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Android中的Binder詳解

阿新 • • 發佈：2019-01-23

Binder簡介

由於Binder在Android的資訊傳輸中佔有比較重要的作用，所以把對Binder的分析單獨出一篇文章來記錄一下。

  1. 什麼是Binder

    Binder,翻譯為粘合劑，在Android程序間通訊相關的知識中經常出現。一般來說對Binder的解釋通常有以下幾種：

    • Binder是Android中的一個類，實現了IBinder介面。
    • Binder是Android獨有的一種跨程序通訊方式
    • Binder是一種虛擬的物理裝置，可以用來連通客戶端與服務端

    借用大神 Carson_Ho的一張圖來表示的話是下面這樣的：

    這裡寫圖片描述

    結合上圖，大家應該可以對Binder有了一個較為清晰的定義了。

  2. Binder的使用場景

    Binder主要用在Service，包括AIDL和Messenger，其中普通Service中的Binder不涉及程序間的通訊，所以較為簡單。Messenger的底層實現是AIDL，所以分析AIDL中的Binder就能夠幫助我們理解Binder的工作原理了。

Binder結構分析

  1. AIDL和Binder的關係

    寫完AIDL檔案之後，系統會在Build時生成一個繼承IInterface介面的java檔案。這個檔名和對應的AIDL檔名相同。在這個檔案中，有一個內部類Stub，這個類就是Binder。

    所以可以認為AIDL是為了幫助系統生成對應的Binder檔案。

  2. 生成Binder的AIDL檔案

    接下來我們寫一個AIDL檔案，AIDL的檔案內容在下面的程式碼區域，如果想了解AIDL的整個流程，可以參考這篇文章

    // 檔名是：Book.aidl
package com.wscq.aidltest.aidl;

//aidl中用到了實現了序列化的類Book，所以這裡需要申明一下
parcelable Book;
    // 檔名是：IBookManager.aidl
package com.wscq.aidltest.aidl;
import com.wscq.aidltest.aidl.Book;
import com.wscq.aidltest.aidl.IOnNewBookArrivedListener;

interface IBookManager {
   List<Book> getBookList();
   void
     
     addBook(in Book book);
}

    然後在java目錄下需要有一個實現了Parcelable介面的Book.java類

    public class Book implements Parcelable {
   public int bookId;
   public String bookName;

   public Book(int bookId, String bookName) {
       this.bookId = bookId;
       this.bookName = bookName;
   }
//省略get、set、Parcelable和toString方法
}

    上述檔案寫完以後，在AndroidStudio中會立即生成對應的Binder檔案，位置在工程目錄下/build/generated/source/aidl/debug/中。具體的路徑如圖所示：

    這裡寫圖片描述

    如果沒有可以build一下，報錯的話需要再檢查一遍aidl是否書寫正確或者放置的路徑是否正確。在AndroidStudio中，正確的目錄結構如下：

    這裡寫圖片描述

  3. Binder的總體結構

    在獲取到對應的Binder檔案後，我們先來看一下Binder的整體結構：

    public interface IBookManager extends IInterface {
//宣告內部類Stub，這個就是一個Binder類。
   public static abstract class Stub extends Binder implements IBookManager {
    //Binder的唯一標識，一般用當前Binder的類名錶示
       private static final String DESCRIPTOR = "com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager";

       //...

       //客戶端的代理類Proxy
       private static class Proxy implements IBookManager {
           //...
       }
    //這兩個整型的ID用於標識在跨程序呼叫中。客戶端到底呼叫的是哪個方法
       static final int TRANSACTION_getBookList = (FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
       static final int TRANSACTION_addBook = (FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
   }
//宣告兩個方法，也就是IBookManager.aidl中的方法
   public List<Book> getBookList() throws RemoteException;
   public void addBook(Book book) throws RemoteException;
}

    這個類繼承了IInterface介面，同時這個類也是一個介面。這個介面申明瞭兩個方法，也就是IBookManager.aidl中的方法。然後聲明瞭一個內部類Stub。這個Stub就是一個Binder類。在Stub內部還有個代理類Proxy，在跨程序通訊中個，它會是客戶端的代理方法。

  4. Binder內方法詳細分析

    1. 首先看看Stub中的各個方法

      除去構造方法以外，Stub中的方法還有asBinder()、asInterface()和onTransact方法。在這三個方法之外，還有上文提到過的，兩個靜態ID，用來標識客戶端呼叫的方法。

      其中asBinder()方法相當於一個get方法，用來返回當前的Binder物件，這個程式碼比較簡單，我們略過。

      接下來我們看一下onTransact()方法，這個方法執行在服務端，會通過code來分發具體要執行的方法。方法引數中的各個值代表的意義可以看下面註釋：

      /**
* 執行在服務端中的Binder執行緒池中,當客戶端發起跨程序請求時,
* 遠端請求會通過系統底層封裝後交由此方法處理
*
* @param code  通過此code可以確定客戶端所請求的目標方法是什麼
* @param data  目標方法中所需要的引數
* @param reply 目標方法執行完後,向reply中寫入返回值(若有)
* @param flags 啟動方式，這裡並沒有使用
* @return false 表示請求失敗, true表示請求成功
* @throws android.os.RemoteException
*/
@Override
public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
  //根據code來分發，執行對應的方法
  switch (code) {
        //...
          return true;
      }
  }
  return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

      然後我們看下asInterface()方法：

      public static com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
  if ((obj == null)) {
      return null;
  }
  android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
  if (((iin != null) && (iin instanceof com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager))) {
      return ((com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager) iin);
  }
  return new com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
}

