Android中的IPC进程通信方式第三篇

Posted 2021-09-07 小二玩编程

本文系转载文章，阅读原文可获取源码，文章末尾有原文链接

ps：本文的讲的是使用 AIDL 进行进程间通信，demo 是用 Kotlin 语言写的

1、使用 AIDL

AIDL 的全称是 android Interface Definition Language，也就是 Android 接口定义语言，使用 AIDL 也可以实现跨进程的方法调用，在上一篇文章Android中的IPC进程通信方式第二篇中，我们用了 Messenger 进行跨进程通信，AIDL 是 Messenger 的底层实现，所以 Messenger本质上也是AIDL，系统给我们做了封装从而更方便调用；Messenger 进行跨进程通信时请求队列是同步进行的，无法并发执行，在有些要求多进程的情况下不适用——这种时候就需要使用 AIDL 了。

使用 AIDL 进行跨进程通信时，并不是所有的数据都支持传输的，而 AIDL 支持以下数据：

1）基本数据类型

2）String 和 CharSequence

3）List 类型：List 中的所有元素必须是 AIDL 支持的类型之一，或者是一个其他 AIDL 生成的接口

4）Map: 只支持 HashMap，里面的每个元素都必须被 AIDL 支持，包括 key和 value

5）Parcelable: 所有实现了 Parcelable 接口的对象

6）AIDL: 所有的AIDL接口本身可以在AIDL文件中使用

下面我们举个例子：

（1）在项目的 main 文件夹下创建一个 aidl 文件，文件名为 ICommunicationManager.aidl

图片

文件 ICommunicationManager.aidl 一开始创建好的代码如下所示：

interface ICommunicationManager {

/**
 * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
 * and return values in AIDL.
 */
void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
        double aDouble, String aString);
        

}

上面的 ICommunicationManager.aidl 文件代码是自动生成的，我们在其基础上添加客户端和服务端通信的方法，比如添加 sendMessage 方法，注意，这里写的方法不是按照 kotlin 的语法来写的，而是按照 Java 的语法来写的；如果 ICommunicationManager 中引用了我们自定义的其他类，即使其他类和 ICommunicationManager 在同一个包下，也要手动写出导入其他类的语句：

interface ICommunicationManager {

/**
 * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
 * and return values in AIDL.
 */
void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
        double aDouble, String aString);
        void sendMessage(in String msg);

}

写完 ICommunicationManager.aidl 这个文件的代码之后对项目进行编译，编译完了之后，在 app\\build\\generated\\source\\aidl\\debug\\com\\xe\\demo\\ipcdemo3目录下有一个 ICommunicationManager.java 文件，ICommunicationManager.java 里自动生成的代码我们先不做分析，后面再分析，目录结构如下所示：

图片

（2）新建一个 kotlin 语言的类 AIDLService 并继承于 Service：

class AIDLService: Service() {

var TAG: String = "AIDLService"
var mBinder: Binder? = null
override fun onBind(intent: Intent?): IBinder {
    return mBinder!!
}

override fun onCreate() {
    super.onCreate()
    initBinder()
}

fun initBinder() {
    mBinder = ImplCommunicationManager()
}

inner class ImplCommunicationManager: ICommunicationManager.Stub() {
    override fun basicTypes(anInt: Int, aLong: Long, aBoolean: Boolean, aFloat: Float, aDouble: Double, aString: String?) {
    }

    override fun sendMessage(msg: String?) {
        Log.d(TAG,msg)
    }

}

}

（3）在 AndroidManifest.xml 文件中配置一下 AIDLService：

<service android:name="com.xe.demo.ipcservice.AIDLService"

        android:process=":remote">

</service>

（4）新建一个 Activity，选用语言为 kotlin 语言，类名为 AIDLActivity：

class AIDLActivity : AppCompatActivity() {

var mServiceConnection: ServiceConnection? = null
var mICommunicationManager: ICommunicationManager? = null
var num: Int = 1
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    setContentView(R.layout.activity_aidl)
    initServiceConnection()
}

fun initServiceConnection() {
    mServiceConnection = MyServiceConnection();
}

fun onClick(v: View) {
    if (v.id == R.id.btn_1) {
       bindService()
    } else if (v.id == R.id.btn_2) {
        sendMessage()
    }
}

fun sendMessage() {
    var msg = "从客户端发送" + num + "条消息给服务端"
    num++
    try {
        mICommunicationManager!!.sendMessage(msg)
    } catch (e: RemoteException) {

    }
}

fun bindService() {
    var intent: Intent = Intent(this, AIDLService::class.java)
    bindService(intent,mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
}

inner class MyServiceConnection: ServiceConnection {
    override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, service: IBinder?) {
        mICommunicationManager = ICommunicationManager.Stub.asInterface(service)
    }


    override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {

    }

}

}

（5）写一下 AIDLActivity 对应的布局文件 activity_aidl：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout

xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_
android:layout_
android:orientation="vertical"
tools:context="com.xe.demo.ipcdemo3.AIDLActivity">
<TextView
    android:layout_
    android:text="这是AIDL的客户端"
    android:layout_ />
<Button
    android:id="@+id/btn_1"
    android:layout_
    android:onClick="onClick"
    android:layout_
    android:text="开启一个服务"/>
<Button
    android:id="@+id/btn_2"
    android:layout_
    android:onClick="onClick"
    android:layout_
    android:text="发送消息给服务"/>

</LinearLayout>

程序一开始运行的界面如下所示：

图片

当我们点击“开启一个服务”按钮之后，再点击“发送消息给服务”按钮，这时候有以下日志打印，注意在如下圈的地方切换到 com.xe.demo.ipcdemo3:remote，因为我们的服务 AIDLService 指定的进程名就是这个

