Android跨进程通信方式(IPC)解析
Android跨进程通信方式(IPC)解析，在Android的圈子里，一直有一个声音，那就是：要学会看Android源码。在前期，android开发者比较缺乏阶段，似乎大家也没那么重视，但随着时间的发展，Android开发者早已供大于求，需要具备的技能也不在仅限于应用开发，还需要对Android运行机制原理有一个深度的了解，从而更好的为项目服务。所以，阅读Android源码，也就成为Android开发人员必须要做的事。
在阅读Android源码时，我们会发现，在Android系统中Binder跨进程通信很多地方都在用。这里对于Binder跨进程通信，我已写过一篇文章Binder通信机制原理解析,想了解的同学可以看一下，其中也有说到为什么Andorid系统要使用Binder作为跨进程通信的方式。在Android系统中多数服务如ActivitManagerService,WindowManagerService,PackageManagerService等都是通过Binder进行通信的，在阅读源码时，我们会时时与其打交道，所以本篇博文主要想梳理一下Andorid源码中常见的Binder跨进程通信的方式。
在Binder通信机制原理解析博文中，我们说到Binder跨进程通信方式有两种，分别为AIDL方式、注册服务方式。AIDL方式在开发中是我们经常使用的方式，这里将会采用对比的方式来解析系统服务的Binder跨进程通信。
一、常用AIDL方式1.aidl接口创建
以aidl为后缀创建一个接口类。如
interface IMainService {
void start(String temp);
}
项目编译时，系统会自动生成相对应的java文件，如
public interface IMainService extends android.os.IInterface {
/**
* Local-side IPC implementation stub class.
*/
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.awen.codebase.IMainService {
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.awen.codebase.IMainService";
/**
* Construct the stub at attach it to the interface.
*/
public Stub() {
this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}
/**
* Cast an IBinder object into an com.awen.codebase.IMainService interface,
* generating a proxy if needed.
*/
public static com.awen.codebase.IMainService asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
if (((iin != null) && (iin instanceof com.awen.codebase.IMainService))) {
return ((com.awen.codebase.IMainService) iin);
}
return new com.awen.codebase.IMainService.Stub.Proxy(obj);
}
@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_start: {
data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
java.lang.String _arg0;
_arg0 = data.readString();
this.start(_arg0);
reply.writeNoException();
return true;
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
private static class Proxy implements com.awen.codebase.IMainService {
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 void start(java.lang.String temp) throws android.os.RemoteException {
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
try {
_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
_data.writeString(temp);
mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_start, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
} finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
}
}
static final int TRANSACTION_start = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
public void start(java.lang.String temp) throws android.os.RemoteException;
}
抽象类Stub相当于Server端，代理类Proxy相当于Client端。抽象类Stub继承于Binder，代理类Proxy依赖于IBinder接口。
2.AIDL的使用
AIDL的使用是以Service为载体，进而实现跨进程通信。我们知道Android的四大组件，在Androidmanifest中注册的时候可以通过android：process来指定组件所在的进程，当组件间不在同进程时，就需要跨进程通信了。AIDLService代码如下：
public class AIDLService extends Service {
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
LogUtil.androidLog("Received start command.");
return START_STICKY;
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
LogUtil.androidLog("Received binding.");
return mBinder;
}
private final IMainService.Stub mBinder = new IMainService.Stub() {
@Override
public void start(String temp) throws RemoteException {
LogUtil.androidLog("AIDLService服务端打印日志："+temp);
}
};
}
其中mBinder通过匿名内部类的形式初始化了Stub抽象类，进而AIDLService也就变成了Server端。当AIDLService与项目不在同一进程时，其他组件想与其通信，就必须要跨进程通信了。我们来看Activity与AIDLService通信，如
public class AIDLServiceConnection implements ServiceConnection {
private IMainService mService;
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
mService = IMainService.Stub.asInterface(service);//核心代码
try{
mService.start("Android IPC机制，Bindler跨进程通信~~~~~~~");
}catch (RemoteException e){
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
LogUtil.androidLog("AIDL服务断开连接");
}
}
public class MainActivity extends Activity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//AIDL跨进程通信
Intent intent = new Intent(this, AIDLService.class);
