IPC机制——AIDL的简单梳理

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在了解AIDL之前，我们要对Binder有简单了解。

Binder

Binder是android的一个类，实现了IBinder接口。Binder主要用在Service中，包括AIDL和Messenger。Messenger底层是AIDL。

  • IPC角度
    Binder是Android中一种跨进程的通信方式，还可以理解为一种虚拟的物理设备，设备驱动为/dev/binder，在Linux中没有这种通信方式。

  • AndroidFramework角度
    Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager...）和相应ManagerService的桥梁。

  • Android应用层
    Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService时，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端可以获取服务端提供的服务或数据。服务包括普通服务和基于AIDL((Android Interface Definition Language)的服务。

Binder意外死亡后（服务端进程意外停止）重新连接服务方法

  • 1）给Binder设置DeathRecipient监听

    Binder提供了两个配对方法，linkToDeath和unlinkToDeath，linkToDeath为Binder设置一个死亡代理，Binder死亡时，我们收到通知。（isBinderAlive判断是否死亡）

    Binder死亡时，系统会回调binderDied()方法，我们可以移除之前绑定的代理并重新绑定远程服务。

  • 2）在onServiceDisconnected中重连远程服务

两种方法区别：

  • onServiceDisconnected在客户端UI线程中被回调
  • binderDied方法中不能访问UI

服务端——创建AIDL接口

AIDL文件支持的数据类型
  • 基本数据类型（除short，因为序列化不支持short类型）
  • String、CharSequence
  • ArrayList，里面元素必须能够被AIDL支持
  • HashMap，里面元素必须能够被AIDL支持
  • Parcelable：所有实现了Parcelable接口的对象
  • AIDL：AIDL接口本身也可在AIDL文件中使用

PS：

  • AIDL除基本数据类型，其他类型参数必须标上方向
    • in：输入型
    • out：输出型
    • inout：输入输出型
  • AIDL接口中只支持方法，不支持声明静态常量！区别于传统接口
  • 自定义parcelable对象和AIDL对象必须显示import
  • AIDL文件用到了自定义parcelable对象，必须新建一个和他同名的AIDL，在其中该声明他为parcelable类型

IBookManager .aidl

package com.emma.www.myapplication;
import com.emma.www.myapplication.Book;

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

Book.java

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

    public Book(Parcel in) {
        bookId = in.readInt();
        bookName = in.readString();
    }

    public int getBookId() {
        return bookId;
    }

    public void setBookId(int bookId) {
        this.bookId = bookId;
    }

    public String getBookName() {
        return bookName;
    }

    public void setBookName(String bookName) {
        this.bookName = bookName;
    }

    public Book(int bookId, String bookName) {

        this.bookId = bookId;
        this.bookName = bookName;
    }

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }

    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeInt(bookId);
        dest.writeString(bookName);
    }

    public static final Parcelable.Creator<Book> CREATOR = new Creator<Book>() {
        @Override
        public Book createFromParcel(Parcel source) {
            return new Book(source);
        }

        @Override
        public Book[] newArray(int size) {
            return new Book[size];
        }
    };
}

Book.aidl

package com.emma.www.myapplication;
parcelable Book;

服务端——实现service

Android SDK工具生成一个.java接口文件用你的.aidl文件命名生成的接口包含一个名字为Stub的子类，这是一个它父类的抽象实现，并且声明了.aidl中所有的方法。
　　
Stub也定义了一些辅助的方法，最显著的就是asInterface()，它是用来接收一个IBinder（通常IBinder传递给客户端的onServiceConnected()回调方法）并且返回一个Stub接口的实例 。

// IService .aidl

interface IService {
    String hello(String name); 
}

继承Service并且实现onBind()方法返回一个实现生成的Stub类

// AIDLService .java

public class AIDLService extends Service {

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

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // Return the interface
        return new IService.Stub() {
            @Override
            public String hello(String name) throws RemoteException {
                // TODO Auto-generated method stub
                return "hello"+name;
            }
        };
    }

