解析Android AIDL的实例与原理

2024-04-02 19:55

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一、概述

简单来说，AIDL 就是定义一个接口，客户端(调用端)通过 bindService 来与远程服务端建立一个连接，在该连接建立时会将返回一个 IBinder 对象，该对象是服务端 Binder 的 BinderProxy。在建立连接时，客户端通过 asInterface 函数将该 BinderProxy 对象包装成本地的 Proxy，并赋值给Proxy类的 mRemote 字段，本地通过 mRemote 即可调用远程方法。

二、创建 .aidl 文件

首先打开 Android Studio，new 一个 AIDL file。具体代码如下：


interface IMyAidlInterface {
    
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);
}

basicTypes 方法事接口自带的，不过可以知道，在 aidl 中只能使用这些基本类型参数：int， long, boolean, float，double, String ；

除了basicTypes 方法之外，我们也可以添加自己的方法。因此，可以删除basicTypes 方法，添加自己的方法。

三、生成 .java 文件

添加完方法之后，选中 .aidl 文件，在弹出的菜单中选择 Synchronize LocalAIDLS... Service.java，就会会自动帮你生成对应的 java 代码。

格式化代码之后，如下所示：


package com.example.databasetest;

public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface {
    
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.databasetest.IMyAidlInterface {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.databasetest.IMyAidlInterface";

        
        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        
        public static com.example.databasetest.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.databasetest.IMyAidlInterface))) {
                return ((com.example.databasetest.IMyAidlInterface) iin);
            }
            return new com.example.databasetest.IMyAidlInterface.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 {
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(DESCRIPTOR);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_basicTypes: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    int _arg0;
                    _arg0 = data.readInt();
                    long _arg1;
                    _arg1 = data.readLong();
                    boolean _arg2;
                    _arg2 = (0 != data.readInt());
                    float _arg3;
                    _arg3 = data.readFloat();
                    double _arg4;
                    _arg4 = data.readDouble();
                    java.lang.String _arg5;
                    _arg5 = data.readString();
                    this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
            }
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

        private static class Proxy implements com.example.databasetest.IMyAidlInterface {
            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 void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    _data.writeInt(anInt);
                    _data.writeLong(aLong);
                    _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
                    _data.writeFloat(aFloat);
                    _data.writeDouble(aDouble);
                    _data.writeString(aString);　　　　　　　　　　　　// 这里是重点，proxy 持有引用，这样就可以进行数据交换，也不会暴露这个对象
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }
        }

        static final int TRANSACTION_basicTypes = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    }

    
    public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException;
}

如果，你需要修改 .aidl 文件，那么修改之后，选择 build -> make project 即可，会重新生成对应的java文件。

对于生成的这个java 类，很多刚接触的人会不理解，这里需要解释下：

IMyAidlInterface ：这个是我们自己定义的一个 servier 接口，也就是将你想要有的功能定义在接口中；
IBinder：定义了与远程对象的交互协议，代表一种跨进程传输的能力，实现这个接口，就能将这个对象进行跨进程传递，但是如果要使用的话，推荐继承其子类 Binder；
Binder：实现了 IBinder 接口，代表的其实就是Binder 本地对象。BinderProxy 类是 Binder 类的一个内部类，它代表远程进程的 Binder 对象的本地代理；这两个类都继承自IBinder, 因而都具有跨进程传输的能力；实际上，在跨越进程的时候，Binder 驱动会自动完成这两个对象的转换。
Stub: AIDL 的时候，编译工具会给我们生成一个名为 Stub 的静态内部抽象类；这个类继承了 Binder, 说明它是一个 Binder 本地对象，它实现了 IInterface 接口，表明它具有 Server 承诺给 Client 的能力；Stub 是一个抽象类，具体的 IInterface 的相关实现需要开发者自己实现。
IInterface：IInterface 代表的就是 Server 进程对象具备什么样的能力（能提供哪些方法，其实对应的就是 AIDL 文件中定义的接口)
proxy:Stub 的静态内部类，是一个实现了IMyAidlInterface接口，所以他是一个远程代理对象，可以用于返回给客户端用。当 client 调用 proxy的某个方法的时候，会将参数传到 proxy 中，在通过其持有的远程实际对象，将方法名和参数等都传给远程实际对象，然后就会回调onTransact，对应的方法就会被调用，以此来实现跨进程调用。

四、传输复杂数据

如果，需要传递复杂数据，那么就需要实现Parcelable 接口，可序列化：


public class Info implements Parcelable {


    private String content;

