Android框架的深度分析1

我们都知道Android是基于Linux，但是它的上层开发又是以Java，那么他们之间是怎么相互调用的呢？

网上看了搜索了很久也没有找到相关的文章，下面转载一篇文章

　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。

（JNI）

这里必须要有一个libmedia_jin.so来与下层沟通，这个so一定要按照某种标准来实现。

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。

我们把时间要求很高的操作尽可能的放在cpp文件中，这样提高速度。

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：

　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：

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

{

       ………

      }

    ………..

   }

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1-7 IBinder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 ----*/

package com.misoo.gx06;

import android.os.RemoteException;

public class CalBinder extends calInterface.Stub{

     private Calculator mCal = null;

     

     public CalBinder(){

          mCal = new Calculator();

     }

     @Override

     public String EvAssignPress() throws RemoteException {

          mCal.EvAssignPress();

          return mCal.retStr;

     }

     @Override

     public String EvCPress() throws RemoteException {

          mCal.EvCPress();

          return mCal.retStr;

     }

     @Override

     public String EvDigitPress(int d) throws RemoteException {

          mCal.EvDigitPress(d);

          return mCal.retStr;

     }

     @Override

     public String EvPlusPress() throws RemoteException {

          mCal.EvPlusPress();

          return mCal.retStr;

     }

}

其中，指令：

 public CalBinder(){

          mCal = new Calculator();

     }

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1-8 AIDL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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