客户端实现

public class MainActivity extends Activity {

    IService RemoteService; //监听服务
    private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Log.i("mConnection", service + "");
            RemoteService = IService.Stub.asInterface(service);

            try {
                String s = RemoteService.hello("finch");
                Toast.makeText(MainActivity.this, s, Toast.LENGTH_LONG).show();
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            // TODO Auto-generated method stub

        }

    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        initService();
    }

    //连接服务
    private void initService() {
        Intent i = new Intent();
        i.setAction("android.intent.action.AIDLService");
        boolean ret = bindService(i, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    //断开服务
    private void releaseService() {
        unbindService(mConnection);
        mConnection = null;
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        releaseService();
    }
}
  • 客户端
    远程方法比较耗时会导致客户端线程阻塞，所以避免在客户端UI线程中访问远程方法。（onServiceConnected和onServiceDisconnected都运行在UI线程中，所以也不可以直接调用服务端耗时操作。）
  • 服务端
    服务端本身运行在服务端的Binder线程池中，所以服务端本身就可以执行大量耗时操作，不要在服务端重开线程执行异步任务。

RemoteCallbackList

系统专门提供用于删除跨进程listener的接口，是一个泛型，支持管理任意的AIDL接口。

public class RemoteCallbackList<E extends IInterface>

  • 工作原理
    内部有一个Map结构用来保存所有的AIDL回调（key:Ibinder，value:Callback)Callback中封装了真正的远程listener，客户端注册listener时，将listener信息存入mCallbacks.

  • 功能

    • 多次跨进程传输客户端的同一个对象会在服务端生成不同对象，但这些对象底层的Binder对象是同一个。客户端解注册时，遍历服务端所有listener，找到将其删掉。

  • 客户端进程终止后，可以自动移除客户端注册的listener

  • 内部实现了线程同步，注册和解注册时，不需要做额外的线程同步工作。

  • 遍历RemoteCallbackList

RemoteCallbackList不是一个List

mListenerList.beginBroadcast()和mListenerList.finishBroadcast必须配对使用

权限验证

  • 在onBind中进行验证，失败返回null
    permission验证

每个权限通过 protectionLevel 来标识保护级别:

  • normal ： 低风险权限，申请就可以使用，安装时不需要用户确认

  • dangerous：高风险权限，安装时需要用户的确认才可使用

  • signature：只有当申请权限的应用程序的数字签名与声明此权限的应用程序的数字签名相同时（如果是申请系统权限，则需要与系统签名相同）才能将权限授给它

  • signatureOrSystem：签名相同，或者申请权限的应用为系统应用

    AndroidManifest中声明权限

    Service的onBind中验证

内部应用绑定服务进行声明权限即可~

   <uses-permission 
        android:name="com.emma.www.myapplication.permission.ACCESS_BOOK_SERVICE"/>

  • 通过服务端的onTransact方法中验证，失败返回false

AIDL oneway

oneway 主要有两个特性：异步调用和串行化处理。
异步调用指应用向 binder 驱动发送数据后不需要挂起线程等待 binder 驱动的回复，而是直接结束。像一些系统服务调用应用进程的时候就会使用 oneway，比如 AMS 调用应用进程启动 Activity，这样就算应用进程中做了耗时的任务，也不会阻塞系统服务的运行。

binder 协议

非oneway

如果是 oneway 的话，客户端就不需要挂起线程等待：


涉及到的 binder 命令也有规律，由外部发送给 binder 驱动的都是 BC_ 开头，由 binder 驱动发往外部的都是 BR_开头。

怎么理解客户端线程挂起等待呢？有没有实际占用 CPU 的调度？

这里的挂起相当于 Thread 的 sleep，是真正的"休眠"，底层调用的是 waiteventinterruptible() Linux 系统函数。

waiteventinterruptible函数

Handle 中最关键的地方就是 Looper 的阻塞与唤醒，阻塞是调用了 nativePollOnce() 方法，当时对它的底层实现感兴趣，就去了解了一下，也学习到 Linux 用来实现阻塞/唤醒的 select、poll 和 epoll 机制。

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