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public Info() {
    }

    public Info(Parcel in) {
        content = in.readString();

    }

    public static final Creator<Info> CREATOR = new Creator<Info>() {
        @Override
        public Info createFromParcel(Parcel in) {
            return new Info(in);
        }

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

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

    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeString(content);

    }

    
    public void readFromParcel(Parcel dest) {
        //注意，此处的读值顺序应当是和writeToParcel()方法中一致的
        content = dest.readString();

    }

    //方便打印数据
    @Override
    public String toString() {
        return "content : " + content;
    }
}

与此同时，也要建一个 info.aidl 文件，表明数据也是可以传递的。


package com.viii.aidlclient;

//注意：Info.Info.java的包名应当是一样的

//这个文件的作用是引入了一个序列化对象 Info 供其他的AIDL文件使用

//注意parcelable是小写
parcelable Info;

这样就可以使用 info 对象了。不用在受前面的基本类型变量所控制。

五、建立 service

接下去，新建一个Service负责接收消息，并在AndroidManifest.xml里面注册 Service：


public class MyService extends Service {

    private static final String TAG = "MyService";

   // private MyBinder mMyBinder = new MyBinder();

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        Log.d(TAG, "onBind: ");　　　　　// 应该返回 mBinder
        return null;
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        Log.d(TAG, "onCreate: ");
        super.onCreate();
    }

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
        Log.d(TAG, "onStartCommand: ");
        return super.onStartCommand(intent, flags, startId);
    }

　　// 这里就是服务端的实现，继承了 stub，想要怎么样的能力，自己去实现
    private final IMyAidlInterface.Stub mBinder = new IMyAidlInterface.Stub() {

        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {
　　　　　　// 具体实现过程
        }
    };

}

这时候，可以basicTypes 方法添加具体函数代码，实现你想要的功能。

当我们在本地获取到代理后之后，调用basicTypes 就会触发服务端的调用。

六、获取服务

接下去在 mainactivity 中进行绑定。


public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "MainActivity";
    private IMyAidlInterface mService;
    private boolean mIsBound;
    private AdditionServiceConnection mServiceConnection;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        doBindService() ;
    }
    private void doBindService() {
        mServiceConnection = new AdditionServiceConnection();
        Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);

    }

    
    private void doUnbindService() {
        if (mIsBound) {
            unbindService(mServiceConnection);
            mServiceConnection = null;
            mIsBound = false;
        }
    }

    

    class AdditionServiceConnection implements ServiceConnection {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {　　　　　　　// 连接的时候获取本地代理，这样我们就可以调用 service 中的方法了。
            mService = IMyAidlInterface.Stub.asInterface((IBinder) service);
            mIsBound = true;
            try {
                //设置死亡代理
                service.linkToDeath(mDeathRecipient, 0);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Log.d(TAG, "onServiceConnected: ");
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            mService = null;
            mIsBound = false;
            Log.d(TAG, "onServiceDisconnected: ");
        }
    }

    
    private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {
        @Override
        public void binderDied() {
            if (mService == null) {
                return;
            }
            mService.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient, 0);
            mService = null;
            //重新绑定
            doBindService();
        }
    };

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        doUnbindService();
    }
}

将远程服务的 binder 拿到之后，我们就可以调用相关方法实现自己的功能呢。

到这里，一个 AIDL 就被我们实现了。

七、分析调用过程

看看 asInterface 方法，我们在 bind 一个 Service 之后，在 onServiceConnecttion 的回调里面，就是通过这个方法拿到一个远程的 service 的，这个方法做了什么呢？



public static com.example.databasetest.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
    if ((obj == null)) {
        return null;
    }
    android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.databasetest.IMyAidlInterface))) {
        return ((com.example.databasetest.IMyAidlInterface) iin);
    }　　　　　　　 // 实际上，代理对象持有真实对象，同时代理对象会对数据进行处理后，再调用实体对象的方法
    return new com.example.databasetest.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
}

首先看函数的参数IBinder类型的 obj，这个对象是驱动给我们的，如果是 Binder 本地对象，那么它就是 Binder 类型，如果是 Binder 代理对象，那就是BinderProxy类型；它会试着查找 Binder 本地对象，如果找到，说明 Client 和 Server 都在同一个进程，这个参数直接就是本地对象，直接强制类型转换然后返回。