图片

从日志可以看出，我们服务 AIDLService 通过 AIDL 接收到了客户端 AIDLActivity 发送过来的信息。

2、AIDL 的源码分析

首先我们打开编译过的 ICommunicationManager.java 文件，它是系统自动生成的

/*

• This file is auto-generated. DO NOT MODIFY.
• Original file: D:\\androidDemo\\IPCDemo3\\app\\src\\main\\aidl\\com\\xe\\demo\\ipcdemo3\\ICommunicationManager.aidl
  */

package com.xe.demo.ipcdemo3;
// Declare any non-default types here with import statements

public interface ICommunicationManager extends android.os.IInterface {

/**
 * Local-side IPC implementation stub class.
 */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager {
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager";

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

    /**
     * Cast an IBinder object into an com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager))) {
            return ((com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager) iin);
        }
        return new com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager.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_basicTypes: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                int _arg0;
                _arg0 = data.readInt();
                long _arg1;
                _arg1 = data.readLong();
                boolean _arg2;
                _arg2 = (0 != data.readInt());
                float _arg3;
                _arg3 = data.readFloat();
                double _arg4;
                _arg4 = data.readDouble();
                java.lang.String _arg5;
                _arg5 = data.readString();
                this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_sendMessage: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.lang.String _arg0;
                _arg0 = data.readString();
                this.sendMessage(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    private static class Proxy implements com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager {
        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;
        }

        /**
         * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
         * and return values in AIDL.
         */
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeInt(anInt);
                _data.writeLong(aLong);
                _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
                _data.writeFloat(aFloat);
                _data.writeDouble(aDouble);
                _data.writeString(aString);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }

        @Override
        public void sendMessage(java.lang.String msg) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeString(msg);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_sendMessage, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }
    }

    static final int TRANSACTION_basicTypes = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_sendMessage = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

/**
 * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
 * and return values in AIDL.
 */
public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException;

public void sendMessage(java.lang.String msg) throws android.os.RemoteException;

}

ICommunicationManager 接口继承了 android.os.IInterface 接口，继承 IInterface 接口的接口都可以在 Binder 中传输数据，它声明了 sendMessage 方法，是我们在 ICommunicationManager.aidl 中声明的方法；同时它用了 id 标识了这个个方法，其实这个 id 是用来标识在 transact 过程中客户端所请求的到底是哪个方法，只是我们在ICommunicationManager.aidl 文件中只声明了一个方法而已，不然声明的方法数也越多，id 也越多，id 的个数和方法数是相等的；它内部有一个类 Stub，Stub 是一个 Binder 类，当客户端和服务端都位于不在同一个进程时，就会走 transact 方法，这个逻辑由 Stub 的内部代理类 Proxy 来完成，Stub 实现了 IInterface 接口，表明它具有 Server 承诺给客户端的能力。

2、1 Stub 的 asInterface 方法

  public static com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager))) {
            return ((com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager) iin);
        }
        return new com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager.Stub.Proxy(obj);
    }

它的用处就是判断客户端和服务器端是否在同一个进程中，如果在同一个进程中就是直接返回本地对象 iin ，否则返回代理对象 new com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager.Stub.Proxy(obj)，这表示当不在同一个进程的时候，客户端拿到的其实不是服务端 Binder 本身，而是一个副本。

2、2 Stub 的 asBinder 方法

    @Override
    public android.os.IBinder asBinder() {
        return this;
    }

返回当前的 Binder 对象，就拿我们的 demo 类说就是我们新建的内部类 ImplCommunicationManager 的对象。

2、3 Proxy 的 sendMessage 方法

        @Override
        public void sendMessage(java.lang.String msg) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeString(msg);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_sendMessage, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }

这个 sendMessage 方法是我们在 ICommunicationManager.aidl 文件中声明的，通过代理类 Proxy 来实现，在 sendMessage 方法中通过 Parcel 将数据序列化，_data 对象用于装载数据，然后使用 IBinder 类型的 mRemote 对象中的 transact 方法将数据传递给 Binder 的 服务端，同时当前线程挂起，然后服务端的 onTransact 方法会被调用,直到远程过程调用过程返回后，当前线程继续执行，并从 _reply 中取出远程过程调用过程的返回结果，最后返回 _reply 中的数据。

2、4 DESCRIPTOR 标识

private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager";

Binder 的唯一标识，用当前 Binder 的类名表示，例如当前 demo 的 Binder 类名 com.xe.demo.ipcdemo3.ICommunicationManager。

2、5 Stub 的 onTransact 方法

    @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_basicTypes: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                int _arg0;
                _arg0 = data.readInt();
                long _arg1;
                _arg1 = data.readLong();
                boolean _arg2;
                _arg2 = (0 != data.readInt());
                float _arg3;
                _arg3 = data.readFloat();
                double _arg4;
                _arg4 = data.readDouble();
                java.lang.String _arg5;
                _arg5 = data.readString();
                this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_sendMessage: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.lang.String _arg0;
                _arg0 = data.readString();
                this.sendMessage(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

这个方法运行在服务端中的 Binder 线程池中，当客户端发起跨进程方法调用时，系统底层会把远程方法封装后交由此方法来处理；服务端通过 code 识别客户端所请求的远程方法（这里的远程方法以本 demo 为例，客户端 AIDLActivity 的 mICommunicationManager!!.sendMessage(msg) 请求），
如果远程方法有参数就会从 data 中取出远程方法所需的参数再执行远程方法；如果远程方法有返回值，就会向 reply 中写入返回值；如果 onTransact 方法返回的是 false，那么客户端的请求会失败。