深刻解析 Android 的 AIDL
16lz
2021-01-23
| 在Android應用框架裡，應用層級的軟體大多是Java類別，而系統層級的軟體大多是C或C++類別。Android使用JNI介面來達成這個目標。例如，在Android裡有個MediaPlayer.cpp類別，當它搭配上JNI介面之後，在VM上執行的MediaPlayer.java就可以透過JNI介面與MediaPlayer.cpp類別溝通了。
圖1-1 基於這樣的架構，我門就可以盡量將MediaPlayer.java裡的程式邏輯移入MediaPlayer.cpp類別裡，以便加快程式的執行速度。此外，以JNI介面包裝MediaPlayer.cpp類別，並且銜接相互輝映的MediaPlayer.java類別，可以讓眾多的Java應用程式透過MediaPlayer.java來使用MediaPlayer.cpp類別的服務。這是一種非常有用的包裝技巧，藉由包裝來創造更多的應用機會。為了進一步創造更多的應用機會，可以替MediaPlayer.java類別加上AIDL介面，讓更多的Java應用程式能與MediaPlayer.java類別進行遠距的IPC溝通。如下圖所示：
圖1-2 上圖表示出JNI在Android裡扮演的角色，以及Android框架裡Java與C/C++類別融合的基本架構。上面的圖1-2是一個較為抽象的圖，凸顯JNI與AIDL的相互呼應之角色。於此，以高煥堂所寫的第2本Android書：<<Android 軟體架構設計>> 一書裡的範例：HalfAdder組件為例，展示其幕後的細節架構。首先看看其JNI介面之上的細節架構，如下UML圖：
圖1-3上圖1-2幕後的細節架構之一 上圖凸顯了AIDL介面的細節架構。下圖1-4將換個角度，從*.so開發者來看，當我們開發系統層級的C/C++類別時，也能善用JNI，創造C/C++類別的廣大商機。其細節架構如下UML圖：
圖1-4上圖1-2幕後的細節架構之二 1.3說明C/C++組件開發從上圖1-4可看到此範例的C/C++組件部份。其詳細的程式碼，請閱讀高煥堂所寫的第2本Android書：<<Android 軟體架構設計>> 一書之第5~6章。 1.4說明AIDL介面類別之開發 基於剛才所撰寫的相對應Java類別：Calculator.java，就能順利配上AIDL介面了。 1.4.1細說AIDL介面與IBinder介面 其實，AIDL介面幕後是仰賴著IBinder介面的。所以，我們的應用程式可以選擇使用IBinder介面，也可以使用AIDL介面。如果採取IBinder介面，就不必使用aidl.exe工具去產出calInterface.java介面定義檔了，其介面類別較單純一些，如下圖所示：
圖1-5僅使用較單純的IBinder介面 由於IBinder介面只提供單一函數(即transact()函數)來進行遠距溝通，呼叫起來比較不方便。例如，當Calculator類別有多個函數時，myActivity要如何呼叫它們呢？可以呼叫IBinder介面的transact()函數，再轉而呼叫Calculator的各個函數。由於它並不太方便，所以Android提供Proxy/Stub結構的AIDL介面來化解這個問題，其架構圖如下：
圖1-6更方便的AIDL介面(其介面類別結構較複雜一些) 在本範例裡，將採取AIDL介面，同時也介紹其幕後的IBinder介面，以及其兩這之間的密切關係。1.4.2細說Stub類別的程式碼 這個Stub類別就是由aidl.exe所產出的；也就是在calInterface.java裡面。茲再重複列出calInterface.java程式碼如下： /*---- calInterface.java ----*/ /* * This file is auto-generated.DO NOT MODIFY. * Original file: calInterface.aidl */ package com.misoo.gx06; import java.lang.String; import android.os.RemoteException; import android.os.IBinder; import android.os.IInterface; import android.os.Binder; import android.os.Parcel; public interface calInterface extends android.os.IInterface { /** Local-side IPC implementation stub class. */ public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.misoo.gx06.calInterface { private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.misoo.gx06.calInterface"; /** Construct the stub at attach it to the interface. */ public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR); } /** * Cast an IBinder object into an calInterface interface, * generating a proxy if needed. */ public static com.misoo.gx06.calInterface asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj==null)) { return null; } com.misoo.gx06.calInterface in = (com.misoo.gx06.calInterface)obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if ((in!=null)) { return in; } return new com.misoo.gx06.calInterface.Stub.Proxy(obj); } public android.os.IBinder asBinder() { return this; } 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_EvDigitPress: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); int _arg0; _arg0 = data.readInt(); java.lang.String _result = this.EvDigitPress(_arg0); reply.writeNoException(); reply.writeString(_result); return true; } case TRANSACTION_EvCPress: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); java.lang.String _result = this.EvCPress(); reply.writeNoException(); reply.writeString(_result); return true; } case TRANSACTION_EvPlusPress: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); java.lang.String _result = this.EvPlusPress(); reply.writeNoException(); reply.writeString(_result); return true; } case TRANSACTION_EvAssignPress: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); java.lang.String _result = this.EvAssignPress(); reply.writeNoException(); reply.writeString(_result); return true; } } return super.onTransact(code, data, reply, flags); } private static class Proxy implements com.misoo.gx06.calInterface { private android.os.IBinder mRemote; Proxy(android.os.IBinder remote) { mRemote = remote; } public android.os.IBinder asBinder() { return mRemote; } public java.lang.String getInterfaceDescriptor() { return DESCRIPTOR; } public java.lang.String EvDigitPress(int d) throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.lang.String _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); _data.writeInt(d); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_EvDigitPress, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.readString(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } public java.lang.String EvCPress() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.lang.String _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_EvCPress, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.readString(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } public java.lang.String EvPlusPress() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.lang.String _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_EvPlusPress, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.readString(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } public java.lang.String EvAssignPress() throws android.os.RemoteException { android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain(); android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain(); java.lang.String _result; try { _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_EvAssignPress, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.readString(); } finally { _reply.recycle(); _data.recycle(); } return _result; } } static final int TRANSACTION_EvDigitPress = (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); static final int TRANSACTION_EvCPress = (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1); static final int TRANSACTION_EvPlusPress = (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 2); static final int TRANSACTION_EvAssignPress = (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 3); } public java.lang.String EvDigitPress(int d) throws android.os.RemoteException; public java.lang.String EvCPress() throws android.os.RemoteException; public java.lang.String EvPlusPress() throws android.os.RemoteException; public java.lang.String EvAssignPress() throws android.os.RemoteException; } 這個calInterface.java檔案是由aidl.exe工具程式所產出的。 首先，calInterface介面繼承了Android提供的IInterface介面，如下述程式碼： public interface calInterface extends android.os.IInterface { ……… } 這個類別定義又內含有一個Stub類別，其繼承Android提供的Binder父類別，而且實作calInterface介面，如下述程式碼： public interface calInterface extends android.os.IInterface { ………. public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.misoo.gx06.calInterface { ………. private static class Proxy implements com.misoo.gx06.calInterface { ……… } ……….. } |
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