IPC的用法的学习一

IPC的用法的学习

这篇文章来小结一下自己学的IPC的知识，包括Messenger和AIDL，然后我在总结一下自己最近学的关于Binder的知识。

在了解IPC前先说明一下什么是进程什么是线程，按照操作系统中的描述，线程是CPU调度的最小单元，同时线程是一种有限的系统资源，而进程一般指一个执行单元，在android指一个应用。一个进程可以包含多个线程，因此进程和线程是包含与被包含的关系，在最简单的情况下，一个进程中可以只有一个线程即主线程，在android中主线程也叫UI线程，在UI线程里面才能操作界面元素。IPC(进程间通信)是主要用于两个进程，有时候我们需要在应用间（即两个进程间）交换数据，这时候就需要IPC。实现进程间通信有很多方式，我这里就只介绍Messenger和AIDL，至于其它的方式我就不介绍了。

Messenger

Messenger就是对Binder做了一个简单的封装，我们在做一些简单的跨进程通信的时候可以使用Messenger，比AILDL简单。首先看一下构造方法

Messenger(Handler target);

//用一个Handler创造一个Messenger实例，当有一个新的Message发送到这个Messenger的时候，这个Messenger就回调用它的handler.sendMessage(),这个时候这个Message就会被这个Handler所处理。里面具体的怎么跨进程的就留到总结Binder的时候再细说，这里就需要理解到这个时候就会调用远程进程的那个Handler。

Messenger(IBinder target);
//用一个IBinder对象来构建一个Messenger实例，这个Messnegr就会关联到这个IBinder对象的Handler，向这个Messenger发送 Message的时候就会让对应的Handler来处理，这个主要用来在客户端构造服务端的Messenger对象时调用。

下面来个简单的例子：
上代码：

//服务端
public class MessengerService extends Service {
    public static final int  SAY_HELLO =1;
    class MessengerHandler  extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what){
                case SAY_HELLO:
                    Bundle data = msg.getData();
                    String str = data.getString("data");
                    Log.e("TAG","MessengerService Received say_hello: "+str);

                    break;
            }
        }
    }
    private Messenger mMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO: Return the communication channel to the service.
        return mMessenger.getBinder();
    }
    
}
//客户端
 private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mMessenger = new Messenger(service);
        Message msg = Message.obtain(null,MessengerService.SAY_HELLO);
        Bundle data = new Bundle();
        data.putString("data","Hello from Client");
        msg.setData(data);
        try {
            mMessenger.send(msg);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        mBond = true;
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        mBond = false;
    }
};
看一下服务端的打印

ipc_1.png

上面只是客户端向服务端传递数据，那么服务端向客户端传递数据的原理是一样的，首先需要创建一个客户端的Messenger的实例，然后丢给发送到服务端的Message的replyTo字段，服务端去的这个字端就是拿到了客户端的Messenger，就可以向客户端发送数据了。下面看一下更改后的代码：

//客户端
class ClientHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        switch (msg.what){
            case 1:
                Bundle data = msg.getData();
                String str = data.getString("data");
                Log.e("TAG","客户端已经收到服务端的信息"+str);
            break;
        }
    }
}
private Messenger mClient = new Messenger(new ClientHandler());
private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mMessenger = new Messenger(service);
        Message msg = Message.obtain(null,MessengerService.SAY_HELLO);
        Bundle data = new Bundle();
        data.putString("data","Hello from Client");
        msg.setData(data);
        msg.replyTo = mClient;
        try {
            mMessenger.send(msg);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        mBond = true;
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        mBond = false;
    }
};
//服务端的代码
public class MessengerService extends Service {
public static final int  SAY_HELLO =1;
class MessengerHandler  extends Handler{
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        switch (msg.what){
            case SAY_HELLO:
                Bundle data = msg.getData();
                String str = data.getString("data");
                Log.e("TAG","MessengerService Received say_hello: "+str);