AIDLServiceConnection connection = new AIDLServiceConnection();
bindService(intent,connection,BIND_AUTO_CREATE);
}
Activity通过bindService的方式，建立与AIDLService服务的联系。这中间主要是通过ServiceConnection这个接口，我们来看一下注释中的核心代码，IMainService.Stub.asInterface(service)，这里我们再来看一下，aidl接口生成的java类的asInterface方法。
public static com.awen.codebase.IMainService asInterface(android.os.IBinder obj) {
if ((obj == null)) {
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);//查询是否本地进程
if (((iin != null) && (iin instanceof com.awen.codebase.IMainService))) {
return ((com.awen.codebase.IMainService) iin);
}
return new com.awen.codebase.IMainService.Stub.Proxy(obj);
}
这里主要判断IBinder是否是跨进程，如果不是就返回本身，如果是则返回代理类Proxy，从而进行跨进程通信。具体Binder是怎么跨进程通信的，可以参考我的博文Binder通信机制原理解析。最后运行程序，结果如下
vcq9vs29sr3izerBy6OsQUlETLe9yr3UtMLrtdjWt6O6aHR0cHM6Ly9naXRodWIuY29tL2F3ZW56ZW5nL0FuZHJvaWRDb2RlTGlicmFyeTwvcD4NCjxoMSBpZD0="二注册服务方式">二、注册服务方式
Android的各种系统服务在Android系统启动的时候就也会启动和注册，具体启动流程，可以参考Android应用程序入口源码解析，这篇博文中有介绍，想了解的同学可以看一下。系统服务启动和注册流程具体如下：
通过此图，我想大家对系统服务的启动流程已有一个大概认识。各种系统服务启动后，都会在ServiceManager进行注册备注，以方便应用进程调用，所以ServiceManager可以说是各种系统服务的大管家，专管理服务的各种家事。另外，Andorid的各种系统服务都运行在system_server进程中，应用进程想要获取系统服务，就需要与system_server进程通信，这其中Binder就起着桥梁的作用。
Android系统中服务大约有八十多个，我们也没必要一一分析，遇到相关服务时，再进一步分析就好。本篇博文主要是针对跨进程通信(IPC)，所以也主要分析Andorid源码中常见的通过Binder通信的C/S端，来加深对Android源码的理解。常见的Android源码Binder通信C/S端有：
ActivityManagerService(AMS),ActivityManagerNative(AMN),ActivityManagerProxy(AMP) ApplicationThread(AT),ApplicationThreadNative(ATN)，ApplicationThreadProxy(ATP)1.AMS跨进程通信
首先我们来看一下ActivityManagerNative源码，如下
/** {@hide} */
public abstract class ActivityManagerNative extends Binder implements IActivityManager
{
static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IActivityManager in =
(IActivityManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ActivityManagerProxy(obj);
}
....
public ActivityManagerNative() {
attachInterface(this, descriptor);
}
static public IActivityManager getDefault() {
return gDefault.get();
}
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
switch (code) {
case START_ACTIVITY_TRANSACTION:
{
data.enforceInterface(IActivityManager.descriptor);
IBinder b = data.readStrongBinder();
IApplicationThread app = ApplicationThreadNative.asInterface(b);
Intent intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
String resolvedType = data.readString();
IBinder resultTo = data.readStrongBinder();
String resultWho = data.readString();
int requestCode = data.readInt();
int startFlags = data.readInt();
String profileFile = data.readString();
ParcelFileDescriptor profileFd = data.readInt() != 0
? data.readFileDescriptor() : null;
Bundle options = data.readInt() != 0
? Bundle.CREATOR.createFromParcel(data) : null;
int result = startActivity(app, intent, resolvedType,
resultTo, resultWho, requestCode, startFlags,
profileFile, profileFd, options);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
public IBinder asBinder() {
return this;
}
private static final Singleton gDefault = new Singleton() {
protected IActivityManager create() {
IBinder b = ServiceManager.getService("activity");//1.核心代码
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service binder = " + b);
}
IActivityManager am = asInterface(b);//2.核心代码
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service = " + am);
}
return am;
}
};
}
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
private IBinder mRemote;
public ActivityManagerProxy(IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
public IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
public int startActivity(IApplicationThread caller, Intent intent,
String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, String profileFile,
ParcelFileDescriptor profileFd, Bundle options) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
......
mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0);
reply.readException();
int result = reply.readInt();
reply.recycle();
data.recycle();
return result;
}
........
