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Binder Java层的实现原理分析

近日在做组件化方案时，复习了一遍Bidner机制，在熟悉了一遍Bidner机制后，对进程间通讯以及Android设计模式原来有了较深的感悟。 Android Binder 是一个及其深入的话题，从Linux间进程通信的方式，到Android间通信方式都需要了解，下图是binder大致实现（看完我就晕了）。本文不通过复杂的代码细节，以及底层代码分析Binder实现方式。而是通过相对好理解的AIDL（也是大众认为的最好理解binder的方式）来熟悉binder。对AIDL不了解的朋友，可先行看下三步掌握Android中的AIDL 来大致了解一下期使用方式。

Binder介绍

这里我们不讲述上面复杂的实现。而是通过AIDL介绍binder的上层实现原理。Binder是Android中的一个类，它继承了IBinder接口。

从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式。
Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是/dev/binder，该通信方式在Linux中没有
从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种 Manager（ActivityManager、WindowManager，等等）和相应ManagerService的桥梁；
从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个Binder对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务。

下面是通过Aidl实现进程间通信的简化图，您可以不记住，这里有个印象就好。

创建AIDL

我们先创建三个文件分别为Market.java、 Market.aidl、ImarketManger.aidl文件代码如下：

Market.java

public class Market implements Parcelable {
    private int goodsId;
    private String goodsName;

    public Market(int goodsId, String goodsName) {
        this.goodsId = goodsId;
        this.goodsName = goodsName;
    }


    protected Market(Parcel in) {
        goodsId = in.readInt();
        goodsName = in.readString();
    }

    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        dest.writeInt(goodsId);
        dest.writeString(goodsName);
    }

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }

    public static final Creator<Market> CREATOR = new Creator<Market>() {
        @Override
        public Market createFromParcel(Parcel in) {
            return new Market(in);
        }

        @Override
        public Market[] newArray(int size) {
            return new Market[size];
        }
    };
}
复制代码

Market.aidl

// Market.aidl
package com.ccdt.itvision.demo;

parcelable Market;
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ImarketManger.aidl

// IMarketManger.aidl
package com.ccdt.itvision.demo;
import com.ccdt.itvision.demo.Market;
// Declare any non-default types here with import statements

interface IMarketManger {

   List<Market> getGoodList();

   void addGoods(in Market market);
}
复制代码

上面三个文件中，Market表示一个超市食物类，它实现了Parcelable接口。Market.aidl是Market类在AIDL中的声明。IMarketManger.aidl是我们自己定义的一个接口。里面有两个方法。然后我们 rebuild project 会在 app/build/generated/source/com.xxx.xxx/ 看见ImarketManger.java文件这个文件就是我们研究的重中之重！它的全部代码如下：

public interface IMarketManger extends android.os.IInterface {
/**
 * Local-side IPC implementation stub class.
 */
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger {
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.ccdt.itvision.demo.IMarketManger";

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

    /**
     * Cast an IBinder object into an com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger))) {
            return ((com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger) iin);
        }
        return new com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger.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_getGoodList: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> _result = this.getGoodList();
                reply.writeNoException();
                reply.writeTypedList(_result);
                return true;
            }
            case TRANSACTION_addGoods: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                com.ccdt.itvision.viewlearning.Market _arg0;
                if ((0 != data.readInt())) {
                    _arg0 = com.ccdt.itvision.demo.Market.CREATOR.createFromParcel(data);
                } else {
                    _arg0 = null;
                }
                this.addGoods(_arg0);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    private static class Proxy implements com.ccdt.itvision.viewlearning.IMarketManger {
        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.ccdt.itvision.viewlearning.Market> getGoodList() throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> _result;
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getGoodList, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
                _result = _reply.createTypedArrayList(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market.CREATOR);
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
            return _result;
        }

        @Override
        public void addGoods(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market market) 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 ((market != null)) {
                    _data.writeInt(1);
                    market.writeToParcel(_data, 0);
                } else {
                    _data.writeInt(0);
                }
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addGoods, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }
    }

    static final int TRANSACTION_getGoodList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_addGoods = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

public java.util.List<com.ccdt.itvision.viewlearning.Market> getGoodList() throws android.os.RemoteException;

public void addGoods(com.ccdt.itvision.viewlearning.Market market) throws android.os.RemoteException;
}
复制代码

看起来很复杂，但其实这个类逻辑还是蛮清晰。我们缩进下代码在看。

首先这里声明了两个方法， getGoodList() 和 addGoods()

