Binder原理

IPC机制:Inter-Process Communication,进程间通信
RPC: Remote Procedure Call—远程过程调用,它是一种通过协议从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在,如TCP或UDP,为通信程序之间携带信息数据。


android.os.IInterface接口,一个方法: public IBinder asBinder();

IBinder接口,方法queryLocalInterface

Binder类实现IBinder接口,stub继承Binder类,

interface IMyService extends IInterface{}
//关系
abstract class Stub extends Binder implements IMyService 

1.生成aidl文件后
2.抽象类stub,服务端用的继承并写真正的处理逻辑
2.proxy 构造函数要传入IBinder对象作为remote
3.asinterface静态方法,如果客户端和服务端位于同一进程,那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身,否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。

服务端:

public class MyService extends Service  {  
   
    //这里实现了aidl中的抽象函数  
    private final IMyService.Stub mBinder = new IMyService.Stub() {  
 
        @Override  
        public List<Student> getStudent() throws RemoteException {  
           。。。
        }  
  
        @Override  
        public void addStudent(Student student) throws RemoteException {  
            。。。
        }  
  
        public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)  
                throws RemoteException {  
            //在这里可以做权限认证,return false意味着客户端的调用就会失败,比如下面,只允许包名为com.example.test的客户端通过,  
            //其他apk将无法完成调用过程  
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);  
        }  
    };  

    @Override  
    public IBinder onBind(Intent intent)  {  
        Log.d(TAG, String.format("on bind,intent = %s", intent.toString()));  
        displayNotificationMessage("服务已启动");  
        return mBinder;  
    }  
 
}

客户端想拿服务端的binder通过service。

ServiceConnection mServiceConnection =...
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service)  {  
        //通过服务端onBind方法返回的binder对象得到IMyService的实例,得到实例就可以调用它的方法了  
        mIMyService = IMyService.Stub.asInterface(service); 
    }  




附录:

直观来说, Binder是Android中的一一个类,它实现了IBinder接口。从IPC角度来说,Binder是Android中的一-种跨进程通信方式,Binder 还可以理解为一~种虚拟的物理设备,它的设备驱动是/dev/binder,该通信方式在Linux中没有:从Android Framework角度来说,Binder是ServiceManager连接各种Manager ( ActivityManager、WindowManager, 等等)和相应ManagerService的桥梁;从Android应用层来说,Binder 是客户端和服务端进行通信的媒介,当bindService的时候,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,客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据,这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务。
Android开发中,Binder主要用在Service中,包括AIDL和Messenger,其中普通Service中的Binder不涉及进程间通信,所以较为简单,无法触及Binder的核心,而Messenger的底层其实是AIDL,所以这里选择用AIDL来分析Binder的工作机制。为了分析Binder的工作机制,我们需要新建一一个AIDL示例,SDK会自动为我们生产AIDL所对应的Binder类,然后我们就可以分析Binder的工作过程。



asInterface方法:

用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象,这种转换过程是区分进程的,如果客户端和服务端位于同一进程,那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身,否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。

as Binder方法:

此方法用于返回当前Binder对象。

onTransact方法:

这个方法运行在服务端中的Binder线程池中,当客户端发起跨进程请求时,远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。该方法的原型为public Boolean onTransact (intcode, android.os. Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)。服务端通过code可以确定客户端所请求的目标方法是什么,接着从data中取出目标方法所需的参数(如果目标方法有参数的话),然后执行目标方法。当目标方法执行完毕后,就向reply中写入返回值(如果目标方法有返回值的话),onTransact 方法的执行过程就是这样的。需要注意的是, 如果此方法返回false, 那么客户端的请求会失败,因此我们可以利用这个特性来做权限验证,毕竟我们也不希望随便一一个进程都能远程调用我们的服务。

客户端Proxy#getBookList

这个方法运行在客户端,当客户端远程调用此方法时,它的内部实现是这样的:首先创建该方法所需要的输入型Parcel对象_ data、 输出型Parcel对象reply 和返回值对象List;然后把该方法的参数信息写入_ data 中(如果有参数的话);接着调用transact 方法来发起RPC (远程过程调用)请求,同时当前线程挂起;然后服务端的onTransact方法会被调用,直到RPC过程返回后,当前线程继续执行,并从_ reply 中取出RPC过程的返回结果;最后返回_ reply 中的数据。

客户端Proxy#addBook

这个方法运行在客户端,它的执行过程和getBookList是一样的, addBook没有返回值,所以它不需要从_reply 中取出返回值。

备注:

通过上面的分析,读者应该已经了解了Binder的工作机制, 但是有两点还是需要额外说明一下:首先,当客户端发起远程请求时, 由于当前线程会被挂起直至服务端进程返回数据,所以如果一个 远程方法是很耗时的,那么不能在∪I线程中发起此远程请求; 其次,由于服务端的Binder方法运行在Binder的线程池中,所以Binder 方法不管是否耗时都应该采用同步的方式去实现,因为它已经运行在一一个线程中了

Binder工作机制


死亡代理:
接下来,我们介绍Binder的两个很重要的方法linkToDeath和unlinkToDeath。我们知道,Binder 运行在服务端进程,如果服务端进程由于某种原因异常终止,这个时候我们到服务端的Binder连接断裂(称之为Binder死亡),会导致我们的远程调用失败。 更为关键的是, 如果我们不知道Binder连接已经断裂,那么客户端的功能就会受到影响。为了解决这个问题,Binder中提供了两个配对的方法linkToDeath和unlinkToDeath,通过linkToDeath我们可以给Binder设置-一个死亡代理,当Binder死亡时,我们就会收到通知,这个时候我们就可以重新发起连接请求从而恢复连接。


