Android-IPC系列（一）

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前言

IPC－进程间通信。安卓虽然是一个基于linux内核的系统，但是安卓却有自己的一套IPC机制。想要弄懂安卓的IPC机制首先要理解几个framework层的概念，安卓的序列化机制以及binder和AIDL的实现流程（其它基于binder的ipc实现方式就不再多说了～）。在写这篇博客之前反复看了几遍《安卓开发艺术探索》的第二章，以及凯子哥（csdn）的framework层的文章and与一位大神学长交流，以保证文章的可靠性。这篇文章我将以自己的语言总结对于ipc的学习成果～

Demo地址:IPC-demo

几个概念

1.Binder:

Binder是安卓的一个类，实现了Binder接口（后面多次出现）。Binder我理解成安卓IPC机制的核心，也就是实现IPC的核心工具。它不仅用于安卓开发层还用于安卓的framework层。在架构层里面binder是各种系统manager之间连接的工具（WindowManager, ActivityManager等等）。开发层用于service，别告诉我你不知道service里面会返回一个IBinder。

2.AIDL:

前不久在一个安卓群看到有个面试官问别人aidl是什么。。别人当时就蒙蔽了。。

AIDL(Android Interface Definition Language)，安卓接口定义语言。它是安卓实现IPC通信的一种比较重要的方式，并且底层基于binder。所以我们就讲这个啦！

3.linux的进程：

这个问题我专门请教了一个学长～

Linux没有很严格的纯粹进程概念。一堆线程共享一块内存区域就是一个进程。当你的手机启动的时候，系统会启动一个init进程，这个应该可以成为Linux的主进程了。之后的所有进程都是从init进程fork出来的，比如zygote进程和SystemServer进程。

4.zygote进程

顾名思义（受精卵），这个进程会像个受精卵一样不停的“分裂”，去fork出别的进程。几乎后面出现的所有进程都是从这个进程fork出来的。包括SystemServer进程，ActivityManagerService等等。但是具体来说，AMS是SystemServer里面fork出来的。也许你会问为什么要这样做，那是因为这样设计更高效（当然我只是个普通的开发者，并不懂那些大神是怎么想的哈哈）。

4.ActivityManagerService:

这个玩意，我觉得是相当重要的，为什么这么说呢，因为它管理着手机中所有Activity的生死。你说重不重要？？？当你打开一个app后，AMS会立马在zygote里面fork一个进程出来，并且复制一个虚拟机（Dalvik or ART）和一些资源以及一个线程（是的，这就是UI线程～，不要怀疑自己！）。启动一个app是AMS和Lanucher, ActivityThread一起合作做到的。具体的实现，自己可以去看看别的文章，这不是我们要讲的重点。另外说一点，AMS, activity之间也是通过binder来进行通信，你要知道，AMS, zygote, activity都是在不同的进程里面。

5.App与进程:

一个app对应一个进程。这种说法我不太敢苟同。首先一个app，一个进程这种说法太模糊，因为app是可以设置多进程的哇。。（设置组件的process），所以我觉得多进程的app应该看成共享apk资源的多个应用。

6.ShareUID:

之前在一个群里面听前辈们讨论app资源共享的问题，多次看到这个单词，当时在想，卧槽，这tm什么鬼？！

这个东西你可以大概理解成每个apk的ID。一个apk对应一个uid，所以一个app里面跑在同一个进程里面的组件数据可以共享。如果一个app里面某个组件让他跑在别的进程里面，相当于是创建了一个新的application，这个组件跟自己app里面的其它组件并没有多大关系。然后ipc就可以起作用了，通过binder进行进程间通信。如果两个属于不同app的组件，自然是有不同的application和虚拟机了，然后通过签名文件和uid来进行数据共享。普通的资源文件比如string, color这些文件是不需要相同的uid就可以访问的，但是data里面的数据是需要这样的。具体怎么做，自己有兴趣也可以去查查资料～

7.序列化与反序列化:

