前言
众所周知，Android进程间通信采用的是Binder机制。Binder是Android系统独有的进程间通信方式，它是采用mmp函数将进程的用户空间与内核空间的一块内存区域进行映射，免去了一次数据拷贝，相比Linux上的传统IPC具有高效、安全的优点。本文结合AIDL与bindService函数，在Android体系的应用层和Framework层，对Binder通信进行深入剖析，以加深对Binder的了解。
AIDL
AIDL是Android接口描述语言，它也是一个工具，能帮助我们自动生成进程间通信的代码，省去了很多工作。既然它是一个工具，其实也不是必需的。笔者结合AIDL生成的代码进行剖析，分析它生成的代码是如何进程IPC通信的。
AIDL示例
服务端
创建PersonController.aidl文件：
在src目录包名
com.devnn.libservice上右键点击创建AIDL文件并全名为PersonController，就会在aidl目录下创建同名的aidl文件。
// PersonController.aidl
package com.devnn.libservice;
import com.devnn.libservice.Person;
// Declare any non-default types here with import statements
interface PersonController {
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
List<Person> getPersons();
void addPerson(inout Person person);
}
形参上的inout修饰表示数据可以发送到服务端进程，而且服务端进程对数据的修改，也会同步到客户端进程。还有另外两个方式in和out，表示单向的传输。当使用in时，服务端对person对象的修改，客户端是无法感知的。当使用out时，客户端发送过去的字段是空的，返回的数据是服务端的。
创建Person.aidl文件:
// Person.aidl
package com.devnn.libservice;
// Declare any non-default types here with import statements
parcelable Person;
创建Person.java文件，Person类需要实现Parcelable接口：
package com.devnn.libservice
import android.os.Parcel
import android.os.Parcelable
class Person(var name: String?, var age: Int) : Parcelable {
constructor(parcel: Parcel) : this(parcel.readString(), parcel.readInt()) {
}
/**
* 字段写入顺序和读取顺序要保持一致
*/
override fun writeToParcel(parcel: Parcel, flags: Int) {
parcel.writeString(name)
parcel.writeInt(age)
}
/**
* readFromParcel不是必需的，在aidl文件中函数参数类型是inout时需要。
*/
fun readFromParcel(parcel: Parcel) {
name = parcel.readString()
age = parcel.readInt()
}
/**
* 默认即可
*/
override fun describeContents(): Int {
return 0
}
companion object CREATOR : Parcelable.Creator<Person> {
override fun createFromParcel(parcel: Parcel): Person {
return Person(parcel)
}
override fun newArray(size: Int): Array<Person?> {
return arrayOfNulls(size)
}
}
}
创建MyService类继承Service类：
package com.devnn.libservice
import android.app.Application
import android.app.Service
import android.content.Intent
import android.os.Binder
import android.os.IBinder
import android.os.Build
import android.util.Log
import java.util.ArrayList
class MyService : Service() {
override fun onCreate() {
super.onCreate()
Log.d("MyService", "onCreate")
/**
* 为了证明是在新进程中运行，将进程名打印出来
* 在android 33设备上运行的。
*/
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28) {
val processName = Application.getProcessName()
Log.d("MyService", "processName=$processName")
}
}
override fun onBind(intent: Intent): IBinder? {
Log.d("MyService", "onBind")
return binder
}
private val binder: Binder = object : PersonController.Stub() {
override fun getPersons(): List<Person> {
Log.d("MyService", "getPersons")
val list: MutableList<Person> = ArrayList()
list.add(Person("张三", 20))
list.add(Person("李四", 21))
return list
}
override fun addPerson(person: Person) {
Log.d("MyService", "addPerson")
Log.d("MyService", "name=${
person.name},age=${
person.age}")
}
}
}
为了让MyService在独立进程运行，在Manifest声明时需要注明是新进程：
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.devnn.libservice">
<application>
<service
android:name=".MyService"
android:process="com.devnn.libservice.MyService"></service>
</application>
</manifest>
android:process=“com.devnn.libservice.MyService” 表示是独立进程，用冒号开头就示是子进程或叫私有进程，不用冒号开头表示是独立进程。注意进程名中间不能用冒号，比如这种就不行：com.devnn.xxx:MyService。
以上代码是在单独的libservice module中编写的，结构如下：
客户端
在appmodule中创建客户端代码，命名为ClientActivity，只有三个按钮，id分别btn1、btn2、btn3，功能分别对应bindService、getPersons、addPersons，代码如下：
package com.devnn.demo
import android.content.ComponentName
import android.content.Context
import android.content.Intent
import android.content.ServiceConnection
import android.os.Bundle
import android.os.IBinder
import android.util.Log
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.devnn.libservice.Person
import com.devnn.libservice.PersonController
import com.devnn.demo.databinding.ActivityClientBinding
class ClientActivity : AppCompatActivity() {
private val binding by lazy {
ActivityClientBinding.inflate(this.layoutInflater)
}
private lateinit var personController: PersonController
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(binding.root)
//bindService
binding.btn1.setOnClickListener {
val intent = Intent().apply {
component =
ComponentName(this@ClientActivity.packageName, "com.devnn.libservice.MyService")
}
bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
}
//getPersons
binding.btn2.setOnClickListener {
personController?.let {
val list = it.persons;
list?.map {
Log.i("ClientActivity", "person:name=${
it.name},age=${
it.age}")
}
}
}
//addPerson
binding.btn3.setOnClickListener {
personController?.let {
val person = Person("王五", 22)
it.addPerson(person)
}
}
}
private val serviceConnection = object : ServiceConnection {
override fun onServiceConnected(name: ComponentName?, service: IBinder?) {
