Android Parcel对象详解

Posted 2020-10-25 ldq2016

关于Parcel的使用

在分析Parcel之前，首先按照分析流程，介绍下关于Parcel的相关常规使用。

首先是关于Parcel的获取：

Parcel parcle = Parcel.Obtain();

 

额，这感觉似曾相识啊，我们这里大胆猜测Parcel的初始化也是由其对象池进行初始化的。在得到了Parcel对象之后，下一步的工作。嗯，我想起来，应该介绍下Parcel的作用吧：

其实看到这篇文章的各位，应该也不需要这种科普吧，哈哈。我从源码注释中截取如下:

*Container for a message (data and object references) that can
* be sent through an IBinder. A Parcel can contain both flattened data
* that will be unflattened on the other side of the IPC (using the various
* methods here for writing specific types, or the general

从这段注释中可以看出，Parcel是一个容器，他可以包含数据或者是对象引用，并且能够用于Binder的传输。同时支持序列化以及跨进程之后进行反序列化，同时其提供了很多方法帮助开发者完成这些功能。ok，对这里差不多明朗了，Parcel主要就是用来进行IPC通信的。当然不仅仅是Binder这一种跨进程通信。

接下来回到这题，既然Parcel是一个容器，那么肯定需要向其中传入数据才行啊，没错，所以在初始化Parcel之后，需要进行如下操作:

parcel.writeInt(int val);

 

向Parcel中传入一个Int型的数据，接下来还有:

parcel.writeString(String val);

 

向Parcel中传入一个String型的数据。

这里只以这两种最为常见的数据类型的写入作为例子，实际上Parcel所支持的数据类型可多了去了，具体可以如下图所示:

在完成了数据的写入之后，就需要进行数据的序列化：

parcel.marshall();

 

在经过上一步的处理之后，返回了一个byte数组，主要的IPC相关的操作主要就是围绕此byte数组进行的。同时，由于parcel的读写都是一个指针操作的，这一步涉及到native的操作，所以，在将数据写入之后，需要将指针手动指向到最初的位置，即如下的操作：

parcel.setDataPosition(0);

 

到此处，Parcel的这一步操作还没有收尾，想想前面parcel的Obtain()方法，我们有理由相信，parcel的销毁应该是使用了对应的recycle()方法。

所以此处有:

parcel.recycle();

 

将此Parcel对象进行释放，完成了IPC操作的一半。至于是如何将数据传输过去的，暂不进行展开。此处在IPC的另一端的Parcel的获取处理。

再进行了IPC的操作之后，一般读取出来的就是之前序列化的byte数组，所以，首先要进行一个反序列化操作，即如下的操作:

parcel.unmarshall(byte[] data, int offest, int length);

 

其中的参数分别是这个byte数组，以及读取偏移量，以及数组的长度。

此时得到的parcel就是一个正常的parcel对象，这时就可以将之前我们所存入的数据按照顺序进行获取，即：

parcel.readInt();

 

以及

parcel.readString();

 

读取完毕之后，同样是一个parcel的回收操作：

parcel.recycle();

 

以上就是parcel的常规使用，获取有些朋友不太知道parcel的使用场景，其实最常见的，在我们编写完AIDL的接口之后，IDE会自动生成一个对应的.java文件，这个java文件就是实际用来进行aidl的通信的，在这个实现里面，数据的传递就是使用的parcel，当然还有其他的应用场景，这里只说了一个大家都比较常见的实践。

关于Parcel的实现

之前有提到过，parcel的使用对于java开发者来说，还是比较陌生的，像极了指针的操作，所以基本可以确定java层对于parcel的处理仅仅是一个封装代理，实际的实现在c/c++ native。既然这样的话，我们就应该想到，parcel的使用同样涉及到jni的使用。所以我们目前的思路就是在源码中找到parcel的三层代码(Java-Jni-C)。

我的具体做法是直接使用 everything 在源码目录下搜索 parcel，然后根据之前的思路进行包的导出，我的分析基础就是以下的几个包里的实现:

Java层：

\frameworks\base\core\java\android\os

 

JNI:

\frameworks\base\core\jni

 

native:

\frameworks\native\libs\binder

 

然后导入这几个包中的文件方便检索：

根据我们以上的使用顺序来进行分析，首先需要进行一个Parcel的获取，看看Java层的实现：

 /**
     * Retrieve a new Parcel object from the pool.
     */
    public static Parcel obtain() {
        final Parcel[] pool = sOwnedPool;
        synchronized (pool) {
            Parcel p;
            for (int i=0; i<POOL_SIZE; i++) {
                p = pool[i];
                if (p != null) {
                    pool[i] = null;
                    if (DEBUG_RECYCLE) {
                        p.mStack = new RuntimeException();
                    }
                    return p;
                }
            }
        }
        return new Parcel(0);
    }

