解析Android AIDL的實(shí)例與原理

更新時(shí)間：2021年06月30日 09:25:16 作者：huansky

為使應(yīng)用程序之間能夠彼此通信，Android提供了IPC（Inter Process Communication，進(jìn)程間通信）的一種獨(dú)特實(shí)現(xiàn)：AIDL（Android Interface Definition Language，Android接口定義語(yǔ)言）

一、概述

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AIDL 就是定義一個(gè)接口，客戶端(調(diào)用端)通過(guò) bindService 來(lái)與遠(yuǎn)程服務(wù)端建立一個(gè)連接，在該連接建立時(shí)會(huì)將返回一個(gè) IBinder 對(duì)象，該對(duì)象是服務(wù)端 Binder 的 BinderProxy。在建立連接時(shí)，客戶端通過(guò) asInterface 函數(shù)將該 BinderProxy 對(duì)象包裝成本地的 Proxy，并賦值給Proxy類的 mRemote 字段，本地通過(guò) mRemote 即可調(diào)用遠(yuǎn)程方法。

二、創(chuàng)建 .aidl 文件

首先打開 Android Studio，new 一個(gè) AIDL file。具體代碼如下：

interface IMyAidlInterface {
    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);
}

basicTypes 方法事接口自帶的，不過(guò)可以知道，在 aidl 中只能使用這些基本類型參數(shù)：int， long, boolean, float，double, String ；

除了basicTypes 方法之外，我們也可以添加自己的方法。因此，可以刪除basicTypes 方法，添加自己的方法。

三、生成 .java 文件

添加完方法之后，選中 .aidl 文件，在彈出的菜單中選擇 Synchronize LocalAIDLS... Service.java，就會(huì)會(huì)自動(dòng)幫你生成對(duì)應(yīng)的 java 代碼。

格式化代碼之后，如下所示：

package com.example.databasetest;

public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface {
    /**
     * Local-side IPC implementation stub class.
     */
    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";

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

        /**
         * Cast an IBinder object into an com.example.databasetest.IMyAidlInterface interface,
         * generating a proxy if needed.
         */
        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;
            }

            /**
             * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
             * and return values in AIDL.
             */
            @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);　　　　　　　　　　　　// 這里是重點(diǎn)，proxy 持有引用，這樣就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也不會(huì)暴露這個(gè)對(duì)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);
    }

    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    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，選擇 build -> make project 即可，會(huì)重新生成對(duì)應(yīng)的java文件。

對(duì)于生成的這個(gè)java 類，很多剛接觸的人會(huì)不理解，這里需要解釋下：

IMyAidlInterface ：這個(gè)是我們自己定義的一個(gè) servier 接口，也就是將你想要有的功能定義在接口中；
IBinder：定義了與遠(yuǎn)程對(duì)象的交互協(xié)議，代表一種跨進(jìn)程傳輸?shù)哪芰?，?shí)現(xiàn)這個(gè)接口，就能將這個(gè)對(duì)象進(jìn)行跨進(jìn)程傳遞，但是如果要使用的話，推薦繼承其子類 Binder；
Binder：實(shí)現(xiàn)了 IBinder 接口，代表的其實(shí)就是Binder 本地對(duì)象。BinderProxy 類是 Binder 類的一個(gè)內(nèi)部類，它代表遠(yuǎn)程進(jìn)程的 Binder 對(duì)象的本地代理；這兩個(gè)類都繼承自IBinder, 因而都具有跨進(jìn)程傳輸?shù)哪芰?；?shí)際上，在跨越進(jìn)程的時(shí)候，Binder 驅(qū)動(dòng)會(huì)自動(dòng)完成這兩個(gè)對(duì)象的轉(zhuǎn)換。
Stub: AIDL 的時(shí)候，編譯工具會(huì)給我們生成一個(gè)名為 Stub 的靜態(tài)內(nèi)部抽象類；這個(gè)類繼承了 Binder, 說(shuō)明它是一個(gè) Binder 本地對(duì)象，它實(shí)現(xiàn)了 IInterface 接口，表明它具有 Server 承諾給 Client 的能力；Stub 是一個(gè)抽象類，具體的 IInterface 的相關(guān)實(shí)現(xiàn)需要開發(fā)者自己實(shí)現(xiàn)。
IInterface：IInterface 代表的就是 Server 進(jìn)程對(duì)象具備什么樣的能力（能提供哪些方法，其實(shí)對(duì)應(yīng)的就是 AIDL 文件中定義的接口)
proxy:Stub 的靜態(tài)內(nèi)部類，是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了IMyAidlInterface接口，所以他是一個(gè)遠(yuǎn)程代理對(duì)象，可以用于返回給客戶端用。當(dāng) client 調(diào)用 proxy的某個(gè)方法的時(shí)候，會(huì)將參數(shù)傳到 proxy 中，在通過(guò)其持有的遠(yuǎn)程實(shí)際對(duì)象，將方法名和參數(shù)等都傳給遠(yuǎn)程實(shí)際對(duì)象，然后就會(huì)回調(diào)onTransact，對(duì)應(yīng)的方法就會(huì)被調(diào)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)跨進(jìn)程調(diào)用。