首先你要知道，数据的传输都是要把数据转换成字节码，不管你是什么类型的数据。（嗯，没有例外！）序列化就是把数据转换成字节码的过程，而反序列化自然就是在数据传输的目的地把字节码转换成原始数据。之前自己为了方便，所有都使用Serializable来做序列化。后来知道Parcelable的效率更高。因为Serializable要做大量的IO操作。所以以后都要使用安卓里面的Parcelable来做序列化哦～

好了，基本的概念介绍完毕。！如果我有说的不合理的地方请大家无情给我指出！！啪啪的打我的脸

Binder的工作原理

我们直接通过aidl文件生成的源码来理解binder的工作原理！

首先新建一个aidl的文件包。声明三个aidl文件。并且在java包里面声明我们要传输的类Book。

ipc1.png

代码如下：

/**
 * Created by Zane on 16/3/16.
 */
public class Book implements Parcelable {

    public int bookId;
    public String 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 Parcelable.Creator<Book>(){

        public Book createFromParcel(Parcel in){
            return new Book(in);
        }

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

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

    @Override
    public String toString() {
        return "bookId " + bookId +" bookName " + bookName;
    }
}


// Book.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
parcelable Book;


// IBookManager.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
import com.example.zane.ipc_test.Book;
import com.example.zane.ipc_test.IOnNewBookArrivedListener;
interface IBookManager {
    List<Book> getBookList();
    void addBook(in Book book);
    void registerListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
    void unRegisterListener(IOnNewBookArrivedListener listener);
}


// IOnNewBookArrivedListener.aidl
package com.example.zane.ipc_test;
//监听服务端是否有新书籍，如果有新书籍就立即推送到客户端,观察者模式
import com.example.zane.ipc_test.Book;
interface IOnNewBookArrivedListener {
    void newBookArrived(in Book book);
}

好了，咱先不管IOnNewBookArrivedListener.aidl这个文件。我们分析IBookManager.aidl的生成源码。项目包里面的gen目录下面有一个xxx.aidl包里面会有一个IBookManager.java的文件。我们就是要分析它！嗯，搞掂它！

当我用sublime打开它之后，老子差点吐掉。。

ipc2.png

。。然后我凭借我的强迫症一个个的给它缩进！我就是这么雷锋。。

/*
 * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.
 * Original file: /Users/Zane/编程/AndroidStudioProjects 13-52-23-071/IPC_Test/app/src/main/aidl/com/example/zane/ipc_test/IBookManager.aidl
 */
package com.example.zane.ipc_test;
public interface IBookManager extends android.os.IInterface
{
/** Local-side IPC implementation stub class. */
  public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.zane.ipc_test.IBookManager
  {

    //binder的唯一标识符
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.zane.ipc_test.IBookManager";


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

/**
 * Cast an IBinder object into an com.example.zane.ipc_test.IBookManager interface,
 * generating a proxy if needed.
 */
    public static com.example.zane.ipc_test.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj)
    {
      if ((obj==null)) {
        return null;
      }
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
      if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.zane.ipc_test.IBookManager))) {
        return ((com.example.zane.ipc_test.IBookManager)iin);
      }
      return new com.example.zane.ipc_test.IBookManager.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_getBookList:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> _result = this.getBookList();
          reply.writeNoException();
          reply.writeTypedList(_result);
          return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          com.example.zane.ipc_test.Book _arg0;
          if ((0!=data.readInt())) {
            _arg0 = com.example.zane.ipc_test.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.example.zane.ipc_test.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;
    }

    @Override
    public java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException
    {
      android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
      android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
      java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> _result;
      try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
        _result = _reply.createTypedArrayList(com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR);
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
      return _result;
    }

    @Override
    public void addBook(com.example.zane.ipc_test.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.example.zane.ipc_test.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;
  public void addBook(com.example.zane.ipc_test.Book book) throws android.os.RemoteException;
}

如果，你是第一次接触这个，或者以前没看过什么源码，内心应该跟我之前一样，也是崩溃的。但是，我们是程序员，在源码面前千万不能低头！大概看一遍，Proxy这个类看到没，嗯，没错了，用到了代理。再看Stub这个这个内部类，继承了什么？大声告诉我！嗯，就是Binder类。没错，这个Stub就是后面多次用到的Binder！其实这么多代码，只需要理解Stub, Proxy这两个类就差不多了。我们来细看代码：

asInterface(Binder obj):

public static com.example.zane.ipc_test.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj)
    {

      if ((obj==null)) {
        return null;
      }

      //查询本地的binder
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);

      if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.zane.ipc_test.IBookManager))) {
        return ((com.example.zane.ipc_test.IBookManager)iin);
      }

      return new com.example.zane.ipc_test.IBookManager.Stub.Proxy(obj);

