Android IPC浅析之Binder

在认识IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）之前，肯定要先理解什么是线程，什么是进程？在多数操作系统中，线程是最小的可操作调度单元。而进程一般则是一个具体的应用（比如QQ、微信），其可以包含有多个线程。要在不同的进程进行数据的传输与通信，就需要用到IPC机制了。

在Android中跨进程通信的方式有很多，如intent传递、读写文件、socket通信、SharedPreferences(不可靠)、ContentProvider以及Binder等。本文主要讲解Binder机制的用法及其简单原理，这次的demo是客户端跨进程请求服务端返回一个我们需要的int值，效果如下：

简单来说Binder是Android系统为我们提供的一个用于进程通信的类，我们一般通过AIDL语言自动让ide工具为我们生成（如果你不嫌累不嫌头疼完全可以自己写），其结构类似这样：

package com.example.lucky.aidl;
// Declare any non-default types here with import statements

public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface
{
    public int plusResult(int a, int b) throws android.os.RemoteException;
    /** Local-side IPC implementation stub class. */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface
    {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface";
        /** Construct the stub at attach it to the interface. */
        public Stub()
        {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }
        /**
         * Cast an IBinder object into an com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface interface,
         * generating a proxy if needed.
         */
        public static com.example.lucky.aidl.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.lucky.aidl.IMyAidlInterface))) {
            return ((com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface)iin);
        }
            return new com.example.lucky.aidl.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
        {
            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }
        private static class Proxy implements com.example.lucky.aidl.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 int plusResult(int a, int b) 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(a);
        _data.writeInt(b);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_plusResult, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
        _result = _reply.readInt();
        }
        finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
        }
        return _result;
        }
        }
        static final int TRANSACTION_plusResult = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    }

}

乍一看代码很杂乱，逻辑也很复杂，其实对于我们这样的萌新只需要理解清这个接口的内部类Stub、内部类中的asInterface(android.os.IBinder obj)、onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)、以及Proxy就可以简单使用Binder了。下面我会逐一分析这些。

Stub

这个Stub就是我们需要的Binder类了，当我们在客户端bindService时会通过远程服务端的onBinder方法中会return 给我们.

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO: Return the communication channel to the service.
        return mBinder;
    }

通过这个Binder类，我们可以就在客户端取得他的内部类Proxy，从而在客户端完成相应操作。

asInterface(android.os.IBinder obj)

通过此方法我们可以将服务端生成的Binder对象（Stub）转化成AIDL接口型的对象。需要注意的是此方法是区分进程的，如果客户端和服务端处于同一进程，则不会进行转换，直接把Stub返回给客户端，当处于不同进程时，会返回Stub.Proxy对象。

public static com.example.lucky.aidl.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.lucky.aidl.IMyAidlInterface))) {
            return ((com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface)iin);
        }
            return new com.example.lucky.aidl.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
}

onTransact

此方法运行在服务端的Binder线程池中，当我们在客户端远程请求服务端的方法时，就会执行该方法。我们可以发现它就收的参数类型int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags都是可序列化的Parcel 型，这点后面会讲。基本原理就是服务端通过data取出客户端传入的参数，然后写入reply返回给客户端。

Proxy

Proxy可以直译为代理人，从名字上我们就能看出这是服务端返回给我们的Binder的一个代理人（为了与时俱进，我们可以把它称作经纪人~），通过它我们可以在客户端远程调用服务端的方法。注意此时会挂起客户端的当前线程，直到服务器返回数据成功，所以如果我们直接在此处更新UI是很容易引起ANR让我们的应用挂掉（因为等待服务器一般都比较耗时）！为了避免ANR，常用的方法就是新建线程通过判断返回的Proxy是否为null来请求服务端。

通过上面的分析我们应该对Binder的工作流程有了一定的了解，接下来就通过demo代码，更直观地学会如何使用Binder进行进程间通信。

Demo创建流程

1 创建AIDL接口

// IMyAidlInterface.aidl
package com.example.lucky.aidl;