四、傳輸復(fù)雜數(shù)據(jù)

如果，需要傳遞復(fù)雜數(shù)據(jù)，那么就需要實(shí)現(xiàn)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);

    }

    /**
     * 參數(shù)是一個(gè)Parcel,用它來(lái)存儲(chǔ)與傳輸數(shù)據(jù)
     *
     * @param dest
     */
    public void readFromParcel(Parcel dest) {
        //注意，此處的讀值順序應(yīng)當(dāng)是和writeToParcel()方法中一致的
        content = dest.readString();

    }

    //方便打印數(shù)據(jù)
    @Override
    public String toString() {
        return "content : " + content;
    }
}

與此同時(shí)，也要建一個(gè) info.aidl 文件，表明數(shù)據(jù)也是可以傳遞的。

package com.viii.aidlclient;

//注意：Info.Info.java的包名應(yīng)當(dāng)是一樣的

//這個(gè)文件的作用是引入了一個(gè)序列化對(duì)象 Info 供其他的AIDL文件使用

//注意parcelable是小寫
parcelable Info;

這樣就可以使用 info 對(duì)象了。不用在受前面的基本類型變量所控制。

五、建立 service

接下去，新建一個(gè)Service負(fù)責(zé)接收消息，并在AndroidManifest.xml里面注冊(cè) 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: ");　　　　　// 應(yīng)該返回 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);
    }

　　// 這里就是服務(wù)端的實(shí)現(xiàn)，繼承了 stub，想要怎么樣的能力，自己去實(shí)現(xiàn)
    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 {
　　　　　　// 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程
        }
    };

}

這時(shí)候，可以basicTypes 方法添加具體函數(shù)代碼，實(shí)現(xiàn)你想要的功能。

當(dāng)我們?cè)诒镜孬@取到代理后之后，調(diào)用basicTypes 就會(huì)觸發(fā)服務(wù)端的調(diào)用。

六、獲取服務(wù)

接下去在 mainactivity 中進(jìn)行綁定。

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() ;
    }/**
     * bind service
     */
    private void doBindService() {
        mServiceConnection = new AdditionServiceConnection();
        Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);

    }

    /**
     * unbind service
     */
    private void doUnbindService() {
        if (mIsBound) {
            unbindService(mServiceConnection);
            mServiceConnection = null;
            mIsBound = false;
        }
    }

    /**
     * ServiceConection
     */

    class AdditionServiceConnection implements ServiceConnection {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {　　　　　　　// 連接的時(shí)候獲取本地代理，這樣我們就可以調(diào)用 service 中的方法了。
            mService = IMyAidlInterface.Stub.asInterface((IBinder) service);
            mIsBound = true;
            try {
                //設(shè)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: ");
        }
    }

    /**
     * 監(jiān)聽Binder是否死亡
     */
    private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {
        @Override
        public void binderDied() {
            if (mService == null) {
                return;
            }
            mService.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient, 0);
            mService = null;
            //重新綁定
            doBindService();
        }
    };

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

將遠(yuǎn)程服務(wù)的 binder 拿到之后，我們就可以調(diào)用相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)自己的功能呢。

到這里，一個(gè) AIDL 就被我們實(shí)現(xiàn)了。

七、分析調(diào)用過(guò)程

看看 asInterface 方法，我們?cè)?bind 一個(gè) Service 之后，在 onServiceConnecttion 的回調(diào)里面，就是通過(guò)這個(gè)方法拿到一個(gè)遠(yuǎn)程的 service 的，這個(gè)方法做了什么呢？

/**
    * Cast an IBinder object into an com.example.databasetest.IMyAidlInterface interface,
    * generating a proxy if needed.
    */
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);
    }　　　　　　　 // 實(shí)際上，代理對(duì)象持有真實(shí)對(duì)象，同時(shí)代理對(duì)象會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，再調(diào)用實(shí)體對(duì)象的方法
    return new com.example.databasetest.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
}

首先看函數(shù)的參數(shù)IBinder類型的 obj，這個(gè)對(duì)象是驅(qū)動(dòng)給我們的，如果是 Binder 本地對(duì)象，那么它就是 Binder 類型，如果是 Binder 代理對(duì)象，那就是BinderProxy類型；它會(huì)試著查找 Binder 本地對(duì)象，如果找到，說(shuō)明 Client 和 Server 都在同一個(gè)進(jìn)程，這個(gè)參數(shù)直接就是本地對(duì)象，直接強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換然后返回。

如果找不到，說(shuō)明是遠(yuǎn)程對(duì)象（處于另外一個(gè)進(jìn)程）那么就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) Binder 代理對(duì)象，讓這個(gè) Binder 代理實(shí)現(xiàn)對(duì)于遠(yuǎn)程對(duì)象的訪問(wèn)。一般來(lái)說(shuō)，如果是與一個(gè)遠(yuǎn)程 Service 對(duì)象進(jìn)行通信，那么這里返回的一定是一個(gè) Binder 代理對(duì)象，這個(gè) IBinder 參數(shù)的實(shí)際上是 BinderProxy;

