从AIDL一窥Android Binder机制

栏目: Android · 发布时间: 5年前

内容简介：Binder机制在Android系统中地位毋庸置疑，system_server就通过Binder来实现进程间的通信，从而达到管理、调用一系列系统服务的能力。本文就AIDL来解读一下Binder机制的。先了解一下如下几个概念：还有一点需要说明一下：当一个Service向AMS进行注册时，传递的过去的以及保存在AMS中的是一个Binder对象。当Client需要跟Service进行通信，通过AMS查询到其实是一个BinderProxy，因为可以有多个Client同时跟Service进行通信。当然如果Servi

Binder机制在Android系统中地位毋庸置疑，system_server就通过Binder来实现进程间的通信，从而达到管理、调用一系列系统服务的能力。本文就AIDL来解读一下Binder机制的。先了解一下如下几个概念：

IBinder 、 Binder 、 BinderProxy 、 IInterface

IBinder : 根据官方的说明文档IBinder定义的是一种使对象具备远程通信能力的接口，他的子类是Binder。IBinder内部预先定义了一些IPC需要用到的接口，实现IBinder的对象可以被Binder Drivder在IPC过程中传递；
Binder : 实现了IBinder，具备IPC通信的能力。在IPC通信过程中，Binder代表的是Server的本地对象；
BinderProxy : BinderProxy是Binder的内部类，同样实现了IBinder，不同于Binder的是，BinderProxy是Binder对象在Client端的一个代理，用以提供Server具备的接口；
IInterface : 代表的是Server所具备的接口；

还有一点需要说明一下：当一个Service向AMS进行注册时，传递的过去的以及保存在AMS中的是一个Binder对象。当Client需要跟Service进行通信，通过AMS查询到其实是一个BinderProxy，因为可以有多个Client同时跟Service进行通信。当然如果Service和Client在同一进程，AMS返回的还是一个Binder对象，毕竟没有必要进行IPC。在进行IPC时，Binder Drivder会在中间帮忙转换Binder和BinderProxy。

AIDL

还是按照 Android Service详解(二) 的例子来解释

现在我们来看一下系统自动生成的aidl文件具体有些什么：

/*
 * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.
 * Original file: /Users/lebens/Development/WorkSpace/jxx_workspace/Server/app/src/main/aidl/jxx/com/server/aidl/IServerServiceInfo.aidl
 */
package jxx.com.server.aidl;
public interface IServerServiceInfo extends android.os.IInterface
{
    /** Local-side IPC implementation stub class. */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo
    {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo";
        /** Construct the stub at attach it to the interface. */
        public Stub()
        {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }
        /**
         * Cast an IBinder object into an jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo interface,
         * generating a proxy if needed.
         */
        public static jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo asInterface(android.os.IBinder obj)
        {
            if ((obj==null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin!=null)&&(iin instanceof jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo))) {
                return ((jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo)iin);
            }
            return new jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo.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_getServerInfo:
                {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    jxx.com.server.aidl.ServerInfo _result = this.getServerInfo();
                    reply.writeNoException();
                    if ((_result!=null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    }
                    else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_setServerInfo:
                {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    jxx.com.server.aidl.ServerInfo _arg0;
                    if ((0!=data.readInt())) {
                        _arg0 = jxx.com.server.aidl.ServerInfo.CREATOR.createFromParcel(data);
                    }
                    else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    this.setServerInfo(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    if ((_arg0!=null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _arg0.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    }
                    else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
                default:
                {
                    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
                }
            }
        }
        private static class Proxy implements jxx.com.server.aidl.IServerServiceInfo
        {
            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 jxx.com.server.aidl.ServerInfo getServerInfo() throws android.os.RemoteException
            {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                jxx.com.server.aidl.ServerInfo _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getServerInfo, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    if ((0!=_reply.readInt())) {
                        _result = jxx.com.server.aidl.ServerInfo.CREATOR.createFromParcel(_reply);
                    }
                    else {
                        _result = null;
                    }
                }
                finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
            @Override public void setServerInfo(jxx.com.server.aidl.ServerInfo serverinfo) throws android.os.RemoteException
            {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    if ((serverinfo!=null)) {
                        _data.writeInt(1);
                        serverinfo.writeToParcel(_data, 0);
                    }
                    else {
                        _data.writeInt(0);
                    }
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_setServerInfo, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    if ((0!=_reply.readInt())) {
                        serverinfo.readFromParcel(_reply);
                    }
                }
                finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }
        }
        static final int TRANSACTION_getServerInfo = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
        static final int TRANSACTION_setServerInfo = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    }
    public jxx.com.server.aidl.ServerInfo getServerInfo() throws android.os.RemoteException;
    public void setServerInfo(jxx.com.server.aidl.ServerInfo serverinfo) throws android.os.RemoteException;
}
复制代码