Log.i("ClientActivity", "onServiceConnected")
personController = PersonController.Stub.asInterface(service)
}
override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName?) {
Log.i("ClientActivity", "onServiceDisconnected")
}
}
}
运行界面如下：
客户端与服务端进程的aidl文件要保持一致，可以将服务端的aidl拷贝到客户端。如果客户端在单独module，并且依赖了service所在的module，也可以不用拷贝aidl。
运行日志
运行后，点击bindService按钮输出日志如下：
在Logcat查看进程列表也出现了2个：
点击getPersons按钮，输出日志如下:
可以看到，客户端进程可以正常获取服务端进程的数据。
点击addPerson按钮，输出日志如下：
可以看到，服务端进程可以正常接收客户端进程的发来的数据。
以上是AIDL使用的一个例子，下面分析AIDI通信的过程。
AIDL通信过程分析
项目build后就会自动在build目录下生成对应的Java代码：
PersonController.java代码如下：
/*
* This file is auto-generated. DO NOT MODIFY.
*/
package com.devnn.libservice;
// Declare any non-default types here with import statements
public interface PersonController extends android.os.IInterface
{
/** Default implementation for PersonController. */
public static class Default implements com.devnn.libservice.PersonController
{
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
@Override public java.util.List<com.devnn.libservice.Person> getPersons() throws android.os.RemoteException
{
return null;
}
@Override public void addPerson(com.devnn.libservice.Person person) throws android.os.RemoteException
{
}
@Override
public android.os.IBinder asBinder() {
return null;
}
}
/** Local-side IPC implementation stub class. */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.devnn.libservice.PersonController
{
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.devnn.libservice.PersonController";
/** Construct the stub at attach it to the interface. */
public Stub()
{
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an com.devnn.libservice.PersonController interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static com.devnn.libservice.PersonController asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if ((obj==null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.devnn.libservice.PersonController))) {
return ((com.devnn.libservice.PersonController)iin);
}
return new com.devnn.libservice.PersonController.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
{
java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
switch (code)
{
case INTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString(descriptor);
return true;
}
case TRANSACTION_getPersons:
{
data.enforceInterface(descriptor);
java.util.List<com.devnn.libservice.Person> _result = this.getPersons();
reply.writeNoException();
reply.writeTypedList(_result);
return true;
}
case TRANSACTION_addPerson:
{
data.enforceInterface(descriptor);
com.devnn.libservice.Person _arg0;
if ((0!=data.readInt())) {
_arg0 = com.devnn.libservice.Person.CREATOR.createFromParcel(data);
}
else {
_arg0 = null;
}
this.addPerson(_arg0);
reply.writeNoException();
if ((_arg0!=null)) {
reply.writeInt(1);
_arg0.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
}
else {
reply.writeInt(0);
}
return true;
}
default:
{
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
}
}
private static class Proxy implements com.devnn.libservice.PersonController
{
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;
}
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
@Override public java.util.List<com.devnn.libservice.Person> getPersons() throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
java.util.List<com.devnn.libservice.Person> _result;
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersons, _data, _reply, 0);
if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
return getDefaultImpl().getPersons();
}
_reply.readException();
_result = _reply.createTypedArrayList(com.devnn.libservice.Person.CREATOR);
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
@Override public void addPerson(com.devnn.libservice.Person person) 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 ((person!=null)) {
_data.writeInt(1);
person.writeToParcel(_data, 0);
}
else {
_data.writeInt(0);
}
boolean _status = mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addPerson, _data, _reply, 0);
if (!_status && getDefaultImpl() != null) {
getDefaultImpl().addPerson(person);
return;
}
_reply.readException();
if ((0!=_reply.readInt())) {
person.readFromParcel(_reply);
}
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
public static com.devnn.libservice.PersonController sDefaultImpl;
}
static final int TRANSACTION_getPersons = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
static final int TRANSACTION_addPerson = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
public static boolean setDefaultImpl(com.devnn.libservice.PersonController impl) {
// Only one user of this interface can use this function
// at a time. This is a heuristic to detect if two different
// users in the same process use this function.
