探索Android中的Parcel机制(上)

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一.先从Serialize说起

         我们都知道JAVA中的Serialize机制,译成串行化、序列化……,其作用是能将数据对象存入字节流当中,在需要时重新生成对象。主要应用是利用外部存储设备保存对象状态,以及通过网络传输对象等。

 

二.Android中的新的序列化机制

         Android系统中,定位为针对内存受限的设备,因此对性能要求更高,另外系统中采用了新的IPC(进程间通信)机制,必然要求使用性能更出色的对象传输方式。在这样的环境下,Parcel被设计出来,其定位就是轻量级的高效的对象序列化和反序列化机制。

 

三.Parcel类的背后

         Framework中有parcel类,源码路径是:

Frameworks/base/core/java/android/os/Parcel.java

典型的源码片断如下:

     /**
     * Write an integer value into the parcel at the current dataPosition(),
     * growing dataCapacity() if needed.
     */
    public final native void writeInt(int val);
    /**
     * Write a long integer value into the parcel at the current dataPosition(),
     * growing dataCapacity() if needed.
     */
    public final native void writeLong(long val);

  从中我们看到,从这个源程序文件中我们看不到真正的功能是如何实现的,必须透过JNI往下走了。于是,Frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp中找到了线索

 static void android_os_Parcel_writeInt(JNIEnv* env, jobject clazz, jint val)
{
    Parcel* parcel = parcelForJavaObject(env, clazz);
    if (parcel != NULL) {
        const status_t err = parcel->writeInt32(val);
        if (err != NO_ERROR) {
            jniThrowException(env, "java/lang/OutOfMemoryError", NULL);
        }
    }
}
static void android_os_Parcel_writeLong(JNIEnv* env, jobject clazz, jlong val)
{
    Parcel* parcel = parcelForJavaObject(env, clazz);
    if (parcel != NULL) {
        const status_t err = parcel->writeInt64(val);
        if (err != NO_ERROR) {
            jniThrowException(env, "java/lang/OutOfMemoryError", NULL);
        }
    }
}

 从这里我们可以得到的信息是函数的实现依赖于Parcel指针,因此还需要找到Parcel的类定义,注意,这里的类已经是用C++语言实现的了。

         找到Frameworks/base/include/binder/parcel.hFrameworks/base/libs/binder/parcel.cpp。终于找到了最终的实现代码了。

         有兴趣的朋友可以自己读一下,不难理解,这里把基本的思路总结一下:

1.       整个读写全是在内存中进行,主要是通过malloc()realloc()memcpy()等内存操作进行,所以效率比JAVA序列化中使用外部存储器会高很多;

2.       读写时是4字节对齐的,可以看到#define PAD_SIZE(s) (((s)+3)&~3)这句宏定义就是在做这件事情;

3.       如果预分配的空间不够时newSize = ((mDataSize+len)*3)/2;会一次多分配50%

4.       对于普通数据,使用的是mData内存地址,对于IBinder类型的数据以及FileDescriptor使用的是mObjects内存地址。后者是通过flatten_binder()unflatten_binder()实现的,目的是反序列化时读出的对象就是原对象而不用重新new一个新对象。

 

好了,这就是Parcel背后的动作,全是在一块内存里进行读写操作,就不啰嗦了,把parcel的代码贴在这供没有源码的朋友参考吧。接下来我会用一个小DEMO演示一下Parcel类在应用程序中的使用,详见《探索Android中的Parcel机制(下)》。

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 */
#ifndef ANDROID_PARCEL_H
#define ANDROID_PARCEL_H
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// ---------------------------------------------------------------------------
namespace android {
class IBinder;
class ProcessState;
class String8;
class TextOutput;
class Flattenable;
struct flat_binder_object;  // defined in support_p/binder_module.h
class Parcel
{
public:
                        Parcel();
                        ~Parcel();
    
    const uint8_t*      data() const;
    size_t              dataSize() const;
    size_t              dataAvail() const;
    size_t              dataPosition() const;
    size_t              dataCapacity() const;
    
    status_t            setDataSize(size_t size);
    void                setDataPosition(size_t pos) const;
    status_t            setDataCapacity(size_t size);
    
    status_t            setData(const uint8_t* buffer, size_t len);
    status_t            appendFrom(Parcel *parcel, size_t start, size_t len);
    bool                hasFileDescriptors() const;
    status_t            writeInterfaceToken(const String16& interface);
    bool                enforceInterface(const String16& interface) const;
    bool                checkInterface(IBinder*) const;
    void                freeData();
    const size_t*       objects() const;
    size_t              objectsCount() const;
    
    status_t            errorCheck() const;
    void                setError(status_t err);
    
    status_t            write(const void* data, size_t len);
    void*               writeInplace(size_t len);
    status_t            writeUnpadded(const void* data, size_t len);
    status_t            writeInt32(int32_t val);
    status_t            writeInt64(int64_t val);
    status_t            writeFloat(float val);
    status_t            writeDouble(double val);
    status_t            writeIntPtr(intptr_t val);
    status_t            writeCString(const char* str);
    status_t            writeString8(const String8& str);
    status_t            writeString16(const String16& str);
    status_t            writeString16(const char16_t* str, size_t len);
    status_t            writeStrongBinder(const sp& val);
    status_t            writeWeakBinder(const wp& val);
    status_t            write(const Flattenable& val);
    // Place a native_handle into the parcel (the native_handle's file-
    // descriptors are dup'ed, so it is safe to delete the native_handle
    // when this function returns). 
    // Doesn't take ownership of the native_handle.
    status_t            writeNativeHandle(const native_handle* handle);
    
