Android aidl Binder框架淺析

張鴻洋的部落格發表於2015-07-25
AndroidAI框架

1、概述

Binder能幹什麼？Binder可以提供系統中任何程式都可以訪問的全域性服務。這個功能當然是任何系統都應該提供的，下面我們簡單看一下Android的Binder的框架

Android Binder框架分為伺服器介面、Binder驅動、以及客戶端介面；簡單想一下，需要提供一個全域性服務，那麼全域性服務那端即是伺服器介面，任何程式即客戶端介面，它們之間通過一個Binder驅動訪問。

伺服器端介面：實際上是Binder類的物件，該物件一旦建立，內部則會啟動一個隱藏執行緒，會接收Binder驅動傳送的訊息，收到訊息後，會執行Binder物件中的onTransact()函式，並按照該函式的引數執行不同的伺服器端程式碼。

Binder驅動：該物件也為Binder類的例項，客戶端通過該物件訪問遠端服務。

客戶端介面：獲得Binder驅動，呼叫其transact()傳送訊息至伺服器

如果大家對上述不瞭解，沒關係，下面會通過例子來更好的說明，實踐是檢驗真理的唯一標準嘛

2、AIDL的使用

如果對Android比較熟悉，那麼一定使用過AIDL，如果你還不瞭解，那麼也沒關係，下面會使用一個例子展示AIDL的用法。

我們使用AIDL實現一個跨程式的加減法呼叫

1、服務端

新建一個專案，建立一個包名：com.zhy.calc.aidl，在包內建立一個ICalcAIDL檔案：

package com.zhy.calc.aidl;  
interface ICalcAIDL  
{  
    int add(int x , int y);  
    int min(int x , int y );  
}

注意，檔名為ICalcAIDL.aidl

然後在專案的gen目錄下會生成一個ICalcAIDL.java檔案，暫時不貼這個檔案的程式碼了，後面會詳細說明

然後我們在專案中新建一個Service，程式碼如下：

package com.example.zhy_binder;  

import com.zhy.calc.aidl.ICalcAIDL;  

import android.app.Service;  
import android.content.Intent;  
import android.os.IBinder;  
import android.os.RemoteException;  
import android.util.Log;  

public class CalcService extends Service  
{  
    private static final String TAG = "server";  

    public void onCreate()  
    {  
        Log.e(TAG, "onCreate");  
    }  

    public IBinder onBind(Intent t)  
    {  
        Log.e(TAG, "onBind");  
        return mBinder;  
    }  

    public void onDestroy()  
    {  
        Log.e(TAG, "onDestroy");  
        super.onDestroy();  
    }  

    public boolean onUnbind(Intent intent)  
    {  
        Log.e(TAG, "onUnbind");  
        return super.onUnbind(intent);  
    }  

    public void onRebind(Intent intent)  
    {  
        Log.e(TAG, "onRebind");  
        super.onRebind(intent);  
    }  

    private final ICalcAIDL.Stub mBinder = new ICalcAIDL.Stub()  
    {  

        @Override  
        public int add(int x, int y) throws RemoteException  
        {  
            return x + y;  
        }  

        @Override  
        public int min(int x, int y) throws RemoteException  
        {  
            return x - y;  
        }  

    };  

}

在此Service中，使用生成的ICalcAIDL建立了一個mBinder的物件，並在Service的onBind方法中返回

最後記得在AndroidManifest中註冊

<service android:name="com.example.zhy_binder.CalcService" >  
           <intent-filter>  
               <action android:name="com.zhy.aidl.calc" />  

               <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />  
           </intent-filter>  
       </service>

這裡我們指定了一個name，因為我們一會會在別的應用程式中通過Intent來查詢此Service；這個不需要Activity，所以我也就沒寫Activity，安裝完成也看不到安裝圖示，悄悄在後臺執行著。

到此，服務端編寫完畢。下面開始編寫客戶端

2、客戶端

客戶端的程式碼比較簡單，建立一個佈局，裡面包含4個按鈕，分別為繫結服務，解除繫結，呼叫加法，呼叫減法

佈局檔案：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"  
    android:layout_width="match_parent"  
    android:layout_height="match_parent"  
    android:orientation="vertical" >  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="bindService"  
        android:text="BindService" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="unbindService"  
        android:text="UnbindService" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="addInvoked"  
        android:text="12+12" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="minInvoked"  
        android:text="50-12" />  

</LinearLayout>

主Activity

package com.example.zhy_binder_client;  

import android.app.Activity;  
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 android.view.View;  
import android.widget.Toast;  

import com.zhy.calc.aidl.ICalcAIDL;  

public class MainActivity extends Activity  
{  
    private ICalcAIDL mCalcAidl;  

    private ServiceConnection mServiceConn = new ServiceConnection()  
    {  
        @Override  
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name)  
        {  
            Log.e("client", "onServiceDisconnected");  
            mCalcAidl = null;  
        }  