// Declare any non-default types here with import statements

interface IMyAidlInterface {

    int plusResult(in int a, in int b);
}

这儿只声明了一个方法plusResult，往后看就会发现，通过AIDL暴露出来的方法会在Service端实现，从而让客户端调用。这儿我们只关心AIDL文件中支持的数据类型：java基本数据类型、ArrayList(里面元素也必须支持AIDL)、HashMap(里面元素也必须支持AIDL)、所有可序列化的自定义对象（实现了Parcelable接口）。这儿我们的plusResult方法中接收的参数是最简单的int型，如果是自定义的Parcel对象，我们还需要额外创建AIDL文件声明该对象。例：

 int plusResult(in int a, in User use);

我们必须在同目录下声明该User对象：

// IMyAidlInterface.aidl
package com.example.lucky.aidl;

parcelable User;

参数名前面的in、out分别表示输入、输出型参数。

2 创建远程服务端
此例的Service为了额外创建新的工程直接通过android:process=".anotherProcess"属性将其进程定义为了其他线程。

public class PlusService extends Service {

    private Binder mBinder;
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO: Return the communication channel to the service.
        return mBinder;
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        mBinder = new IMyAidlInterface.Stub() {
            @Override
            public int plusResult(int a, int b) throws RemoteException {
                /*try {
                    new Thread().sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }*/
                return a+b;
            }
        };
    }
}

代码十分简单，主要在onCreate时实例化了IMyAidlInterface.Stub，在其中实现了客户端请求的plusResult方法，然后通过onBind传递出去。

3 客户端bindService进行远程请求

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private ServiceConnection mServiceConnection;
    private int plusResult;
    @InjectView(R.id.firstEditText)
    EditText firstEditText;
    @InjectView(R.id.secondEditText)
    EditText secondEditText;
    @InjectView(R.id.result)
    TextView result;
    @InjectView(R.id.mButton)
    Button mButton;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        ButterKnife.inject(this);
        mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                if ((firstEditText.getText().length()==0) || (secondEditText.getText().length()==0)) {
                    Toast.makeText(MainActivity.this,"请输入数字",Toast.LENGTH_LONG).show();
                    return;
                } else {
                    final int a = Integer.valueOf(firstEditText.getText().toString().trim());
                    final int b = Integer.valueOf(secondEditText.getText().toString().trim());
                    mServiceConnection = new ServiceConnection() {

                        //onServiceConnected onServiceDisconnected都是在UI线程中进行的，所以当需要耗时操作时，可以通过判断bookManager（proxy）对象是否为空，在子线程中进行
                        @Override
                        public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {
                            IMyAidlInterface myAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder);
                            try {
                                plusResult = myAidlInterface.plusResult(a,b);
                                result.setText(" "+plusResult);
                                Toast.makeText(MainActivity.this,"服务器响应拉，亲～",Toast.LENGTH_LONG).show();
                            } catch (RemoteException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }

                        @Override
                        public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {

                        }
                    };
                    Intent intent = new Intent(MainActivity.this,PlusService.class);
                    if (mServiceConnection != null) {
                        bindService(intent,mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
                    }
                }

            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        if (mServiceConnection != null) {
            unbindService(mServiceConnection);
        }
        super.onDestroy();
    }
}

在ServiceConnection 的onServiceConnected回调方法中我们获得了我们想要的经纪人IMyAidlInterface myAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder);,通过它就可以远程请求服务端的方法了，这儿为了代码简洁没有新建线程处理，其实只要在服务端sleep一下，客户的程序就很容易ANR挂掉了，有兴趣的同学可以自己尝试一下。最后千万别忘记在客户端unbindService，这样一个简单的跨进程通信demo就创建好了~

总结下使用AIDL时的那些坑：

客户端、服务端所有AIDL文件的packagename必须手动修改为相同的
远程服务端需要通过android:exported="true"属性暴露出来
有时候找不到系统自动生成的Binder类，我们需要remake一下这个工程
自定义创建的对象一定要实现Parcelable且额外声明
AIDL即使在相同package内，也要手动导包
。。。。。。