如果找不到，说明是远程对象（处于另外一个进程）那么就需要创建一个 Binder 代理对象，让这个 Binder 代理实现对于远程对象的访问。一般来说，如果是与一个远程 Service 对象进行通信，那么这里返回的一定是一个 Binder 代理对象，这个 IBinder 参数的实际上是 BinderProxy;

再看看我们对于 aidl 的basicTypes方法的实现；在 Stub 类里面，basicTypes是一个抽象方法，我们需要继承这个类并实现它；如果 Client 和 Server 在同一个进程，那么直接就是调用这个方法；那么，如果是远程调用，这中间发生了什么呢？Client 是如何调用到 Server 的方法的？

对于远程方法的调用，是通过 Binder 代理完成的，在这个例子里面就是Proxy类；Proxy对于basicTypes方法的实现如下：


public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
    android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
    android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
    try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        _data.writeInt(anInt);
        _data.writeLong(aLong);
        _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
        _data.writeFloat(aFloat);
        _data.writeDouble(aDouble);
        _data.writeString(aString);
　　　　　　　　　　　　// 这里是重点，调用的是实体对象的方法
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    } finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

它首先用 Parcel 把数据序列化了，然后调用了 transact 方法；这个 transact 到底做了什么呢？这个 Proxy 类在 asInterface 方法里面被创建，前面提到过，如果是 Binder 代理那么说明驱动返回的 IBinder 实际是 BinderProxy，因此我们的 Proxy 类里面的 mRemote 实际类型应该是BinderProxy；我们看看 BinderProxy 的 transact 方法：( Binder.java 的内部类)


public native boolean transact(int code, Parcel data, Parcel reply,
            int flags) throws RemoteException;

这是一个本地方法；它的实现在 native 层，具体来说在 frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 文件，里面进行了一系列的函数调用，调用链实在太长这里就不给出了；要知道的是它最终调用到了talkWithDriver函数；看这个函数的名字就知道，通信过程要交给驱动完成了；这个函数最后通过 ioctl 系统调用，Client 进程陷入内核态，Client 调用 basicTypes 方法的线程挂起等待返回；驱动完成一系列的操作之后唤醒 Server 进程，调用了Server进程本地对象的 onTransact 函数（实际上由 Server 端线程池完成）。我们再看 Binder 本地对象的 onTransact 方法（这里就是 Stub 类里面的此方法）：


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_basicTypes: {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            int _arg0;
            _arg0 = data.readInt();
            long _arg1;
            _arg1 = data.readLong();
            boolean _arg2;
            _arg2 = (0 != data.readInt());
            float _arg3;
            _arg3 = data.readFloat();
            double _arg4;
            _arg4 = data.readDouble();
            java.lang.String _arg5;
            _arg5 = data.readString();
            this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
            reply.writeNoException();
            return true;
        }
    }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

在 Server 进程里面，onTransact 根据调用号（每个 AIDL 函数都有一个编号，在跨进程的时候，不会传递函数，而是传递编号指明调用哪个函数）调用相关函数。

在这个例子里面，调用了 Binder 本地对象的 basicTypes 方法；这个方法将结果返回给驱动，驱动唤醒挂起的 Client 进程里面的线程并将结果返回。于是一次跨进程调用就完成了。

至此，你应该对 AIDL 这种通信方式里面的各个类以及各个角色有了一定的了解；它总是那么一种固定的模式：一个需要跨进程传递的对象一定继承自 IBinder，如果是 Binder 本地对象，那么一定继承 Binder 实现 IInterface，如果是代理对象，那么就实现了 IInterface 并持有了 IBinder 引用；

Proxy 与 Stub 不一样，虽然他们都既是 Binder 又是 IInterface，不同的是 Stub 采用的是继承（is 关系），Proxy采用的是组合（has 关系）。他们均实现了所有的 IInterface 函数。

不同的是，Stub又使用策略模式调用的是虚函数（待子类实现），而 Proxy 则使用组合模式。为什么Stub采用继承而 Proxy 采用组合？事实上，Stub 本身 is 一个 IBinder（Binder），它本身就是一个能跨越进程边界传输的对象，所以它得继承 IBinder 实现 transact 这个函数从而得到跨越进程的能力（这个能力由驱动赋予）。

Proxy 类使用组合，是因为他不关心自己是什么，它也不需要跨越进程传输，它只需要拥有这个能力即可，要拥有这个能力，只需要保留一个对 IBinder 的引用。

以上就是解析Android AIDL的实例与原理的详细内容，更多关于Android AIDL的资料请关注编程网其它相关文章！

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