}
}
从此源码来看，这与我们AIDL方式的接口生成的java代码很像，抽象类ActivityManagerNative就相当于抽象类Stub,代理类ActivityManagerProxy就相当于代理类Proxy，所以抽象类AMN就相当于Server端，代理类ActivityManagerProxy就相当于Client端。我们再来看一下ActivityManagerService类
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
......省略代码
}
可以看出ActivityManagerService继承至ActivityManagerNative，所以ActivityManagerService也是Server端，类似AIDL方式的AIDLService。我们再来看看ActivityManagerService的获取，在ActivityManagerNative源码中
public abstract class ActivityManagerNative extends Binder implements IActivityManager
{
.......
static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IActivityManager in =
(IActivityManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ActivityManagerProxy(obj);//核心代码
}
static public IActivityManager getDefault() {
return gDefault.get();
}
private static final Singleton gDefault = new Singleton() {
protected IActivityManager create() {
IBinder b = ServiceManager.getService("activity");//1.核心代码
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service binder = " + b);
}
IActivityManager am = asInterface(b);//2.核心代码
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service = " + am);
}
return am;
}
};
.........
}
主要通过一个静态方法ActivityManagerNative.getDefault()获取，而gDefault就是一个单例，从注释1：ServiceManager.getService(“activity”)，我们知主要就是从大管家ServiceManager中获取ActivityManagerService服务，但由于AMS是在不同的进程，所以通过asInterface()获取代理类ActivityManagerProxy来进行Binder跨进程通信。通过调用代理类AMP中的方法，然后跨进程通信，从而调用AMS中的相关方法。
到这里ActivitManagerService的Binder跨进程通信方式就简单介绍完了。
对于AMS，我不得不提一下，因为Android中四大组件Activity、Service、BroadcastReceiver和ContentProvider启动和使用都与其有关，可以说Andorid系统中比较重要的一个类。
2.ApplicationThread跨进程通信
同样的，首先我们先来看一下ApplicationThreadNative此类，源码如下
public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder
implements IApplicationThread {
/**
* Cast a Binder object into an application thread interface, generating
* a proxy if needed.
*/
static public IApplicationThread asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IApplicationThread in =
(IApplicationThread)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ApplicationThreadProxy(obj);
}
public ApplicationThreadNative() {
attachInterface(this, descriptor);
}
@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
switch (code) {
case SCHEDULE_PAUSE_ACTIVITY_TRANSACTION:
{
data.enforceInterface(IApplicationThread.descriptor);
IBinder b = data.readStrongBinder();
boolean finished = data.readInt() != 0;
boolean userLeaving = data.readInt() != 0;
int configChanges = data.readInt();
schedulePauseActivity(b, finished, userLeaving, configChanges);
return true;
}
.........
}
return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}
public IBinder asBinder()
{
return this;
}
}
class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread {
private final IBinder mRemote;
public ApplicationThreadProxy(IBinder remote) {
mRemote = remote;
}
public final IBinder asBinder() {
return mRemote;
}
public final void schedulePauseActivity(IBinder token, boolean finished,
boolean userLeaving, int configChanges) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);
data.writeStrongBinder(token);
data.writeInt(finished ? 1 : 0);
data.writeInt(userLeaving ? 1 :0);
data.writeInt(configChanges);
mRemote.transact(SCHEDULE_PAUSE_ACTIVITY_TRANSACTION, data, null,
IBinder.FLAG_ONEWAY);
data.recycle();
}
......
}
Binder跨进程通信定义方式，差不多都一样，ApplicationThread跨进程通信也和AIDL方式类似。其中抽象类ApplicationThreadNative为Server端，代理类ApplicationThreadProxy为Client端。我们再来看ApplicationThread类，通过阅读源码，我们知ApplicationThread是ActivityThread中内部类，这里我们也来看看ApplicationThread的源码
public final class ActivityThread {
final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();
......
private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {
......
}
}
可以发现，ApplicationThread继承至ApplicationThreadNative，所以ApplicationThread也是AT跨进程通信的Server端，这里与AIDL的调用方式类似，通过一定的转换获取到代理类ApplicationThreadProxy，从而进行跨进程通信。
ApplicationThread跨进程通信方式，在Android系统中还是比较重要的，它主要与AMS跨进程通信一起使用，当ActivityManagerService执行完响应的操作后，再通过跨进程通信方式与应用进程通信(ApplicationThread是在应用进程中)，从而对Andorid的四大组件进行调度，Activity，Service等的启动及生命周期，也就是通过AMS跨进程通信和AT跨进程通信实现的。这点在阅读Activity及Service启动源码的时候，会接触的比较频繁。
到这里，我想说的就说完了。
注：源码采用android-4.1.1_r1版本，建议下载源码然后自己走一遍流程，这样更能加深理解。
上一篇： 动态加密技术详解
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