶端指定name，通過Binder請求ServiceManager，然後得到客戶端想要的服務BinderProxy，然後就可以請求服務端了。