再看看我們對(duì)于 aidl 的basicTypes方法的實(shí)現(xiàn)；在 Stub 類里面，basicTypes是一個(gè)抽象方法，我們需要繼承這個(gè)類并實(shí)現(xiàn)它；如果 Client 和 Server 在同一個(gè)進(jìn)程，那么直接就是調(diào)用這個(gè)方法；那么，如果是遠(yuǎn)程調(diào)用，這中間發(fā)生了什么呢？Client 是如何調(diào)用到 Server 的方法的？

對(duì)于遠(yuǎn)程方法的調(diào)用，是通過(guò) Binder 代理完成的，在這個(gè)例子里面就是Proxy類；Proxy對(duì)于basicTypes方法的實(shí)現(xiàn)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);
　　　　　　　　　　　　// 這里是重點(diǎn)，調(diào)用的是實(shí)體對(duì)象的方法
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    } finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

它首先用 Parcel 把數(shù)據(jù)序列化了，然后調(diào)用了 transact 方法；這個(gè) transact 到底做了什么呢？這個(gè) Proxy 類在 asInterface 方法里面被創(chuàng)建，前面提到過(guò)，如果是 Binder 代理那么說(shuō)明驅(qū)動(dòng)返回的 IBinder 實(shí)際是 BinderProxy，因此我們的 Proxy 類里面的 mRemote 實(shí)際類型應(yīng)該是BinderProxy；我們看看 BinderProxy 的 transact 方法：( Binder.java 的內(nèi)部類)

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

這是一個(gè)本地方法；它的實(shí)現(xiàn)在 native 層，具體來(lái)說(shuō)在 frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 文件，里面進(jìn)行了一系列的函數(shù)調(diào)用，調(diào)用鏈實(shí)在太長(zhǎng)這里就不給出了；要知道的是它最終調(diào)用到了talkWithDriver函數(shù)；看這個(gè)函數(shù)的名字就知道，通信過(guò)程要交給驅(qū)動(dòng)完成了；這個(gè)函數(shù)最后通過(guò) ioctl 系統(tǒng)調(diào)用，Client 進(jìn)程陷入內(nèi)核態(tài)，Client 調(diào)用 basicTypes 方法的線程掛起等待返回；驅(qū)動(dòng)完成一系列的操作之后喚醒 Server 進(jìn)程，調(diào)用了Server進(jìn)程本地對(duì)象的 onTransact 函數(shù)（實(shí)際上由 Server 端線程池完成）。我們?cè)倏?Binder 本地對(duì)象的 onTransact 方法（這里就是 Stub 類里面的此方法）：

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 進(jìn)程里面，onTransact 根據(jù)調(diào)用號(hào)（每個(gè) AIDL 函數(shù)都有一個(gè)編號(hào)，在跨進(jìn)程的時(shí)候，不會(huì)傳遞函數(shù)，而是傳遞編號(hào)指明調(diào)用哪個(gè)函數(shù)）調(diào)用相關(guān)函數(shù)。

在這個(gè)例子里面，調(diào)用了 Binder 本地對(duì)象的 basicTypes 方法；這個(gè)方法將結(jié)果返回給驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)喚醒掛起的 Client 進(jìn)程里面的線程并將結(jié)果返回。于是一次跨進(jìn)程調(diào)用就完成了。

至此，你應(yīng)該對(duì) AIDL 這種通信方式里面的各個(gè)類以及各個(gè)角色有了一定的了解；它總是那么一種固定的模式：一個(gè)需要跨進(jìn)程傳遞的對(duì)象一定繼承自 IBinder，如果是 Binder 本地對(duì)象，那么一定繼承 Binder 實(shí)現(xiàn) IInterface，如果是代理對(duì)象，那么就實(shí)現(xiàn)了 IInterface 并持有了 IBinder 引用；

Proxy 與 Stub 不一樣，雖然他們都既是 Binder 又是 IInterface，不同的是 Stub 采用的是繼承（is 關(guān)系），Proxy采用的是組合（has 關(guān)系）。他們均實(shí)現(xiàn)了所有的 IInterface 函數(shù)。

不同的是，Stub又使用策略模式調(diào)用的是虛函數(shù)（待子類實(shí)現(xiàn)），而 Proxy 則使用組合模式。為什么Stub采用繼承而 Proxy 采用組合？事實(shí)上，Stub 本身 is 一個(gè) IBinder（Binder），它本身就是一個(gè)能跨越進(jìn)程邊界傳輸?shù)膶?duì)象，所以它得繼承 IBinder 實(shí)現(xiàn) transact 這個(gè)函數(shù)從而得到跨越進(jìn)程的能力（這個(gè)能力由驅(qū)動(dòng)賦予）。

Proxy 類使用組合，是因?yàn)樗魂P(guān)心自己是什么，它也不需要跨越進(jìn)程傳輸，它只需要擁有這個(gè)能力即可，要擁有這個(gè)能力，只需要保留一個(gè)對(duì) IBinder 的引用。

以上就是解析Android AIDL的實(shí)例與原理的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Android AIDL的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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