Android 进程通信--Binder机制

2018-05-14  本文已影响0人  墨留痕

一、起源——为什么在Android中使用binder通信机制？

linux中的进程通信

Android 中的进程通信

为了解决进程中的通信问题，android 沿用了Linux的进程管理机制，如下实现形式：

名称 特点 使用场景
文件 不能做到进程间的即时通信，并且不适合用于高并发的场景 用于SharedPreference以及IO操作
Bundle 只能传输实现了Serializable或者Parcelable接口或者一些Android支持的特殊对象 用于四大组件之间的进程交互
ContentProvider 可以访问较多的数据，支持一对多的高并发访问，因为ContentProvider已经自动做好了关于并发的机制 用于一对多的数据共享并且需要对数据进行频繁的CRUD操作
Socket 通过网络传输字节流，支持一对多的实时通信，但是实现起来比较复杂 用于网络数据共享
Messenger 底层原理是AIDL，只是对其做了封装，但是不能很好的处理高并发的场景，并且传输的数据只能支持Bundle类型 低并发的一对多的即时通信
AIDL 功能强大，使用Binder机制，支持一对多的高并发实时通信，但是需要处理好线程同步 一对多并且有远程进程通信的场景
IPC 数据拷贝次数对比
IPC 数据拷贝次数
共享内存 0
Binder 1
Socket/管道/消息队列 2
总结：Binder 优势

二、Binder 是什么

Binder作为Android系统提供的一种进程间通信机制，采用了C/S(client/service)。它提供远程过程调用功能（RPC<Remote Procedure Call>）。包含Client、Server、ServiceManager和Binder Driver。Binder Driver是Binder驱动程序，运行在Linux内核空间；Client，Server和Service Manager运行在用户空间。

通信机制的整体框架

img

四个角色

通信建立

  1. 注册服务：
    1. Service创建对应Binder实例对象，然后开启隐藏Binder线程，接收来自客户端的请求，同时，将自身的Binder注册到Service Manager，在Binder驱动创建mRemote对象
    2. https://blog.csdn.net/moonshine2016/article/details/54378358
  2. 客户端与服务端通信，通过Service Manager查找到服务端的Binder，然后Binder驱动将对应的mRemote对象返回。
  3. 通信建立完毕，此时可以开始使用服务。

服务使用

服务代码执行
  1. Client借助通信建立是返回的IBinder对象(Stub/Proxy)，调用服务的方法。在Service未返回结果的时候，Client处于阻塞状态。请求的数据交给Proxy代理处理。
  2. Proxy代理接口将client传递的参数打包成Parcel对象（ transact() ）。
  3. 将Parcel发送到内核中的Binder driver。
  4. Binder驱动程序将数据发送个Server，Server对数据进行解析，并根据相应的操作标识进行相应的操作处理。
  5. Server操作完成之后，将执行之后结果数据封装。然后将数据交给Binder驱动程序调度。（onTransact()）。
  6. Binder驱动程序将结果数据交给Client的Proxy代理，Proxy代理将数据解析后将最终结果返回给Client。
  7. Client接收到数据之后，结束阻塞状态。

通信中数据的共享

Binder内存
  1. 客户端要调用远程对象函数时，只需把数据写入到Parcel，在调用所持有的Binder引用的transact()函数，transact函数执行过程中会把参数、标识符（标记远程对象及其函数）等数据放入到Client的共享内存
  2. Binder驱动从Client的共享内存中读取数据，根据这些数据找到对应的远程进程的共享内存，把数据拷贝到远程进程的共享内存中，并通知远程进程执行onTransact()函数，这个函数也是属于Binder类。
  3. 远程进程Binder对象执行完成后，将得到的写入自己的共享内存中，Binder驱动再将远程进程的共享内存数据拷贝到客户端的共享内存，并唤醒客户端线程。
  4. Binder驱动内存解析

三、实际应用

1、创建服务代码

​ 自定义Binder，需要在Service 提供服务，我们就先创建SService，在内部创建Binder。

public class BookManagerService extends Service {
    //判断Service是否销毁
    private AtomicBoolean isServiceDestory = new AtomicBoolean(false);
    private CopyOnWriteArrayList<Book> bookList = new CopyOnWriteArrayList<>();
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //添加默认数据
        bookList.add(new Book(0, "demo1"));
    }
    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mBinder;
    }
    //Binder 创建位置 服务中创建
    private Binder mBinder = new IBookManager.Stub() {
        @Override
        public void addBook(Book book) throws RemoteException {
            book.bookId = bookList.size();
            bookList.add(book);
        }
        @Override
        public List<Book> getBookList() throws RemoteException {
            return bookList;
        }
        @Override
        public Book getBookById(int bookId) throws RemoteException {
            for (Book book : bookList) {
                if (book.bookId == bookId) {
                    return book;
                }
            }
            return null;
        }
    };
}

2、注册服务

<service
         android:name=".service.BookManagerService"
         android:process=":remote" />

3、客户端绑定

//绑定服务
Intent intent = new Intent(this, BookManagerService.class);
bindService(intent, conn, BIND_AUTO_CREATE);
//服务链接
private ServiceConnection conn = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        Log.d("", "onServiceConnected=>name:" + name);
        //获取代理服务对象
        //同进程时，调用asInterface返回的是Stub对象
        //不同进程，调用asInterface返回的是Stub.Proxy对象。
        mBookManager = IBookManager.Stub.asInterface(service);
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        Log.d("", "onServiceDisconnected=>name:" + name);
    }
};

4、使用

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        if (mBookManager != null) {
            Book book = new Book( 0,"Demo" + new Random().nextInt(1000));
            try {
                mBookManager.addBook(book);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
                Log.e("", e.getLocalizedMessage());
            }
        }

    }
}).start();

Proxy - Stub 设计模式

img
  1. Stub 跟 Proxy 是一对，俗称“代理-桩”，一般用在远程方法调用。
  2. Proxy 相当于是拿在手里的遥控器，而 Stub 相当于长在电视机里的遥控接收器，它们有着一一对应的接口方法，但操作的方向刚好相反。
  3. Proxy 的接口供客户端程序调用，然后它内部会把信息包装好，以某种方式（比如 RMI）传递给 Stub，而后者通过对应的接口作用于服务端系统，从而完成了“远程调用”。
  4. 一般不同进程间通信的时候都会用到这种模式。


/**
         * Cast an IBinder object into an com.example.aidl.IBookManager interface,
         * generating a proxy if needed.
         */
public static com.example.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
    if ((obj == null)) {
        return null;
    }
    android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (((iin != null) && (iin instanceof com.example.aidl.IBookManager))) {
        return ((com.example.aidl.IBookManager) iin);
    }
    return new com.example.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
}

源码解析

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