浅谈Android IPC机制之Binder的工作机制

按照操作系统中的描述，线程是CPU调度的最小单位，同时线程也是一种有限的系统资源。而进程一般是指一个执行单元，在pc端或者移动端上是指一个程序或者一个应用。一个进程中可以包含一个或者是多个线程。所以他们的关系应该是包含和被包含的关系。

在Android中跨进程通信的方式有很多种，Bundle,文件共享，AIDL,Messenger,ContentProvider,Socket,这些都能实现进程间之间的通信，当然，虽然都能够实现进程间通信，但是他们之间的实现原理或者说是底层的实现方式都是不一样的。下面，我们将会一一说明。

注：很多同学觉得创建进程就应该创建一个新的应用。其实不是的。只要我们在AndroidMenifest上加上这一句代码就可以了android:process=“:remote”具体的，同学们可以自己的了解。

在说IPC之前，先说一下一些基础概念，这样对后面的内容能够更好的理解。

Serializable接口是java提供的一个序列化的接口，这是一个空的接口，为对象提供标准的序列化和反序列化操作。

Serializable序列化和反序列化，都是采ObjectOutputStream和ObjectInputStream就可以实现，当然这些系统基本已经为我们实现了。

Parcelable接口，是Android自带的一种序列化方式。序列化和反序列化都是通过writeToParcel方法来完成的。

两者的区别：Serializable是java的序列化接口使用简单，但是由于序列化和反序列化的过程需要大量的I/o操作，所以性能较差。Parcelable接口使用较为麻烦，但是效率很高，但是存在一个很大的缺点，就是被Parcelable将对象序列化以后，要将对象保存到磁盘中的，将会很麻烦。所以建议是使用Serializable。

直观来说，Binder是Android中的一个类，它实现了IBinder接口，从IPC的角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信的一种方式，同时还可以理解为是一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是／dev/binder/。从Framework角度来说，Binder是ServiceManager的桥梁。从应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介。

在Android开发中，Binder主要用在Service中，包括AIDL和Messenger，由于Messenger的底层其实就是Aidl，所以现在我们以AIDL来分析一下binder的工作机制。

上代码：

/* * This file is auto-generated. DO NOT MODIFY. * Original file: /Users/huangjialin/MyApplication/service/src/main/aidl/aidl/MyAIDLService.aidl */package aidl;// Declare any non-default types here with import statementspublic interface MyAIDLService extends android.os.IInterface { /** * Local-side IPC implementation stub class. */ public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements aidl.MyAIDLService {private static final java.lang.String DESCRIPTOR = 'aidl.MyAIDLService';/** * Construct the stub at attach it to the interface. */public Stub() { this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}/** * Cast an IBinder object into an aidl.MyAIDLService interface, * generating a proxy if needed. */public static aidl.MyAIDLService asInterface(android.os.IBinder obj) { if ((obj == null)) {return null; } android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR); if (((iin != null) && (iin instanceof aidl.MyAIDLService))) {return ((aidl.MyAIDLService) iin); } return new aidl.MyAIDLService.Stub.Proxy(obj);}@Overridepublic android.os.IBinder asBinder() { return this;}@Overridepublic 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_getString: { data.enforceInterface(DESCRIPTOR); java.lang.String _result = this.getString(); reply.writeNoException(); reply.writeString(_result); return true;} } return super.onTransact(code, data, reply, flags);}private static class Proxy implements aidl.MyAIDLService { 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.lang.String getString() 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_getString, _data, _reply, 0); _reply.readException(); _result = _reply.readString();} finally { _reply.recycle(); _data.recycle();}return _result; }}static final int TRANSACTION_getString = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0); } public java.lang.String getString() throws android.os.RemoteException;}

上面这段代码是系统生成的，在gen目录下可以看到根据MyAIDLService.aidl系统为我们生成了MyAIDLService.java这个类。我们先来了解一下这个类中每个方法的含义：

DESCRIPTOR：Binder的唯一标识，一般用于当前Binder的类名表示。

asInterface(android.os.IBinder obj)：用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象，这种转化过程是区分进程的，如果客户端和服务端位于同一个进程，那么这个方法返回的是服务端的stub对象本身，否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。

asBinder()：用于返回当前Binder对象。

onTransact：该方法运行在服务端的Binder线程池中，当客户端发起跨进程通信请求的时候，远程请求通过系统底层封装后交给该方法处理。注意这个方法public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags)，服务端通过code可以确定客户端所请求的目标方法是什么，接着从data中取出目标方法所需的参数，然后执行目标方法。当目标方法执行完毕后，就像reply中写入返回值。这个方法的执行过程就是这样的。如果这个方法返回false，客户端是会请求失败的，所以我们可以在这个方法中做一些安全验证。

public java.lang.String getString() throws android.os.RemoteException：

这个方法运行在客户端中，当客户端调用此方法的时候，它的内部实现是这样的：首先创建该方法所需要的输入类型Parcel对象_data，然后调用transact方法发起远程调用请求，同时当前线程挂起，然后服务端的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中读取返回的数据。

如图：Binder的工作机制

从上面分析，我们明白了Binder的工作机制但是要注意一些问题：

1.当客户端发起请求时，由于当前线程会被挂起，直到服务端返回数据，如果这个远程方法很耗时的话，那么是不能够在UI线程，也就是主线程中发起这个远程请求的。

2.由于Service的Binder方法运行在线程池中，所以Binder方法不管是耗时还是不耗时都应该采用同步的方式，因为它已经运行在一个线程中了。

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