                Messenger mClient = msg.replyTo;
                Message mMsgClient = new Message();
                mMsgClient.what = 1;
                Bundle bun = new Bundle();
                bun.putString("data","服务端已经收到你的消息，稍后会回复你的....");
                mMsgClient.setData(bun);
                try {
                    mClient.send(mMsgClient);
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                break;
        }
    }
}
private Messenger mMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());

@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
    // TODO: Return the communication channel to the service.
    return mMessenger.getBinder();
}

}

ipc_2.png

AIDL（Android 接口定义语言）

定义 AIDL 接口
当每次新建一个aidl文件时，Android SDK 工具都会生成一个基于该 .aidl 文件的 IBinder 接口，并将其保存在项目的 gen/ 目录中。服务必须视情况实现 IBinder 接口。然后客户端应用便可绑定到该服务，并调用 IBinder 中的方法来执行 IPC。一般创建一个aidl服务执行下面的步骤：
1.创建 .aidl 文件
2.实现接口
Android SDK 工具基于您的 .aidl 文件，使用 Java 编程语言生成一个接口。此接口具有一个名为 Stub 的内部抽象类，用于扩展 Binder 类并实现 AIDL 接口中的方法。您必须扩展 Stub 类并实现方法。

3.向客户端公开该接口
实现 Service 并重写 onBind() 以返回 Stub 类的实现。

上代码：

//新建AIDL文件
// First.aidl
package com.hq.demo.aidltest;

// Declare any non-default types here with import statements

interface First {
    /**
     * 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);

    String getStringFromClient(in String str);
}

//服务端的代码，实现其Stub类
public class FirstAidlService extends Service {
private FirstBinder mBinder;
@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate();
    mBinder = new FirstBinder();
}

public FirstAidlService() {
}

@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
    // TODO: Return the communication channel to the service.
    return mBinder;
}


class FirstBinder extends First.Stub{

    @Override
    public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {

    }

    @Override
    public String getStringFromClient(String str) throws RemoteException {
        return "String from Server    "+str ;
    }
}
}

 //客户端绑定服务时需要的ServiceConnection
 private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mBinder = First.Stub.asInterface(service);//获得服务端的Binder对象，并将其转换成为First类，此时客户端就可以调用服务端的代码了，实现跨进程访问
        mBond = true;
        try {
            String str = mBinder.getStringFromClient("Client to Server");
            Log.e("TAG","Client : "+str);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        mBond = false;
    }
};

看下日志：

ipc_aidl_4.png

客户端和服务端实现了跨进程调用，这是最简单的跨进程调用，我们客户端只是向服务端传递了一个字符串，并且服务端返回了一个字符串，下面就了解一下AIDL跨进程调用能够传递哪些数据。

通过 IPC 传递对象

默认情况下，AIDL 支持下列数据类型：
Java 编程语言中的所有原语类型（如 int、long、char、boolean 等等），String,CharSequence
List
List 中的所有元素都必须是以上列表中支持的数据类型、其他 AIDL 生成的接口或您声明的可打包类型。可选择将 List 用作“通用”类（例如，List<String>）。

另一端实际接收的具体类始终是 ArrayList，但生成的方法使用的是 List 接口。
Map
Map 中的所有元素都必须是以上列表中支持的数据类型、其他 AIDL 生成的接口或您声明的可打包类型。不支持通用 Map（如 Map<String,Integer> 形式的 Map）。另一端实际接收的具体类始终是 HashMap，但生成的方法使用的是 Map 接口。

上面是基本的类型，通过 IPC 接口把某个类从一个进程发送到另一个进程是可以实现的。不过，您必须确保该类的代码对 IPC 通道的另一端可用，并且该类必须支持 Parcelable 接口。因为是跨进程这个对象在两个进程中的包名都必须是一样的，因为在不同的进程，就是不同的对象，程序需要把另一个进程传递过来的对象，实例化为本进程的可识别的对象。把需要传递的对象实现Parcelable接口，并且要定义成.aidl接口的形式，在写aidl文件的时候必须为每个附加类型加入一个import语句，即使这些类型与你定义的aidl的接口在同一个包中。还有一点就是在写aidl方法时，如果方法的参数类型时非源语，那么就必须要加上指示数据走向的方向标记，可以是in，out，inout，原语默认是in，不能是其它方向