        @Override  
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service)  
        {  
            Log.e("client", "onServiceConnected");  
            mCalcAidl = ICalcAIDL.Stub.asInterface(service);  
        }  
    };  

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

    }  

    /** 
     * 點選BindService按鈕時呼叫 
     * @param view 
     */  
    public void bindService(View view)  
    {  
        Intent intent = new Intent();  
        intent.setAction("com.zhy.aidl.calc");  
        bindService(intent, mServiceConn, Context.BIND_AUTO_CREATE);  
    }  
    /** 
     * 點選unBindService按鈕時呼叫 
     * @param view 
     */  
    public void unbindService(View view)  
    {  
        unbindService(mServiceConn);  
    }  
    /** 
     * 點選12+12按鈕時呼叫 
     * @param view 
     */  
    public void addInvoked(View view) throws Exception  
    {  

        if (mCalcAidl != null)  
        {  
            int addRes = mCalcAidl.add(12, 12);  
            Toast.makeText(this, addRes + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        } else  
        {  
            Toast.makeText(this, "伺服器被異常殺死，請重新繫結服務端", Toast.LENGTH_SHORT)  
                    .show();  

        }  

    }  
    /** 
     * 點選50-12按鈕時呼叫 
     * @param view 
     */  
    public void minInvoked(View view) throws Exception  
    {  

        if (mCalcAidl != null)  
        {  
            int addRes = mCalcAidl.min(58, 12);  
            Toast.makeText(this, addRes + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        } else  
        {  
            Toast.makeText(this, "服務端未繫結或被異常殺死，請重新繫結服務端", Toast.LENGTH_SHORT)  
                    .show();  

        }  

    }  

}

很標準的繫結服務的程式碼。

直接看執行結果：

我們首先點選BindService按鈕，檢視log

08-09 22:56:38.959: E/server(29692): onCreate  
08-09 22:56:38.959: E/server(29692): onBind  
08-09 22:56:38.959: E/client(29477): onServiceConnected

可以看到，點選BindService之後，服務端執行了onCreate和onBind的方法，並且客戶端執行了onServiceConnected方法，標明伺服器與客戶端已經聯通

然後點選12+12，50-12可以成功的呼叫服務端的程式碼並返回正確的結果

下面我們再點選unBindService

08-09 22:59:25.567: E/server(29692): onUnbind  
08-09 22:59:25.567: E/server(29692): onDestroy

由於我們當前只有一個客戶端繫結了此Service，所以Service呼叫了onUnbind和onDestory

然後我們繼續點選12+12，50-12，通過上圖可以看到，依然可以正確執行，也就是說即使onUnbind被呼叫，連線也是不會斷開的，那麼什麼時候會埠呢？

即當服務端被異常終止的時候，比如我們現在在手機的正在執行的程式中找到該服務：

點選停止，此時檢視log

08-09 23:04:21.433: E/client(30146): onServiceDisconnected

可以看到呼叫了onServiceDisconnected方法，此時連線被斷開，現在點選12+12，50-12的按鈕，則會彈出Toast服務端斷開的提示。

說了這麼多，似乎和Binder框架沒什麼關係，下面我們來具體看一看AIDL為什麼做了些什麼。

3、分析AIDL生成的程式碼

1、服務端

先看服務端的程式碼，可以看到我們服務端提供的服務是由

private final ICalcAIDL.Stub mBinder = new ICalcAIDL.Stub()  
    {  

        @Override  
        public int add(int x, int y) throws RemoteException  
        {  
            return x + y;  
        }  

        @Override  
        public int min(int x, int y) throws RemoteException  
        {  
            return x - y;  
        }  

    };

ICalcAILD.Stub來執行的，讓我們來看看Stub這個類的宣告：

public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.zhy.calc.aidl.ICalcAIDL

清楚的看到這個類是Binder的子類，是不是符合我們文章開通所說的服務端其實是一個Binder類的例項

接下來看它的onTransact()方法：

@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_add:  
{  
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);  
int _arg0;  
_arg0 = data.readInt();  
int _arg1;  
_arg1 = data.readInt();  
int _result = this.add(_arg0, _arg1);  
reply.writeNoException();  
reply.writeInt(_result);  
return true;  
}  
case TRANSACTION_min:  
{  
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);  
int _arg0;  
_arg0 = data.readInt();  
int _arg1;  
_arg1 = data.readInt();  
int _result = this.min(_arg0, _arg1);  
reply.writeNoException();  
reply.writeInt(_result);  
return true;  
}  
}  
return super.onTransact(code, data, reply, flags);  
}