 

从注释也可以看出，Parcle的初始化，主要是使用一个对象池进行的，这样可以提高性能以及内存消耗。首先要明确的是，源码中定义的池子有两个：

    private static final int POOL_SIZE = 6;
    private static final Parcel[] sOwnedPool = new Parcel[POOL_SIZE];
    private static final Parcel[] sHolderPool = new Parcel[POOL_SIZE];

 

从名字也可以看出，不同池子的作用，sOwnedPool 这个池子主要就是用来存储parcel的，Obtain()方法首先会去检索池子中的parcel对象，若是能取出parcel，那么先将这个这个parcel返回，同时将这个位置置空。若是现在连池子都不存在的话，那么就直接新建一个parcel对象。这里的实现与Handler中的message采用同样的处理。

我们了解了获取之后，比较关心的就是如何去新建一个parcel对象，也就是new这个过程，那么看看此处中的parcel构造方法：

private Parcel(int nativePtr) {
        if (DEBUG_RECYCLE) {
            mStack = new RuntimeException();
        }
        //Log.i(TAG, "Initializing obj=0x" + Integer.toHexString(obj), mStack);
        init(nativePtr);
    }

 

可以看到，在此处参数名称被称为：nativePtr，这个大家都比较熟悉了，ptr嘛，指的就是一个指针，这里又是一个封装，需要继续深入看实现：

private void init(int nativePtr) {
        if (nativePtr != 0) {
            mNativePtr = nativePtr;
            mOwnsNativeParcelObject = false;
        } else {
            mNativePtr = nativeCreate();
            mOwnsNativeParcelObject = true;
        }
    }

 

这里首先对参数进行检查，这里因为初始化传入的参数是0，那么直接执行nativeCreate(),并且将标志位mOwnsNativeParcelObject 置为true，表示这个 parcel已经在native进行了创建。

此处的ativeCreate()是一个native方法，其具体实现已经切换到native环境了，那么我们此时的分析就要从jni进行了，经过检索，在jni的代码中，其实现为以下函数：

static jint android_os_Parcel_create(JNIEnv* env, jclass clazz)
{
    Parcel* parcel = new Parcel();
    return reinterpret_cast<jint>(parcel);
}

 

这是一个jni的实现，首先是调用了native的初始化，并且，返回操作这个对象的指针：

Parcel::Parcel()
{
    initState();
}

 

是一个c++的构造方法，关于析构方法，暂时不管，其中的init实现为：

void Parcel::initState()
{
    mError = NO_ERROR;
    mData = 0;
    mDataSize = 0;
    mDataCapacity = 0;
    mDataPos = 0;
    ALOGV("initState Setting data size of %p to %d\n", this, mDataSize);
    ALOGV("initState Setting data pos of %p to %d\n", this, mDataPos);
    mObjects = NULL;
    mObjectsSize = 0;
    mObjectsCapacity = 0;
    mNextObjectHint = 0;
    mHasFds = false;
    mFdsKnown = true;
    mAllowFds = true;
    mOwner = NULL;
}

 

可以看出，对parcel的初始化，只是在native层初始化了一些数据值。

在完成初始化之后，就将这个操作指针给返回。这样就完成了parcel的初始化。

初始化完毕之后，就可以进行数据的写入了，首先写入一个int型数据，其java层实现如下：

 /**
     * Write an integer value into the parcel at the current dataPosition(),
     * growing dataCapacity() if needed.
     */
    public final void writeInt(int val) {
        nativeWriteInt(mNativePtr, val);
    }

 

可以看出，在这里java层就纯粹是一个对于native实现的封装了，这时候的分析来到jni：

static void android_os_Parcel_writeInt(JNIEnv* env, jclass clazz, jint nativePtr, jint val) {
    Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
    const status_t err = parcel->writeInt32(val);
    if (err != NO_ERROR) {
        signalExceptionForError(env, clazz, err);
    }
}

 

在这里我们要特别注意两个参数，一个是之前传上去的指针以及需要保存的int数据，这两个值分别是：

jint nativePtr, jint val

 

首先是根据这个指针，这里说一下，指针实际上就是一个整型地址值，所以这里使用强转将int值转化为parcel类型的指针是可行的，然后使用这个指针来操作native的parcel对象，即：

const status_t err = parcel->writeInt32(val);

 

这里注意到我们是写入了一个32位的int值，这个点一定要注意，32位，4个字节。

深入进去看看实现：

status_t Parcel::writeInt32(int32_t val)
{
    return writeAligned(val);
}

 

可以看出，这里实际上调用了：

writeAligned(val);