这个文件中，我们看到IServerServiceInfo实现了IInterface，说明IServerServiceInfo具备了IPC通信需要的接口，最底下我们也可以看到定义的getServerInfo()、setServerInfo(）两个方法；
接着来看Stub这个对象，它是IServerServiceInfo的静态内部类，继承了Binder同时实现了IServerServiceInfo。这意味着Stub可以通过Binder Driver进行进程间传递，同时又具备了IPC所需要的接口，实际我们在Service中asBinder()返回的就是这个对象；
Proxy对象，这又是一个代理对象，不过代理的是BinderProxy。这个对象存在的意思就是代理BinderProxy，将Client的操作转化成BinderProxy去跟Server通信。
Proxy 和 Stub 的区别在于，Stud本身就是一个Binder对象，可以直接被Binder Driver传递，而Proxy只是代表Service提供的IPC接口，实际使用内部的被代理的mRemote来实现IPC。

Stub

关于Stub再来看几点：

DESCRIPTOR : 这是用来唯一表示Stub的，当Stub被实例化时会通过DESCRIPTOR来保存owner对象，也就是Stub所代表的IInterface，同时在queryLocalInterface如果是在同一进程查询的话就是返回的Stub；
TRANSACTION_getServerInfo 、 TRANSACTION_setServerInfo ：这两个用来标识Client操作的接口方法。
asInterface : 这个方法就是将Binder，转换成Client需要的接口对象，如果Binder Driver返回的是一个BinderProxy对象，则创建一个Proxy返回给Client。
onTransact : 这个方法跟下面的Proxy对象一同分析。

Proxy

mRemote : 这是一个BinderProxy对象，由Binder Driver传递而来。Proxy的IPC都是通过mRemote来实现的；
这里我们还看到的了我们定义的接口方法，这些方法都是提供给Client使用的，用于跟Server通信；
mRemote的transact() : 在Binder Driver的帮助下，最终会调用到Stub的onTransact()中。

onTransact()

以getServerInfo()为例来分析一下onTransact传递过程。首先我们在Proxy的实现是这样的

@Override public jxx.com.server.aidl.ServerInfo getServerInfo() throws android.os.RemoteException
    {
        android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
        android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
        jxx.com.server.aidl.ServerInfo _result;
        try {
            _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(IServerServiceInfo.Stub.TRANSACTION_getServerInfo, _data, _reply, 0);
            _reply.readException();
            if ((0!=_reply.readInt())) {
                _result = jxx.com.server.aidl.ServerInfo.CREATOR.createFromParcel(_reply);
            }
            else {
                _result = null;
            }
        }
        finally {
            _reply.recycle();
            _data.recycle();
        }
        return _result;
    }
复制代码

_data 、 _reply 分别用于Client向Server传递参数和Server向Client返回结果，这2个内的参数都是要序列化的，毕竟IPC；
通过mRemote.transact开始调用Server的方法；
通过_reply读取Server返回的数据，并反序列化结果，将之返回；

从上面的分析可以知道，这里的mRemote其实是一个BinderProxy对象，我们去看一下这个方法

/**
     * Default implementation rewinds the parcels and calls onTransact.  On
     * the remote side, transact calls into the binder to do the IPC.
     */
    public final boolean transact(int code, @NonNull Parcel data, @Nullable Parcel reply,
            int flags) throws RemoteException {
        if (false) Log.v("Binder", "Transact: " + code + " to " + this);

        if (data != null) {
            data.setDataPosition(0);
        }
        boolean r = onTransact(code, data, reply, flags);
        if (reply != null) {
            reply.setDataPosition(0);
        }
        return r;
    }
复制代码

最终调用的是Binder内的onTransact()，也就是Stub的onTransact(),我们来看一下

@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_getServerInfo:
                {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    jxx.com.server.aidl.ServerInfo _result = this.getServerInfo();
                    reply.writeNoException();
                    if ((_result!=null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    }
                    else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_setServerInfo:
                {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    jxx.com.server.aidl.ServerInfo _arg0;
                    if ((0!=data.readInt())) {
                        _arg0 = jxx.com.server.aidl.ServerInfo.CREATOR.createFromParcel(data);
                    }
                    else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    this.setServerInfo(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    if ((_arg0!=null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _arg0.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    }
                    else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
                default:
                {
                    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
                }
            }
复制代码

在内部可以看到case TRANSACTION_getServerInfo 下的操作其实也是很简单，就是把Client需要的结果通过reply传递回Client

总结

通过上面的代码分析，AIDL我们可以快速实现IPC，我们来总结一下：

Server需要定义提供给Client的接口，也即实现IInterface，同时还要提供一个Binder用来供Binder Driver找到Server，通过DESCRIPTOR确定；
Client在跟Server通信之前需要获得一个Binder或者BinderProxy对象，通过Binder Driver跟Server建立联系；
Binder Driver在通信过程中自动转换了BinderProxy 和 Binder；

通过这个例子的分析，其实系统的AMS管理各种系统服务也是同样的套路，通过2个Binder建立通信。

还有一点需要注意： Binder或者BinderProxy都是运行在他们自己的Binder池中的，也就是直接通过Binder通信的话，需要注意线程切换

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持码农网

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