深入了解 Messenger 的实现细节

Posted 2022-03-09 D_clock爱吃葱花

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入了解 Messenger 的实现细节相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

近一个半月因为工作变动的缘故，忙着交接工作和复习面试。没有多少时间来写博客，连一周三次的健身都有几个星期没练了，好多同事问我是胖了还是壮了（我迅速就岔开话题了，机智boy）。上周离职，这周主要在处理一些私事、做些入职准备工作、看点书之类的，下周入职YY（上周才知道原来大神罗升阳也在YY）。好啦，说了这么多，要开始进入 Messenger 的正题了。

前言

看这篇文章前，需要对 android 的进程间通讯方式有所了解，不然可能会云里雾里。

从使用 Messenger 说起

Android 上实现 IPC （进程间通讯）的方式有好几种，其中有一种就是使用 AIDL 方式实现，对使用 AIDL 不了解的童鞋可以看下方的官方文档（需要梯子）。

https://developer.android.com/guide/components/aidl.html

对于使用 AIDL 方式通讯，其关键就在于创建 aidl 文件，系统会自动为 aidl 文件生成相应的 Java 类，其关键实现在于生成的 Java 类中。

系统提供了一个更方便我们进行 IPC 的类 —— Messenger，先来看看如何使用 Messenger（熟悉的童鞋完全可以跳过这一部分）。

第一步：客户端进程创建两个 Messenger，一个 Sender ，一个 Receiver；


    //客户端进程发消息给服务进程
    private Messenger mSender;
    //客户端进程接收服务进程回调
    private Messenger mReceiver = new Messenger(new Handler() 
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) 
            super.handleMessage(msg);
            Bundle data = msg.getData();
            if (data != null) 
                String response = data.getString("body");
                Toast.makeText(MainActivity.this, response, Toast.LENGTH_SHORT).show();
            
        
    );

第二步：编写Service类，并需要在 AndroidManifest.xml 配置多进程；


public class IPCService extends Service 

    private Messenger messenger = new Messenger(new Handler() 
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) 
            super.handleMessage(msg);
            try 
                Thread.sleep(2 * 1000);
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
            
            Message response = Message.obtain();
            Bundle data = new Bundle();
            data.putString("body", "response");
            response.setData(data);
            try 
                msg.replyTo.send(response);//回调客户端
             catch (RemoteException e) 
                e.printStackTrace();
            
        
    );

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) 
        return messenger.getBinder();//将Binder返回给请求绑定的进程

第三步：绑定Service进程，并在 ServiceConnection 中初始化 Sender；


    Intent intent = new Intent(this, IPCService.class);
    startService(intent);
    bindService(intent, conn, Context.BIND_AUTO_CREATE);//启动绑定Service进程

    private ServiceConnection conn = new ServiceConnection() 
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) 
            mSender = new Messenger(service); //用Binder初始化Sender
        

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) 

        
    ;

第四步：用 Sender 和 Receiver 完成客户端进程和服务进程的交互。


    if (mSender != null) 
        Message message = Message.obtain();
        message.replyTo = mReceiver;//将 Receiver 一并发送给服务进程
        try 
             mSender.send(message);
         catch (RemoteException e) 
             e.printStackTrace();

至此，在绑定服务进程初始化 Sender 后，即可以做多进程间的交互工作了。使用 Messenger 来实现多进程的交互相比我们用 aidl 来要方便得多，但是 Messenger 的内部也是采用 aidl 实现的，只不过为了方便开发者调用而进行一些封装，使得开发者们可以忽略 aidl 的实现细节。简单的了解了 Messenger 的基本使用后，下面我们就来看看 Messenger 的源代码，了解一些内部的实现细节。

Messenger 源代码通读

Messenger 类位于 android.os 包下，代码量不是很多，所以看起来难度不大，只有如下这么几个方法。

在上面的示例代码中可以看到，客户端进程有 Sender 和 Receiver 两个 Messenger，如果不需要实现服务进程回调客户端进程，那么 Receiver 完全可以不要。当需要服务进程回调客户端进程时，则需要传入 Receiver 了。由于需要在进程间传递 Messenger 对象，那么 Messenger 类就必须要继承 Serializable 或者 Parcelable 接口。按照 Android 系统一向的风格，都是偏向于推荐继承 Parcelable 来实现。

所以，上面看到的 describeContents、writeToParcel 方法和 CREATOR 对象实际上继承 Parcelable 的实现。不明白的童鞋可以参照 Parcelable 的官方文档（需要梯子）

https://developer.android.com/reference/android/os/Parcelable.html

而 equals 和 hashCode 方法自然不用多说啦，大家熟悉得很。而 writeMessengerOrNullToParcel 和 readMessengerOrNullFromParcel 这对静态方法主要是实现 Messenger 在 Parcel 中的读写操作的，实现比较简单，大家参见下面代码就可以理解了。