注意：您应该将方向限定为真正需要的方向，因为编组参数的开销极大。

上代码：

// First.aidl
package com.hq.demo.aidltest;
import com.hq.demo.aidltest.Book;   
interface First {
    /**
     * 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);

    String getStringFromClient(String str);
    Book addBook(in Book book);
    List<Book> getBookList();
}

//服务端
public class FirstAidlService extends Service {
    private FirstBinder mBinder;
    //因为通过Binder类调用服务端的方法，改方法会执行在Binder线程池里面，不是
    //主线程，所以需要关注线程间的同步问题。而CopyOnWriteArrayList已经帮我
    //们实现了线程同步的问题。
    private CopyOnWriteArrayList<Book> mData;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();

        mData = new CopyOnWriteArrayList<>();
        Book b1 = new Book();
        b1.setmBookName("book1");
        b1.setmPrice(1.0f);
        Book b2 = new Book();
        b2.setmBookName("book2");
        b2.setmPrice(2.0f);
        mData.add(b1);
        mData.add(b2);
        mBinder = new FirstBinder();
    }

    public FirstAidlService() {
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO: Return the communication channel to the service.
        return mBinder;
    }

    //实现First.Stub 接口，实现里面的方法，在onBind()里面返回相应的Binder类，
    class FirstBinder extends First.Stub{
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {
        
        }

        @Override
        public String getStringFromClient(String str) throws RemoteException {
            return "String from Server    "+str ;
        }

        @Override
        public Book addBook(Book book){
            Book book1 = new Book();
            Log.e("TAG","Server addBook from Client Book:"+book);
            book1.setmBookName("ServerBookName");
            book1.setmPrice(10.2f);
            mData.add(book);
            return book1;
        }

        @Override
        public List<Book> getBookList() throws RemoteException {
            return mData;
        }

    }

}
// 客户端代码
private ServiceConnection mConn = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mBinder = First.Stub.asInterface(service);//获得服务端的Binder接口
        mBond = true;
        try {
            String str = mBinder.getStringFromClient("Client to Server");
            Log.e("TAG","Client : "+str);
            Book b = new Book();
            b.setmBookName("Client Book");
            b.setmPrice(9.1f);
            //通过Binder调用服务端的方法
            Book book = mBinder.addBook(b);
            Log.e("TAG", "AIDL Base addBook(): " + book);

            List<Book> books  = mBinder.getBookList();
            Log.e("TAG",books.toString());
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        mBond = false;
    }
}

ipc_aidl_5.png

接下来，简单介绍两个很重要的方法，linkToDeath()和unlinkToDeath();我们知道，Binder运行在服务端的进程中，如果服务端进程由于某种原因异常终止，这个时候如果我们还在调用服务端的方法，这就会导致调用失败，这个时候急需要用到linkToDeath();当Binder死亡的时候我们就会收到相应的通知。

上代码：

 private IBinder.DeathRecipient mRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {
    @Override
    public void binderDied() {
        Log.e("TAG","mRecipient binderDied");
        if(mBinder == null)
            return;
        mBinder.asBinder().unlinkToDeath(mRecipient,0);
        mBinder = null;
       //下面可以做重新绑定的操作
    }
};


 @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mBinder = First.Stub.asInterface(service);
        mBond = true;
        try {
        ........
            service.linkToDeath(mRecipient,0);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

上面就实现了当服务端的进程异常终止时，所要回调的方法，并且可以执行重新绑定服务的操作。

这篇文章就到这吧，太长了，接下来还会继续介绍AIDL和Binder相关的知识点。

最后编辑于：2018.10.30 16:54:09

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