IPC机制之Binder

写在前面：

本文摘自《Android开发艺术探索》。

什么是Binder?

Binder是Android中的一个类，实现了IBinder接口。

从IPC（进程间通信）角度讲，Binder是Android中的一种跨进程通信方式，Binder可以理解为一种虚拟的物理设备，它的驱动是/dev/binder，该通信方式在Linux中没有；

从Android Framework角度讲，Binder是ServiceManager连接各种Manger(ActivityManager、WindowManager，等等)和相应ManagerService的桥梁；

从Android 应用层将，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService时，服务器会返回一个包含服务业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务。

什么时候使用Binder?

Binder主要使用在Service中，包括AIDL和Messenger（Messenger的底层其实是AIDL）。

什么是AIDL？

AIDL：Android Interface Definition Language，安卓接口定义语言。

Android系统中的进程之间不能共享内存，因此，需要提供一些机制在不同进程之间进行数据通信。Learn more>>

通俗地讲，AIDL为我们提供一种快速实现Binder的工具。（后续会说到）

AIDL文件代码如下：

// Book.aidlpackage com.cooffee.studypro.aidl;parcelable Book;

// IBookManager.aidlpackage com.cooffee.studypro.aidl;import com.cooffee.studypro.aidl.Book;interface IBookManager {    List<Book> getBookList();    void addBook(in Book book);}

系统自动帮我们生成IBookManager接口的java代码文件，代码结构如下：

interface IBookManager extends IInterface {            abstract class Stub implements IBookManager {            asInterface() {...};            asBinder() {...};            onTransact() {...};                        abstract class Proxy implements IBookManager {                asBinder() {...};                getInterfaceDescriptor() {...};                getBookList() {...};                addBook() {...};            }        }        getBookList();  // 抽象方法    addBook();      // 抽象方法        // 两个方法标记ID的声明...}

IBookManager接口的核心是它的内部类Stub和Stub的内部代理类Proxy。

下面详细介绍针对这两个类的每个方法的定义：

DESCRIPTOR：

Binder的唯一标识，一般用当前Binder的类名标识，比如“com.example.aidl.IBookManager”。

asInterface(android.os.IBinder obj):

将服务器端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象。

该转换过程是区分进程的：

如果客户端和服务端位于统一进程，此方法返回服务端的Stub对象本身；

否则返回的是系统封装的Stub.proxy对象。

asBinder():

用于返回当前Binder对象。

onTransact():

此方法运行在服务器端的Binder线程池，当客户端发起跨进程请求时，远程请求会通过系统低层封装后交由次方法来处理。

原型：

public Boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)。

code：服务器通过code，确定请求的目标方法是什么。

data：从data中取出目标方法所需的参数（如果目标方法有参数），然后执行目标方法。（感觉像：方法执行的入口）

reply：向reply写入返回值（如果请求的方法有返回值的话）。（感觉像：方法执行的出口）

注意：如果此方法返回false，那么客户端的请求会失败，因此我们利用这个特性来做权限验证，毕竟我们也不希望随便一个进程都能远程调用我们的服务。

Proxy#getBookList:

此方法运行在客户端，当客户端远程调用此方法时，其内部实现如下：

创建该方法的输入型Parcel对象_data、输出型Parcel对象_reply和返回值对象List;把该方法的参数信息写入_data（如果有参数）；调用transact方法来发起RPC（远程过程调用）请求，同时当前线程挂起；服务器端的onTransact方法会被调用，直到RPC过程返回后，当前线程继续执行，并从_reply中取出RPC过程的返回结果；返回reply中的数据。

Proxy#addBook:

执行过程与getBookList过程相同，但是该方法没有返回值。

说明一下：

1. 当客户端发起远程请求时，由于当前线程会被挂起直至服务端进程返回数据，所以如果一个远程方法是耗时的，不能在UI线程发起此远程请求

2. 由于服务端的Binder方法运行在Binder的线程池中，所以Binder方法不管是否耗时都应该采用同步的方式实现，因为它已经运行在一个线程中了。

IPC机制之Binder_第1张图片

Binder的工作机制

从上图我们可以看出，实现Binder的工作机制中并没有出现我们当初建立的AIDL文件，之所以提供AIDL文件，是为了方便系统为我们生成代码（IBookManager接口及其内部类）。

如果我们客户端远程请求工程中，中途断掉了怎么办？

Binder运行在服务端进程中，如果服务端进程由于某种原因异常终止，这个时候我们到服务端的Binder连接断裂（称之为Binder死亡），会导致我们的远程调用失败。而且我们不知道Binder连接是什么时候断裂的，那么客户端的功能会受到影响。

Binder提供了两个配对的方法linkToDeath和unlinkToDeath，通过linkToDeath我们可以为Binder设置一个死亡代理，当Binder死亡时，我们会收到通知，这个时候我们就可以重新发起连接请求从而恢复连接。

首先，声明一个DeathRecipient对象。DeathRecipient是一个接口，其内部只有一个方法binderDied，我们需要实现这个方法，当Binder死亡的时候，系统就会回调binderDied方法，然后我们就可以移出之前绑定的binder代理并重新绑定远程服务：

    private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {        @Override        public void binderDied() {            if (mBookManager == null)                return;            mBookManager.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient, 0);            mBookManager - null;            // TODO: 重新绑定远程service        }    };

其次，在客户端绑定远程服务成功后，给binder设置死亡代理：

mService = IMessageBoxManager.Stub.asInterface(binder);binder.linkToDeath(mDeathRecipient, 0);

其中linkToDeath的第二个参数是个标记位，我们直接设为0即可。

另外，Binder的方法isBinderAlive也可以判断Binder是否死亡。

附录：

AIDL文件生成IBookManager接口代码

/* * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY. * Original file: /Volumes/J_Eric/J_workRoom/AndroidStudio/StudyPro/app/src/main/aidl/com/cooffee/studypro/aidl/IBookManager.aidl */package com.cooffee.studypro.aidl;public interface IBookManager extends android.os.IInterface{/** Local-side IPC implementation stub class. */public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager{private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager";/** Construct the stub at attach it to the interface. */public Stub(){this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}/** * Cast an IBinder object into an com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager interface, * generating a proxy if needed. */public static com.cooffee.studypro.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.cooffee.studypro.aidl.IBookManager))) {return ((com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager)iin);}return new com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager.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_getBookList:{data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.util.List<com.cooffee.studypro.aidl.Book> _result = this.getBookList();reply.writeNoException();reply.writeTypedList(_result);return true;}case TRANSACTION_addBook:{data.enforceInterface(DESCRIPTOR);com.cooffee.studypro.aidl.Book _arg0;if ((0!=data.readInt())) {_arg0 = com.cooffee.studypro.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);}else {_arg0 = null;}this.addBook(_arg0);reply.writeNoException();return true;}}return super.onTransact(code, data, reply, flags);}private static class Proxy implements com.cooffee.studypro.aidl.IBookManager{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 java.util.List<com.cooffee.studypro.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException{android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();java.util.List<com.cooffee.studypro.aidl.Book> _result;try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);_reply.readException();_result = _reply.createTypedArrayList(com.cooffee.studypro.aidl.Book.CREATOR);}finally {_reply.recycle();_data.recycle();}return _result;}@Override public void addBook(com.cooffee.studypro.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException{android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);if ((book!=null)) {_data.writeInt(1);book.writeToParcel(_data, 0);}else {_data.writeInt(0);}mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);_reply.readException();}finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}}static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);}public java.util.List<com.cooffee.studypro.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;public void addBook(com.cooffee.studypro.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;}

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