    }

这个方法在后面使用的部分会多次用到。作用就是将服务端的Binder对象转换成客户端所需要的AIDL接口类型的对象。不知道你有没有感受到，这其实就是一种类似接口回调的过程。在客户端使用这个方法去得到服务端的binder类型的接口，然后调用服务端的方法。

代码很简单，如果客户端和服务端在一个进程那么就返回这个binder，如果是多进程就返回远程代理类Proxy的实例。

写到这里，突然感冒加重有点发烧的感觉。。。orz，我还是坚持下去！

我们再来看Proxy类里面的两个实现了IBookManager接口的方法：

@Override
    public java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException
    {
      android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
      android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
      java.util.List<com.example.zane.ipc_test.Book> _result;
      try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        //调用onTransact()方法
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
        //读取异常
        _reply.readException();
        //获得返回值并返回给客户端
        _result = _reply.createTypedArrayList(com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR);
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
      return _result;
    }

data是输入对象，reply是输出对象，result是最后返回给客户端的数据。这个是getBookList的方法，没有参数，只有返回值，所以data写入token标识符之后就直接调用了Stub类里面的onTransact()方法。在onTransact()方法里面把结果值写入reply并且返回true表示客户端与服务端连接成功。如果返回false就表示连接失败！再看addBook(Book book)的方法：

@Override
    public void addBook(com.example.zane.ipc_test.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);
        //防止传入的参数为null
        if ((book!=null)) {
          _data.writeInt(1);
          book.writeToParcel(_data, 0);
        }
        else {
          _data.writeInt(0);
        }
        //调用onTransact()方法
          mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);
          _reply.readException();
      }
      finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
      }
    }
  }

我想如果你不是特别傻，应该可以类比上面看得懂这个吧！我在上面写了一些注释。然后就来看Stub是来如何响应RPC（远程过程调用）的。

@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.example.zane.ipc_test.Book> _result = this.getBookList();
          reply.writeNoException();
          reply.writeTypedList(_result);
          return true;
        }
        case TRANSACTION_addBook:
        {
          data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
          com.example.zane.ipc_test.Book _arg0;
          if ((0!=data.readInt())) {
            _arg0 = com.example.zane.ipc_test.Book.CREATOR.createFromParcel(data);
          }
          else {
            _arg0 = null;
          }
          this.addBook(_arg0);
          reply.writeNoException();
          return true;
        }
      }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
  }

这个方法通过传进来的不同code来响应客户端不同的请求。

TRANSACTION_getBookList里面，首先调用获得服务端的List，然后写入reply。返回true表示连接成功，并且让客户端从reply里面read出来返回过来的数据。
TRANSACTION_addBook里面，通过Parcelable去new出了一个新的Book实例。然后调用服务端的addBook方法，把这个实例返回给服务端。你如果第一次使用Parceable可能会不理解怎么new出新的Book的。你回头去看看你的Book类你就懂了！

嗯！就是这么简单！源码我们基本就分析完了！我们再来总结一下流程。

客户端发出请求，然后将客户端发送请求的线程挂起（这个下篇文章再说）
Binder写入参数（从客户端传入）到data，如果没有则不写入。
调用transact()方法
onTransact()响应，调用Service(服务端)的实现方法，并且把客户端需要的数据写入reply，如果没有则不写入。
result读出数据返回客户端，唤醒客户端，客户端获得数据。

总结

开始准备一篇文章直接写完。。发现得需要两篇了！

这篇文章我们解决了一些IPC的基本概念知识and通过aidl学习binder的工作原理。

啊啊，，，突然发烧了卧槽，好难受，下篇我们接着说AIDL的使用！

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最后编辑于：2017.12.03 05:05:29

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Android-IPC系列（一）

前言

几个概念

Binder的工作原理

总结

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