    // Place a file descriptor into the parcel.  The given fd must remain
    // valid for the lifetime of the parcel.
    status_t            writeFileDescriptor(int fd);
    
    // Place a file descriptor into the parcel.  A dup of the fd is made, which
    // will be closed once the parcel is destroyed.
    status_t            writeDupFileDescriptor(int fd);
    
    status_t            writeObject(const flat_binder_object& val, bool nullMetaData);
    void                remove(size_t start, size_t amt);
    
    status_t            read(void* outData, size_t len) const;
    const void*         readInplace(size_t len) const;
    int32_t             readInt32() const;
    status_t            readInt32(int32_t *pArg) const;
    int64_t             readInt64() const;
    status_t            readInt64(int64_t *pArg) const;
    float               readFloat() const;
    status_t            readFloat(float *pArg) const;
    double              readDouble() const;
    status_t            readDouble(double *pArg) const;
    intptr_t            readIntPtr() const;
    status_t            readIntPtr(intptr_t *pArg) const;
    const char*         readCString() const;
    String8             readString8() const;
    String16            readString16() const;
    const char16_t*     readString16Inplace(size_t* outLen) const;
    sp         readStrongBinder() const;
    wp         readWeakBinder() const;
    status_t            read(Flattenable& val) const;
    
    // Retrieve native_handle from the parcel. This returns a copy of the
    // parcel's native_handle (the caller takes ownership). The caller
    // must free the native_handle with native_handle_close() and 
    // native_handle_delete().
    native_handle*     readNativeHandle() const;
    
    // Retrieve a file descriptor from the parcel.  This returns the raw fd
    // in the parcel, which you do not own -- use dup() to get your own copy.
    int                 readFileDescriptor() const;
    
    const flat_binder_object* readObject(bool nullMetaData) const;
    // Explicitly close all file descriptors in the parcel.
    void                closeFileDescriptors();
    
    typedef void        (*release_func)(Parcel* parcel,
                                        const uint8_t* data, size_t dataSize,
                                        const size_t* objects, size_t objectsSize,
                                        void* cookie);
                        
    const uint8_t*      ipcData() const;
    size_t              ipcDataSize() const;
    const size_t*       ipcObjects() const;
    size_t              ipcObjectsCount() const;
    void                ipcSetDataReference(const uint8_t* data, size_t dataSize,
                                            const size_t* objects, size_t objectsCount,
                                            release_func relFunc, void* relCookie);
    
    void                print(TextOutput& to, uint32_t flags = 0) const;
        
private:
                        Parcel(const Parcel& o);
    Parcel&             operator=(const Parcel& o);
    
    status_t            finishWrite(size_t len);
    void                releaseObjects();
    void                acquireObjects();
    status_t            growData(size_t len);
    status_t            restartWrite(size_t desired);
    status_t            continueWrite(size_t desired);
    void                freeDataNoInit();
    void                initState();
    void                scanForFds() const;
                        
    template
    status_t            readAligned(T *pArg) const;
    template   T readAligned() const;
    template
    status_t            writeAligned(T val);
    status_t            mError;
    uint8_t*            mData;
    size_t              mDataSize;
    size_t              mDataCapacity;
    mutable size_t      mDataPos;
    size_t*             mObjects;
    size_t              mObjectsSize;
    size_t              mObjectsCapacity;
    mutable size_t      mNextObjectHint;
    mutable bool        mFdsKnown;
    mutable bool        mHasFds;
    
    release_func        mOwner;
    void*               mOwnerCookie;
};
// ---------------------------------------------------------------------------
inline TextOutput& operator<<(TextOutput& to, const Parcel& parcel)
{
    parcel.print(to);
    return to;
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// Generic acquire and release of objects.
void acquire_object(const sp& proc,
                    const flat_binder_object& obj, const void* who);
void release_object(const sp& proc,
                    const flat_binder_object& obj, const void* who);
void flatten_binder(const sp& proc,
                    const sp& binder, flat_binder_object* out);
void flatten_binder(const sp& proc,
                    const wp& binder, flat_binder_object* out);
status_t unflatten_binder(const sp& proc,
                          const flat_binder_object& flat, sp* out);
status_t unflatten_binder(const sp& proc,
                          const flat_binder_object& flat, wp* out);
}; // namespace android
// ---------------------------------------------------------------------------
#endif // ANDROID_PARCEL_H

 本文的源码使用的是Android 2.1版本。

转载于:https://my.oschina.net/kingfrog/blog/293123

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