。这两个方法显然是我们在ImarketManger中声明的。然后是一个静态的内部类Stub。stub继承自Binder，显然他自己就是一个Binder类。当客户端和服务端都位于同一个进程时，方法调用不会走跨进程的transact过程，而当两者位于不同进程时，方法调用需要走transact过程，这个逻辑由Stub的内部代理类Proxy来完成。所以这里的核心就是Stub的内部代理Proxy。Proxy内部方法如下：

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。

asBinder

此方法用于返回当前Binder对象

onTransact

此方法运行在服务端中的Binder线程池中，当客户端通过aidl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。服务端通过code可以确定客户端所请求的方法是什么，接着从data中取出该方法所需的参数（没参数则不取），然后执行该方法。当该方法执行完毕后，就向reply中写入返回值，这就是onTransact的执行过程。值得注意的是，如果此方法返回false，那么客户端的请求会失败

Proxy#getGoodsList

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。声明返回值对象List。 _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR); 将该方法所需参数信息写入data 中。接着调用transact方法来发起RPC（远程过程调用）请求，当前线程hang on（挂起），当服务端 onTransact（刚介绍完的方法，回头去看一看）执行完毕后。从_reply中取出RPC过程的返回结果处理完毕。

通过以上分析，下面我们在回头看刚刚的简图是不是就明朗了许多？

手写一个AIDL的实现类

从上述分析过程来看，我们完全可以不提供AIDL文件即可实现Binder，之所以提供AIDL文件，是为了方便系统为我们生成代码。系统根据AIDL文件生成Java文件的格式是固定的，我们可以不用AIDL文件直接写一个Binder出来。

首先声明一个接口继承 IInterface 代码如下：

public interface IMarketManger extends IInterface {
    static final String DESCRIPTOR = "com.ccdt.itvision.demo.custombinder.IMarketManger";
    static final int TRANSACTION_getGoodList = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0;
    static final int TRANSACTION_addGood = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION+1;
    public List<Market> getGoodList() throws RemoteException;
    public void addGoods(Market market) throws RemoteException;
}
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接着，创建ImarketManger的实现类，实现思路与AIDL生成的代码类似。如果服务端使用手写Binder，只需要在onBinder的时候返回ImarketManger的实现类就好。代码如下：

public class MarketImpl extends Binder implements IMarketManger {

public MarketImpl() {
    this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}

public static IMarketManger asInterface(IBinder obj) {
    if (obj == null) {
        return null;
    }
    IInterface iInterface = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (iInterface != null && iInterface instanceof IMarketManger) {

        return (IMarketManger) iInterface;
    }
    return new MarketImpl.Proxy(obj);
}

@Override
public List<Market> getGoodList() throws RemoteException {
    return null;
}

@Override
public void addGoods(Market good) throws RemoteException {

}

@Override
public IBinder asBinder() {
    return this;
}


@Override
protected boolean onTransact(int code, @NonNull Parcel data, @Nullable Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
    switch (code) {
        case INTERFACE_TRANSACTION:
            reply.writeString(DESCRIPTOR);
            return true;
            
        case TRANSACTION_getGoodList:
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            List<Market> goodList = this.getGoodList();
            reply.writeNoException();
            reply.writeTypedList(goodList);
            return true;

        default:
        
            break;
    }
    return super.onTransact(code, data, reply, flags);

}


private static class Proxy implements IMarketManger {
    private IBinder mRemote;

    public Proxy(IBinder obj) {
        mRemote = obj;
    }

    @Override
    public List<Market> getGoodList() throws RemoteException {
        Parcel data = Parcel.obtain();
        Parcel reply = Parcel.obtain();
        List<Market> result;
        try {
            data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
            mRemote.transact(TRANSACTION_getGoodList, data, reply, 0);
            reply.readException();
            result = reply.createTypedArrayList(Market.CREATOR);
        } finally {
            reply.recycle();
            data.recycle();
        }
        return result;
    }

    @Override
    public void addGoods(Market market) throws RemoteException {
        // TODO: 与aidl中一样
    }


    @Override
    public IBinder asBinder() {
        return mRemote;
    }
}
复制代码

Aidl只是Google为我们实现Binder 实现的一个简便方式生成模板化代码，事实上我们完全可以这样手写一个aidl，这有利于我们理解Bidner的实现方式。另外Binder还有个重要的方法， Linktodeath（） 因服务端的情况我们未知，可能出现异常情况，当binder 死亡时，我们可以通过binder死亡代理知道链接已经断开，重新绑定链接。

最后Binder的实现机制看似复杂，但是其中很有条理，如果你想使用组件化方案，了解android底层原理，做framwork层代码，binder 使我们绕不开的话题，所以先在Aidl开始了解并深入，对您的成长是非常有意义的！

原文 https://juejin.im/post/5c4bf3cd6fb9a049a712311c

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