文章開頭也說到服務端的Binder例項會根據客戶端依靠Binder驅動發來的訊息，執行onTransact方法，然後由其引數決定執行服務端的程式碼。

可以看到onTransact有四個引數

code ， data ，replay ， flags

code 是一個整形的唯一標識，用於區分執行哪個方法，客戶端會傳遞此引數，告訴服務端執行哪個方法

data客戶端傳遞過來的引數

replay伺服器返回回去的值

flags標明是否有返回值，0為有（雙向），1為沒有（單向）

我們仔細看case TRANSACTION_min中的程式碼

data.enforceInterface(DESCRIPTOR);與客戶端的writeInterfaceToken對用，標識遠端服務的名稱

int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _arg1;
_arg1 = data.readInt();

接下來分別讀取了客戶端傳入的兩個引數

int _result = this.min(_arg0, _arg1);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(_result);

然後執行this.min，即我們實現的min方法；返回result由reply寫回。

add同理，可以看到服務端通過AIDL生成Stub的類，封裝了服務端本來需要寫的程式碼。

2、客戶端

客戶端主要通過ServiceConnected與服務端連線

private ServiceConnection mServiceConn = new ServiceConnection()  
    {  
        @Override  
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name)  
        {  
            Log.e("client", "onServiceDisconnected");  
            mCalcAidl = null;  
        }  

        @Override  
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service)  
        {  
            Log.e("client", "onServiceConnected");  
            mCalcAidl = ICalcAIDL.Stub.asInterface(service);  
        }  
    };

如果你比較敏銳，應該會猜到這個onServiceConnected中的IBinder例項，其實就是我們文章開通所說的Binder驅動，也是一個Binder例項

在ICalcAIDL.Stub.asInterface中最終呼叫了：

return new com.zhy.calc.aidl.ICalcAIDL.Stub.Proxy(obj);

這個Proxy例項傳入了我們的Binder驅動，並且封裝了我們呼叫服務端的程式碼，文章開頭說，客戶端會通過Binder驅動的transact()方法呼叫服務端程式碼

直接看Proxy中的add方法

@Override public int add(int x, int y) throws android.os.RemoteException  
{  
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();  
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();  
int _result;  
try {  
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);  
_data.writeInt(x);  
_data.writeInt(y);  
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);  
_reply.readException();  
_result = _reply.readInt();  
}  
finally {  
_reply.recycle();  
_data.recycle();  
}  
return _result;  
}

首先宣告兩個Parcel物件，一個用於傳遞資料，一個使用者接收返回的資料

_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);與伺服器端的enforceInterfac對應

_data.writeInt(x);
_data.writeInt(y);寫入需要傳遞的引數

mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);

終於看到了我們的transact方法，第一個對應服務端的code,_data,_repay分別對應服務端的data，reply，0表示是雙向的

_reply.readException();
_result = _reply.readInt();

最後讀出我們服務端返回的資料，然後return。可以看到和服務端的onTransact基本是一行一行對應的。

到此，我們已經通過AIDL生成的程式碼解釋了Android Binder框架的工作原理。Service的作用其實就是為我們建立Binder驅動，即服務端與客戶端連線的橋樑。

AIDL其實通過我們寫的aidl檔案，幫助我們生成了一個介面，一個Stub類用於服務端，一個Proxy類用於客戶端呼叫。那麼我們是否可以不通過寫AIDL來實現遠端的通訊呢？下面向大家展示如何完全不依賴AIDL來實現客戶端與服務端的通訊。

4、不依賴AIDL實現程式間通訊

1、服務端程式碼

我們新建一個CalcPlusService.java用於實現兩個數的乘和除

package com.example.zhy_binder;  

import android.app.Service;  
import android.content.Intent;  
import android.os.Binder;  
import android.os.IBinder;  
import android.os.Parcel;  
import android.os.RemoteException;  
import android.util.Log;  

public class CalcPlusService extends Service  
{  
    private static final String DESCRIPTOR = "CalcPlusService";  
    private static final String TAG = "CalcPlusService";  

    public void onCreate()  
    {  
        Log.e(TAG, "onCreate");  
    }  

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

    public IBinder onBind(Intent t)  
    {  
        Log.e(TAG, "onBind");  
        return mBinder;  
    }  

    public void onDestroy()  
    {  
        Log.e(TAG, "onDestroy");  
        super.onDestroy();  
    }  

    public boolean onUnbind(Intent intent)  
    {  
        Log.e(TAG, "onUnbind");  
        return super.onUnbind(intent);  
    }  

    public void onRebind(Intent intent)  
    {  
        Log.e(TAG, "onRebind");  
        super.onRebind(intent);  
    }  

    private MyBinder mBinder = new MyBinder();  

    private class MyBinder extends Binder  
    {  
        @Override  
        protected boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply,  
                int flags) throws RemoteException  
        {  
            switch (code)  
            {  
            case 0x110:  
            {  
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);  
                int _arg0;  
                _arg0 = data.readInt();  
                int _arg1;  
                _arg1 = data.readInt();  
                int _result = _arg0 * _arg1;  
                reply.writeNoException();  
                reply.writeInt(_result);  
                return true;  
            }  
            case 0x111:  
            {  
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);  
                int _arg0;  
                _arg0 = data.readInt();  
                int _arg1;  
                _arg1 = data.readInt();  
                int _result = _arg0 / _arg1;  
                reply.writeNoException();  
                reply.writeInt(_result);  
                return true;  
            }  
            }  
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);  
        }  

