1.4.binder机制

Binder框架概述

Binder，英文的意思是别针、回形针。我们经常用别针把两张纸"别"在一起，而在Android中，Binder用于完成进程间通信（IPC），即把多个进程"别"在一起。比如，普通应用程序可以调用音乐播放服务提供的播放、暂停、停止等功能。

Binder工作在Linux层面，属于一个驱动，只是这个驱动不需要硬件，或者说其操作的硬件是基于一小段内存。从线程的角度来讲，Binder驱动代码运行在内核态，客户端程序调用Binder是通过系统调用完成的。

Binder是一种架构，这种架构提供了服务端接口、Binder驱动、客户端接口三个模块，如图所示。

1.首先来看服务端。

一个Binder服务端实际上就是一个Binder类的对象，该对象一旦创建，内部就启动一个隐藏线程。该线程接下来会接收Binder驱动发送的消息，收到消息后，会执行到Binder对象中的onTransact()函数，并按照该函数的参数执行不同的服务代码。因此，要实现一个Binder服务，就必须重载onTransact()方法。

可以想象，重载onTransact()函数的主要内容是把onTransact()函数的参数转换为服务函数的参数，而onTransact()函数的参数来源是客户端调用transact()函数时输入的，因此，如果transact()有固定格式的输入，那么onTransact()就会有固定格式的输出。

也就是说aidl方法在服务端的binder线程池中执行的，所以如果需要和主线程交互则需要用handler发送消息到ui线程。

2.下面再看Binder驱动。

任意一个服务端Binder对象被创建时，同时会在Binder驱动中创建一个mRemote对象，该对象的类型也是Binder类。客户端要访问远程服务时，都是通过mRemote对象。

3.最后来看应用程序客户端。

客户端要想访问远程服务，必须获取远程服务在Binder对象中对应的mRemote引用。获得该mRemote对象后，就可以调用其transact()方法，而在Binder驱动中，mRemote对象也重载了transact()方法，重载的内容主要包括以下几项。

• 以线程间消息通信的模式，向服务端发送客户端传递过来的参数。
• 挂起当前线程，当前线程正是客户端线程，并等待服务端线程执行完指定服务函数后通知(notify)。
• 接收到服务端线程的通知，然后继续执行客户端线程，并返回到客户端代码区。

从这里可以看出，对应用程序开发员来讲，客户端似乎是直接调用远程服务对应的Binder，而事实上则是通过Binder驱动进行了中转。即存在两个Binder对象，一个是服务端的Binder对象，另一个则是Binder驱动中的Binder对象，所不同的是Binder驱动中的对象不会再额外产生一个线程。

AIDL

aidl文件生成java文件后，包含两部分内容，

stub为服务端调用方法，

stub.proxy为客户端调用方法；

marshalling  编组的；集结待发的,信号编集

例子

Book.aidl

    package com.funny.inputmethod.service;

    parcelable Book;

IBookManager.aidl

    package com.funny.inputmethod.service;
    import com.funny.inputmethod.service.Book;

    interface IBookManager {
         List<Book> getBookList();
         void addBook(in Book book);
    }

根据aidl生成的IBookManager.java

public interface IBookManager extends android.os.IInterface {
    /**
     * Local-side IPC implementation stub class.
     */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.funny.inputmethod.service.IBookManager {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.funny.inputmethod.service.IBookManager";

        /**
         * Construct the stub at attach it to the interface.
         */
        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        /**
         * Cast an IBinder object into an com.funny.inputmethod.service.IBookManager interface,
         * generating a proxy if needed.
         */
        public static com.funny.inputmethod.service.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.funny.inputmethod.service.IBookManager))) {
                return ((com.funny.inputmethod.service.IBookManager) iin);
            }
            return new com.funny.inputmethod.service.IBookManager.Stub.Proxy(obj);
        }

        //  android.os.IInterface的方法
        @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.funny.inputmethod.service.Book> _result = this.getBookList();
                    reply.writeNoException();
                    reply.writeTypedList(_result);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_addBook: {
                    data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                    com.funny.inputmethod.service.Book _arg0;
                    if ((0 != data.readInt())) {
                        _arg0 = com.funny.inputmethod.service.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.funny.inputmethod.service.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.funny.inputmethod.service.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.funny.inputmethod.service.Book> _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    _result = _reply.createTypedArrayList(com.funny.inputmethod.service.Book.CREATOR);
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }

            @Override
            public void addBook(com.funny.inputmethod.service.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.funny.inputmethod.service.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;

    public void addBook(com.funny.inputmethod.service.Book book) throws android.os.RemoteException;
}

aidl生成的java文件成员说明

DESCRIPTOR

Binder的唯一标识，一般用当前Binder的类名表示，比如本例中的"com.ryg.chapter_2.aidI.IBookManager"。

asInterface(androld.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，这种转换过程是区分进程的，如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身，否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象。

如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身，那么接下来调用远程方法就是说并没有通过binder驱动，也自然就不会调用onTransact，也就不会在子线程中，那么调用者在哪个线程，被调用的方法就在哪个线程执行，也就是说调用时直接调用。

asBinder

此方法用于返回当前Binder对象。

onTransact

这个方法运行在服务端中的Binder线程池中，当客户端发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。

该方法的原型为

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（如果目标方法有参数的话），然后执行目标方法。当目标方法执行完毕后，就向reply中写入返回值（如果目标方法有返回值的话），onTransact方法的执行过程就是这样的。需要注意的是，如果此方法返回false，那么客户端的请求会失败，因此我们可以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部能远程调用我们的服务。

Proxy#getBookList

这个方法运行在客户端，当客户端远程调用此方法时，它的内部实现是这样的：首先创建该方法所需要的输入型Parcel对象data、输出型Parcel对象reply和返回值对象List;然后把该方法的参数信息写入data中（如果有参数的话）；接着调用transact方法来发起RPC（远程过程调用）请求，同时当前线程挂起；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中取出RPC过程的返回结果：最后返回_reply中的数据。

Proxy#addBook

这个方法运行在客户端，它的执行过程和getBookList是一样的，addBook没有返回值，所以它不需要从reply中取出返回值。

通过上面的分析，读者应该已经了解了Binder的工作机制，但是有两点还是需要额外说明一下：

首先，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很耗时的，那么不能在UI线程中发起此远程请求；

其次，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去实现，因为它已经运行在一个线程中了。

为了更好地说明Binder，下面给出一个Binder的工作机制图，如图2-5所示。