深刻解析 Android(安卓)的 AIDL

2021-12-04

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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