来进行数据的写入，这里理解下align的意思，实际上是一个对齐写入，怎么个对齐法，看看：

template<class T>
status_t Parcel::writeAligned(T val) {
    COMPILE_TIME_ASSERT_FUNCTION_SCOPE(PAD_SIZE(sizeof(T)) == sizeof(T));

    if ((mDataPos+sizeof(val)) <= mDataCapacity) {
restart_write:
        *reinterpret_cast<T*>(mData+mDataPos) = val;
        return finishWrite(sizeof(val));
    }

    status_t err = growData(sizeof(val));
    if (err == NO_ERROR) goto restart_write;
    return err;
}

 

在这个方法中首先是一个断言检查，然后对输入的参数取size值，再加上之前已经移动的位置，判断是否超过了该Pacel所定义的能力值mDataCapacity。

若是超过了能力值的话，那么直接将能力值进行扩大，扩大的值是val值的大小，比如，int值是32bit，那么就增加4个字节，返回的结果是状态值，若是没有出错的话，就利用goto语句执行，这里的goto的语句只要是一个指针的操作，将指针移动到端点，然后写入val的size值。这里可以看出这个函数的意义，因为无论是否超过能力值它都会写入T类型值的size值。

到这里，Parcel就写入了一个Int型的值。

同样的思路，大家可以参考以上的分析，继续进行Parcel一个常规使用的分析，我之前是想将全部的实现都分析出来的，但是后来发现，大体的思路都差不多，这么写的话，会多出来很多废话，所以接下来的分析，大家如果有兴趣的话，就继续分析下去，欢迎一起进行讨论！

另外，在分析过程中，我对Android的JNI调用进行一番探索，总之一句话就是说Jvm环境切换到Native环境之中后，Java如何通过Java层声明的native方法来查找到对应的JNI方法的？因为我对JVM的实现这一部分没有太多了解，所以只能从Android源码中代码层面上来分析，至少在Android中：

在切换到native环境之后，实际上，这两种函数的映射是由一个多重数组来进行管理的，具体如下：

static const JNINativeMethod gParcelMethods[] = {
    {"nativeDataSize",            "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataSize},
    {"nativeDataAvail",           "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataAvail},
    {"nativeDataPosition",        "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataPosition},
    {"nativeDataCapacity",        "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataCapacity},
    {"nativeSetDataSize",         "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataSize},
    {"nativeSetDataPosition",     "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataPosition},
    {"nativeSetDataCapacity",     "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataCapacity},

    {"nativePushAllowFds",        "(IZ)Z", (void*)android_os_Parcel_pushAllowFds},
    {"nativeRestoreAllowFds",     "(IZ)V", (void*)android_os_Parcel_restoreAllowFds},

    {"nativeWriteByteArray",      "(I[BII)V", (void*)android_os_Parcel_writeNative},
    {"nativeWriteInt",            "(II)V", (void*)android_os_Parcel_writeInt},
    {"nativeWriteLong",           "(IJ)V", (void*)android_os_Parcel_writeLong},
    {"nativeWriteFloat",          "(IF)V", (void*)android_os_Parcel_writeFloat},
    {"nativeWriteDouble",         "(ID)V", (void*)android_os_Parcel_writeDouble},
    {"nativeWriteString",         "(ILjava/lang/String;)V", (void*)android_os_Parcel_writeString},
    {"nativeWriteStrongBinder",   "(ILandroid/os/IBinder;)V", (void*)android_os_Parcel_writeStrongBinder},
    {"nativeWriteFileDescriptor", "(ILjava/io/FileDescriptor;)V", (void*)android_os_Parcel_writeFileDescriptor},

    {"nativeCreateByteArray",     "(I)[B", (void*)android_os_Parcel_createByteArray},
    {"nativeReadInt",             "(I)I", (void*)android_os_Parcel_readInt},
    {"nativeReadLong",            "(I)J", (void*)android_os_Parcel_readLong},
    {"nativeReadFloat",           "(I)F", (void*)android_os_Parcel_readFloat},
    {"nativeReadDouble",          "(I)D", (void*)android_os_Parcel_readDouble},
    {"nativeReadString",          "(I)Ljava/lang/String;", (void*)android_os_Parcel_readString},
    {"nativeReadStrongBinder",    "(I)Landroid/os/IBinder;", (void*)android_os_Parcel_readStrongBinder},
    {"nativeReadFileDescriptor",  "(I)Ljava/io/FileDescriptor;", (void*)android_os_Parcel_readFileDescriptor},

........

 

以下还有很多映射关系，这样通过映射就可以将函数给进行对应了，但是还有一点，这个东西是何时，以及何处进行调用的，这个展开说又是一个漫长的故事了，所以这一段我也不进行分析了，大家知道有这么一个东西就ok了，当然欢迎一起进行讨论哦！