    };  

}

我們自己實現服務端，所以我們自定義了一個Binder子類，然後複寫了其onTransact方法，我們指定服務的標識為CalcPlusService，然後0×110為乘，0×111為除；

記得在AndroidMenifest中註冊

<service android:name="com.example.zhy_binder.CalcPlusService" >  
           <intent-filter>  
               <action android:name="com.zhy.aidl.calcplus" />  
               <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />  
           </intent-filter>  
       </service>

服務端程式碼結束。

2、客戶端程式碼

單獨新建了一個專案，程式碼和上例很類似

首先佈局檔案：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"  
    android:layout_width="match_parent"  
    android:layout_height="match_parent"  
    android:orientation="vertical" >  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="bindService"  
        android:text="BindService" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="unbindService"  
        android:text="UnbindService" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="mulInvoked"  
        android:text="50*12" />  

    <Button  
        android:layout_width="fill_parent"  
        android:layout_height="wrap_content"  
        android:onClick="divInvoked"  
        android:text="36/12" />  

</LinearLayout>

可以看到加入了乘和除

然後是Activity的程式碼

package com.example.zhy_binder_client03;  

import android.app.Activity;  
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.os.RemoteException;  
import android.util.Log;  
import android.view.View;  
import android.widget.Toast;  

public class MainActivity extends Activity  
{  

    private IBinder mPlusBinder;  
    private ServiceConnection mServiceConnPlus = new ServiceConnection()  
    {  
        @Override  
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name)  
        {  
            Log.e("client", "mServiceConnPlus onServiceDisconnected");  
        }  

        @Override  
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service)  
        {  

            Log.e("client", " mServiceConnPlus onServiceConnected");  
            mPlusBinder = service;  
        }  
    };  

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

    }  

    public void bindService(View view)  
    {  
        Intent intentPlus = new Intent();  
        intentPlus.setAction("com.zhy.aidl.calcplus");  
        boolean plus = bindService(intentPlus, mServiceConnPlus,  
                Context.BIND_AUTO_CREATE);  
        Log.e("plus", plus + "");  
    }  

    public void unbindService(View view)  
    {  
        unbindService(mServiceConnPlus);  
    }  

    public void mulInvoked(View view)  
    {  

        if (mPlusBinder == null)  
        {  
            Toast.makeText(this, "未連線服務端或服務端被異常殺死", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        } else  
        {  
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();  
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();  
            int _result;  
            try  
            {  
                _data.writeInterfaceToken("CalcPlusService");  
                _data.writeInt(50);  
                _data.writeInt(12);  
                mPlusBinder.transact(0x110, _data, _reply, 0);  
                _reply.readException();  
                _result = _reply.readInt();  
                Toast.makeText(this, _result + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();  

            } catch (RemoteException e)  
            {  
                e.printStackTrace();  
            } finally  
            {  
                _reply.recycle();  
                _data.recycle();  
            }  
        }  

    }  

    public void divInvoked(View view)  
    {  

        if (mPlusBinder == null)  
        {  
            Toast.makeText(this, "未連線服務端或服務端被異常殺死", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        } else  
        {  
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();  
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();  
            int _result;  
            try  
            {  
                _data.writeInterfaceToken("CalcPlusService");  
                _data.writeInt(36);  
                _data.writeInt(12);  
                mPlusBinder.transact(0x111, _data, _reply, 0);  
                _reply.readException();  
                _result = _reply.readInt();  
                Toast.makeText(this, _result + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();  

            } catch (RemoteException e)  
            {  
                e.printStackTrace();  
            } finally  
            {  
                _reply.recycle();  
                _data.recycle();  
            }  
        }  

    }  
}

為了明瞭，我直接在mulInvoked裡面寫了程式碼，和服務端都沒有抽象出一個介面。首先繫結服務時，通過onServiceConnected得到Binder驅動即mPlusBinder；

然後準備資料，呼叫transact方法，通過code指定執行服務端哪個方法，程式碼和上面的分析一致。

下面看執行結果：

是不是很好的實現了我們兩個應用程式間的通訊，並沒有使用aidl檔案，也從側面分析了我們上述分析是正確的。

好了，就到這裡，相信大家看完這篇博文，對aidl和Binder的理解也會更加深刻。

測試程式碼點選下載

程式碼先安裝server端的程式碼，然後再安裝client端的。

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