Messenger 注意不是message

Messenger可以翻译为信使,顾名思义,通过它可以在不同进程中传递Message对象,在Message中放入我们需要传递的数据,就可以轻松地实现数据的进程间传递了.Messenger是一种轻量级的IPC方案,它的底层实现是AIDL, 为什么这么说呢,我们大致看一下Messenger这个类的构造方法就明白了。下面是Messenger的两个构造方法,从构造方法的实现.上我们可以明显看出AIDL的痕迹,不管是IMessenger还是Stub.asInterface, 这种使用方法都表明它的底层是AIDL。

  public Messenger (Handler target)
  mTarget = target.getIMessenger () ;
  public Messenger (IBinder target){
  mTarget = IMessenger. Stub.asInterface (target) ;

//Handler源码,handler.getIMessenger ()返回的对象
private final class MessengerImpl extends IMessenger.Stub {
        public void send(Message msg) {
            msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();
            Handler.this.sendMessage(msg);
        }
    }

Messenger的使用方法很简单,它对AIDL做了封装,使得我们可以更简便地进行进程间通信。同时,由于它一次处理一个请求,因此在服务端我们不用考虑线程同步的问题,这是因为服务端中不存在并发执行的情形。实现-一个Messenger有如下几个步骤,分为服务端和客户端。

1.服务端进程
首先,我们需要在服务端创建-一个Service来处理客户端的连接请求,同时创建-一个Handler并通过它来创建-一个Messenger 对象,然后在Service 的onBind 中返回这个Messenger对象底层的Binder即可。
2.客户端进程
客户端进程中,首先要绑定服务端的Service, 绑定成功后用服务端返回的IBinder对象创建一个Messenger, 通过这个Messenger 就可以向服务端发送消息了,发消息类型为Message对象。如果需要服务端能够回应客户端,就和服务端一样,我们还需要创建-一个Handler并创建-一个 新的Messenger,并把这个Messenger对象通过Message的replyTo参数传递给服务端,服务端通过这个replyTo参数就可以回应客户端。这听起来可能还是有点抽象,不过看了下面的两个例子,读者肯定就都明白了。首先,我们来看一个简单点的例子,在这个例子中服务端无法回应客户端。

public class MessengerService extends Service{

  //自定义handler
  private static class MessengerHandler extends Handler{
    @Override
    public void handleMessage (Message msg)
      switch  (msg.what) {
        case MyConstants.MSG_ FROM_ CLIENT :
        ...
        break;
      } 
      super .handleMessage (msg) ;
  }
  //创建Messager对象
  private fina1 Messenger mMessenger = new Messenger (new MessengerHandler());

  @Override
  public IBinder onBind (Intent intent ){
    return mMessenger.getBinder( );
  }  
}

客户端:


image.png

回调相关:

1.回调必须是aidl接口。定义在aidl目录里。客户端创建时也用的是响应的stub,如下图:


image.png

2.服务端存放回调必须用RemoteCallbackList:
RemoteCallbackList是系统专门提供的用于删除跨进程listener
的接口。RemoteCallbackList是一个泛型,支持管理任意的AIDL接口,这点从它的声明就可以看出,因为所有的AIDL接口都继承自IInterface 接口,读者还有印象吗?


RemoteCallbackList

通知:
通知

线程相关

到这里,AIDL的基本使用方法已经介绍完了,但是有几点还需要再次说明一下。我们知道, 客户端调用远程服务的方法,被调用的方法运行在服务端的Binder线程池中,同时客户端线程会被挂起,这个时候如果服务端方法执行比较耗时,就会导致客户端线程长时间地阻塞在这里, 而如果这个客户端线程是UI线程的话,就会导致客户端ANR, 这当然不是我们想要看到的。因此,如果我们明确知道某个远程方法是耗时的,那么就要避免在客户端的UI线程中去访问远程方法。 由于客户端的onServiceConnected 和onServiceDisconnected方法都运行在UI线程中,所以也不可以在它们里面直接调用服务端的耗时方法,这点要尤其注意。另外,由于服务端的方法本身就运行在服务端的Binder线程池中,所以服务端方法本身就可以执行大量耗时操作,这个时候切记不要在服务端方法中开线程去进行异步任务,除非你明确知道自己在千什么,否则不建议这么做。





附录aidl文件:

public interface IMyService extends android.os.IInterface {

    //接口方法1
    public java.util.List<Student> getStudent() throws android.os.RemoteException;
    public void addStudent(Student student) throws android.os.RemoteException;
    
    //服务类
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements IMyService {
        
        private static final String DESCRIPTOR = "com.example.hans.testlauncha.IMyService";
       
        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }
        
        @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 {
            //生路拆包、装包
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }
        
        //静态方法
        public static IMyService asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof IMyService))) {
                return ((IMyService) iin);
            }
            return new Proxy(obj);
        }

        
        //客户端用的代理类
        private static class Proxy implements IMyService {
            private android.os.IBinder mRemote;

            Proxy(android.os.IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

            @Override
            public android.os.IBinder asBinder() {
                return mRemote;
            }

            public String getInterfaceDescriptor() {
                return DESCRIPTOR;
            }

            @Override
            public java.util.List<Student> getStudent() throws android.os.RemoteException {
                //省略装包
                return null;
            }

            @Override
            public void addStudent(Student student) throws android.os.RemoteException {
                //省略装包
            }
        }
    }
}
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