深刻解析 Android(安卓)的 AIDL 介面
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
*/
packagecom.misoo.gx06;
importjava.lang.String;
importandroid.os.RemoteException;
importandroid.os.IBinder;
importandroid.os.IInterface;
importandroid.os.Binder;
importandroid.os.Parcel;
publicinterfacecalInterfaceextendsandroid.os.IInterface
{
/** Local-side IPC implementation stub class. */
publicstaticabstractclassStubextendsandroid.os.Binderimplementscom.misoo.gx06.calInterface
{
privatestaticfinaljava.lang.StringDESCRIPTOR= "com.misoo.gx06.calInterface";
/** Construct the stub at attach it to the interface. */
publicStub()
{
this.attachInterface(this,DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an calInterface interface,
* generating a proxy if needed.
*/
publicstaticcom.misoo.gx06.calInterface asInterface(android.os.IBinder obj)
{
if((obj==null)) {
returnnull;
}
com.misoo.gx06.calInterface in = (com.misoo.gx06.calInterface)obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if((in!=null)) {
returnin;
}
returnnewcom.misoo.gx06.calInterface.Stub.Proxy(obj);
}
publicandroid.os.IBinder asBinder()
{
returnthis;
}
publicbooleanonTransact(intcode, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply,intflags)throwsandroid.os.RemoteException
{
switch(code)
{
caseINTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString(DESCRIPTOR);
returntrue;
}
caseTRANSACTION_EvDigitPress:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
int_arg0;
_arg0 = data.readInt();
java.lang.String _result =this.EvDigitPress(_arg0);
reply.writeNoException();
reply.writeString(_result);
returntrue;
}
caseTRANSACTION_EvCPress:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _result =this.EvCPress();
reply.writeNoException();
reply.writeString(_result);
returntrue;
}
caseTRANSACTION_EvPlusPress:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _result =this.EvPlusPress();
reply.writeNoException();
reply.writeString(_result);
returntrue;
}
caseTRANSACTION_EvAssignPress:
{
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _result =this.EvAssignPress();
reply.writeNoException();
reply.writeString(_result);
returntrue;
}
}
returnsuper.onTransact(code, data, reply, flags);
}
privatestaticclassProxyimplementscom.misoo.gx06.calInterface
{
privateandroid.os.IBinder mRemote;
Proxy(android.os.IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
publicandroid.os.IBinder asBinder()
{
returnmRemote;
}
publicjava.lang.String getInterfaceDescriptor()
{
returnDESCRIPTOR;
}
publicjava.lang.String EvDigitPress(intd)throwsandroid.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;
}
publicjava.lang.String EvCPress()throwsandroid.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;
}
publicjava.lang.String EvPlusPress()throwsandroid.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;
}
publicjava.lang.String EvAssignPress()throwsandroid.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;
}
}
staticfinalintTRANSACTION_EvDigitPress= (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+ 0);
staticfinalintTRANSACTION_EvCPress= (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+ 1);
staticfinalintTRANSACTION_EvPlusPress= (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+ 2);
staticfinalintTRANSACTION_EvAssignPress= (IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+ 3);
}
publicjava.lang.String EvDigitPress(intd)throwsandroid.os.RemoteException;
publicjava.lang.String EvCPress()throwsandroid.os.RemoteException;
publicjava.lang.String EvPlusPress()throwsandroid.os.RemoteException;
publicjava.lang.String EvAssignPress()throwsandroid.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：
publicinterfacecalInterfaceextendsandroid.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：
publicinterfacecalInterfaceextendsandroid.os.IInterface
{
……….
publicstaticabstractclassStubextendsandroid.os.Binderimplementscom.misoo.gx06.calInterface
{
……….
privatestaticclassProxyimplementscom.misoo.gx06.calInterface
{
………
}
………..
}
由於Stub類別繼承了Binder父類別，而Binder又實作了IBinder介面，所以Stub類別支持兩個介面：IBinder和calInterface。其內含的Proxy類別也支持calInterface。
圖1-7IBinder與calInterface介面之關係
1.4.4細說CalBinder類別的程式碼
基於這個結構，就可以從Stub類別衍生(Derive)出子類別：calBinder，其程式碼為：
/*---- CalBinder.java ----*/
packagecom.misoo.gx06;
importandroid.os.RemoteException;
publicclassCalBinderextendscalInterface.Stub{
privateCalculator mCal =null;
publicCalBinder(){
mCal =newCalculator();
}
@Override
publicString EvAssignPress()throwsRemoteException {
mCal.EvAssignPress();
returnmCal.retStr;
}
@Override
publicString EvCPress()throwsRemoteException {
mCal.EvCPress();
returnmCal.retStr;
}
@Override
publicString EvDigitPress(intd)throwsRemoteException {
mCal.EvDigitPress(d);
returnmCal.retStr;
}
@Override
publicString EvPlusPress()throwsRemoteException {
mCal.EvPlusPress();
returnmCal.retStr;
}
}
其中，指令：
publicCalBinder(){
mCal =newCalculator();
}
誕生了一個Calculator物件，如此與Calculator類別銜接起來了。
1.4.5函數呼叫的情境
此範例程式需要用到各AIDL類別的詳細函數如下圖所示：
圖1-8AIDL各類別裡的函數及其關係
只要對物件觀念和技術較為熟悉的話，就可看出來其並不太複雜，只是基本物件觀念之應用而已。更詳細之說明，請看高煥堂所寫的第2本Android書：<<Android軟體架構設計>>一書。
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