if (Stub.Proxy.sDefaultImpl != null) {
throw new IllegalStateException("setDefaultImpl() called twice");
}
if (impl != null) {
Stub.Proxy.sDefaultImpl = impl;
return true;
}
return false;
}
public static com.devnn.libservice.PersonController getDefaultImpl() {
return Stub.Proxy.sDefaultImpl;
}
}
/**
* Demonstrates some basic types that you can use as parameters
* and return values in AIDL.
*/
public java.util.List<com.devnn.libservice.Person> getPersons() throws android.os.RemoteException;
public void addPerson(com.devnn.libservice.Person person) throws android.os.RemoteException;
}
仔细观察会发现，这个接口有个Stub静态抽象内部类，里面有一个asInterface方法、onTransact方法，Proxy静态内部类是我们要关注的。
客户端进程调用 PersonController.Stub.asInterface(service)这个代码实际上就返回了Proxy这个代理对象，当调用getPersons和addPerson方法时，也相当于调用Proxy代理类里的对应的方法。
拿addPerson方法举例，这个方法实际上把JavaBean对象转成了Pacel类型的对象，然后调用IBinder的transact方法开始进程间通信。
addPerson方法进程间通信调用的方法如下：
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getPersons, _data, _reply, 0);
mRemote就是通过binderService获取到的服务端进程的IBinder对象。
第一个参数Stub.TRANSACTION_getPersons表示要调用的方法ID。
第二个参数_data就是要发送给服务端的数据
第三个参数_reply就是服务端返给客户端的数据。
第四个参数0表示是同步的，需要等待服务端返回数据，1表示异步不需要等待服务端返回数据。
整体来说Proxy这个类就是给客户端使用的代码。
Stub这个类是给服务端使用的代码。
注意：谁主动发起通信谁就是客户端，接收通信是服务端。有时候一个进程同时充当客户端和服务端，比如app与ams的通信，app既充当客户端也充当服务端。
Stub类的onTransact方法就是服务端被调用时的回调函数。
boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)
第一个参数code表示调用的方法ID
第二个参数data表示调用方发来的数据
第三个参数reply表示服务端需要回传的数据
第四个参数flags表示同步还是异步。
注意这个
onTransact方法是在binder服务端的binder线程池被调用的，也就是在子线程调用的。所以上面的MyService里的getPersons和addPersons方法是在子线程里运行的，如果需要与主线程通信还得使用Handler。
经过以上分析，可以发现进程间通信实际上是拿到对方的IBinder引用后，通过调用IBinder的transact方法发送和接收Parcel类型数据进行通信。AIDL实际上是简化了Binder调用的过程，帮助我们自动生成了通信代码。我们也可以根据需要，自己编写相关代码通信。
那么客户端调用bindServcie方法是如何拿到服务端进程的IBinder对象呢？这部分涉及到android framewok层，这里把它大致流程分析一下。
bindService流程分析
调用bindService方法时，实际是调用ContextWrapper的bindService方法，Activity是继承于ContextWrapper。下面基于Android 10的源码，用流程图表示这个调用链。
整体来说，客户端进程需要与服务端进程通信，先要获取服务端的binder对象，这中间需要经过AMS(Activity Manager Service)服务作为中介。先向AMS发起请求(bindService，携带ServiceConnection对象)，AMS再跟服务端进程通信，服务端进程把binder给到AMS，AMS再通过ServiceConnection的onServiceConnected回调把binder发送给客户端进程。客户端获取到binder就可以调用transact方法发送数据。
OK，关于AIDL和Binder进程间通信就介绍到这了。