      這個方法會判斷當前服務端和客戶端是否處於同一程序中。如果處於同一個程序中，會返回同一個Stub物件本身，如果處於不同的程序會返回封裝後的客戶端代理類Stub.proxy。這個方法會在客戶端呼叫，用來獲取一個IBookManager物件。

    2. 然後看看客戶端代理Stub.Proxy中的方法

      這裡主要的方法就是addBook和getBookList方法，其實這兩個方法還是有部分相似之處的，這裡先分析getBookList方法

      public java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException {
  //客戶端的引數合計，也就是Stub中onTransact的data引數
  android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
  //輸出型物件，也就是Stub中onTransaction的reply引數
  android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
  //返回值物件
  java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> _result;
  try {
      //寫入引數到_data中
      _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
      //發起遠端請求,當前執行緒會暫時掛起
      mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
      //獲取服務端返回資訊
      _reply.readException();
      //從_reply中讀取資訊,構造_result
      _result = _reply.createTypedArrayList(com.wscq.aidltest.aidl.Book.CREATOR);
  } finally {
      _reply.recycle();
      _data.recycle();
  }
  //最後返回_result
  return _result;
}

      概括的來說，當客戶端調動此方法時，會建立服務端的引數_data和接受返回的_reply以及返回值物件_result，然後把引數資訊寫入_data中。這裡開始呼叫transact方法發起遠端請求，同時當前執行緒掛起，當Stub的onTransact執行完後，再次回到當前方法，從_reply中取值，構造_result，然後返回_result。

      addBook方法的過程和上述幾乎一致，大家可以在最後面的完整程式碼中對照檢視。

    3. 最後看IBookManager中的方法

      除去上面的兩個內部類以外，剩餘的程式碼就只有兩個抽象的介面了，也就是IBookManager.aidl中定義的介面方法。這兩方法沒啥說的，主要用來被Stub和Stub.Proxy來繼承或實現的。

  5. 上述Binder的完整程式碼

    這裡附上完整的Binder物件，方便大家進行一些整體的研究：

    public interface IBookManager extends android.os.IInterface {
   /**
    * Local-side IPC implementation stub class.
    */
   public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager {
       //Binder的唯一標識，一般用當前列名錶示
       private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager";

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

       /**
        * 用於將服務端的Binder物件轉換成客戶端所需的AIDL介面型別的物件，這個轉換過程是區分程序的，
        * 如果客戶單服務端處於同一程序，此方法返回服務端的Stub，否則返回的是系統封裝後的Stub.proxy物件
        *
        * @param obj 服務端的Binder物件
        * @return 客戶端所需的AIDL介面物件
        */
       public static com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
           if ((obj == null)) {
               return null;
           }
           android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
           if (((iin != null) && (iin instanceof com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager))) {
               return ((com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager) iin);
           }
           return new com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
       }

       /**
        * 用於返回當前的Binder物件
        *
        * @return 當前binder物件
        */
       @Override
       public android.os.IBinder asBinder() {
           return this;
       }

       /**
        * 執行在服務端中的Binder執行緒池中,當客戶端發起跨程序請求時,
        * 遠端請求會通過系統底層封裝後交由此方法處理
        *
        * @param code  通過此code可以確定客戶端所請求的目標方法是什麼
        * @param data  包含目標方法所需要的引數
        * @param reply 目標方法執行完後,回想reply中寫入返回值(若有)
        * @param flags
        * @return false表示請求失敗, true表示請求成功
        * @throws android.os.RemoteException
        */
       @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_getBookList: {
                   data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                   java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> _result = this.getBookList();
                   reply.writeNoException();
                   reply.writeTypedList(_result);
                   return true;
               }
               case TRANSACTION_addBook: {
                   data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                   com.wscq.aidltest.aidl.Book _arg0;
                   if ((0 != data.readInt())) {
                       _arg0 = com.wscq.aidltest.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
                   } else {
                       _arg0 = null;
                   }
                   this.addBook(_arg0);
                   reply.writeNoException();
                   return true;
               }
           }
           return super.onTransact(code, data, reply, flags);
       }

       private static class Proxy implements com.wscq.aidltest.aidl.IBookManager {
           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;
           }

           /**
            * @return 返回_reply中的資料
            * @throws android.os.RemoteException
            */
           @Override
           public java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException {
               //客戶端的引數合計，也就是Stub中onTransact的data引數
               android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
               //輸出型物件，也就是Stub中onTransaction的reply引數
               android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
               //返回值物件
               java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> _result;
               try {
                   //寫入引數到_data中
                   _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                   //發起遠端請求,當前執行緒會暫時掛起
                   mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
                   //獲取服務端返回資訊
                   _reply.readException();
                   //從_reply中讀取資訊
                   _result = _reply.createTypedArrayList(com.wscq.aidltest.aidl.Book.CREATOR);
               } finally {
                   _reply.recycle();
                   _data.recycle();
               }
               return _result;
           }

           /**
            * 和上面的方法類似,不過由於沒有返回值,所以不需要從_reply中取出返回值
            *
            * @param book 要新增的書籍資訊
            * @throws android.os.RemoteException
            */
           @Override
           public void addBook(com.wscq.aidltest.aidl.Book book) 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 ((book != null)) {
                       _data.writeInt(1);
                       book.writeToParcel(_data, 0);
                   } else {
                       _data.writeInt(0);
                   }
                   mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);
                   _reply.readException();
               } finally {
                   _reply.recycle();
                   _data.recycle();
               }
           }
       }

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

   public java.util.List<com.wscq.aidltest.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;

   public void addBook(com.wscq.aidltest.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;
}

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