当然，Messenger 除了继承 Parcelable 外，还需要声明一个同名的 Messenger.aidl 文件，可以在 framework 层源码下 android.os 包中找到 Messenger.aidl 文件，对于写过 aidl 的童鞋，肯定不陌生了。

排除掉上面提到的方法，剩下的主要是 Messenger 的两个构造方法以及 getBinder 和 send 方法。客户端调用服务进程方法时，是通过 Messenger 中的 send 方法，所以我们先直接看 send 方法中的内部实现

其内部是调用了 mTarget 的 send 方法，那么 mTarget 又是何物呢？

从上面可以看到 mTarget 是一个 IMessenger 实例，作为 Messenger 唯一的成员变量。初始化 mTarget 是在 public Messenger(Handler target) 构造函数中，利用 Handler 的 getIMessenger 方法来获取一个 IMessenger 的实例。

从上图可以看到 getIMessenger 前面是没有修饰符的，这样控制了该方法的作用域仅限于 android.os 包内给其他类使用，我们日常开发是无法使用该方法的，所以在 API 文档中也没有提供相应接口文档。在倒数第二行中可以看到 new MessengerImpl() 并在最后 return 给调用者。所以实际上， mTarget 具体实现是在 MessengerImpl 中。

MessengerImpl 实际上是 Handler 的一个私有内部类，它继承了 IMessenger.Stub 并实现 send 方法。用过 aidl 的童鞋 IMessenger.Stub 的身影想必就明白了，实际上 IMessenger 就是系统提供的 IMessenger.aidl 文件，而 IMessenger.Stub 就是由 IMessenger.aidl 生成的类。 IMessenger.aidl 在 framework 层代码的 android.os 包中可以找到，而关于 IMessenger 的 Java 实现，则可以看下面的链接。

http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/ext/com.google.android/android/5.1.1_r1/android/os/IMessenger.java/

MessengerImpl 的 send 实现相对也比较简单，只有两行代码


    public void send(Message msg) 
        msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();
        Handler.this.sendMessage(msg);

首先是将发起调用的客户端进程的 Linux Uid 存储在我们传入的 Message 对象中，服务进程收到 Message 可以通过 msg.sendingUid 得知发起调用的进程的 Linux Uid。接着通过 Handler 的 sendMessage 方法发送给服务进程，这意味着 Messenger 与服务进程间的操作是串行的，因此，在有并行需求的场景下 Messenger 就不适用了。

了解完了 send 方法后，最后就只剩下 getBinder 了，其内部实现也简单。

参照前面的示例代码，这里主要还是在 Service 的 onBind 方法中返回 Binder 对象给客户端调用，实现同样是 IMessenger 的 Java 实现中。

至此，基本上看完了整个 Messenger 的内部代码，从上面的分析上看，内部实现确实非常简单，基于 aidl 的基础上做的封装实现，又对开发者屏蔽了底层 aidl 的实现细节。当然个人认为有两点不足之处：

一个前面提到的 send 操作串行，并行场景则无法用 Messenger；
Messenger 内部没有做 Binder 键断裂重连的处理（个人认为内部处理了会更好，更加屏蔽底层的实现细节）；

远程调用的阻塞与非阻塞

Android 系统跨进程通讯的底层实现都是通过 Binder 实现，正常情况下客户端进程发起一个远程方法调用的流程大致如下：

1. 客户端线程发起调用；
2. 客户端线程将远程调用操作交给 Binder 线程池，并阻塞等待返回远程方法执行完毕返回；

这也就意味着，我们不能在客户端进程的 UI 线程中发起远程方法调用，不然如果远程方法执行了耗时操作，客户端的 UI 线程将会被阻塞，从而造成 ANR 的问题存在。读者可以自行尝试自定义 aidl 并发起一个耗时的远程方法调用进行验证。但是，如果你使用系统提供的 Messenger ，则不会出现这样的问题，无论你的远程方法执行多么耗时，客户端 Messenger 发起调用后会继续执行接下来的代码，并不会进行阻塞等待。这里让我百思不得其解，为什么呢？前面我们可以看到 Messenger 的 send 方法实现是在 MessengerImpl 中

并且，发送 Messeage 的操作是利用主线程的 Handler ，并没有其他的异步操作，为何执行的过程中不阻塞？这点我也完全没有想明白，最后折腾半天无果向任玉刚老师求助才得到答案。原来，默认情况下发起的远程方法调用都是阻塞式的，但也可以是非阻塞式的。 Messenger 就是采用非阻塞的方式通讯，其关键就在于 IMessenger.aidl 的实现