安卓Binder机制

网上关于Binder的文章有很多，不少大牛高手围绕Binder施展了十八般武艺，想要将它解剖干净展示给大家看，文章的水平都很高，但可惜的是，都有点对开发者不友好，为什么？因为它们都是down-to-top，而不是top-to-down。作为应用开发者，我们肯定更喜欢top-to-down的讲解。本文则是一种尝试，可把它当作Weishu的这篇文章的上篇来阅读。声明：本文属作者原创，欢迎随意转载。但请不要修改文章内容并在开头注明本人简书账号milter和原文链接。
一、确定问题
本文围绕着这样一个问题展开：如何从进程A传两个整数给进程B，进程B把两个数相加后返回结果给进程A。
二、Binder机制框架概览
Android给我们提供了跨进程通信的一揽子解决方案。下面我们从总体上看一看这个方案是怎样设计的：进程A通过bindService方法去绑定在进程B中注册的一个service，系统收到进程A的bindService请求后，会调用进程B中相应service的onBind方法，该方法返回一个特殊对象，系统会接收到这个特殊对象，然后为这个特殊对象生成一个代理对象，再将这个代理对象返回给进程A，进程A在ServiceConnection回调的onServiceConnected方法中接收该代理对象，依靠这个代理对象的帮助，就可以解决我们的问题啦。
三、分步骤分析
step 1： 进程B创建Binder 对象
为进程B实现一个特殊的对象，就是前面提到的service的onBind方法要返回的对象。这个对象有两个特性：
一个是具有完成特定任务的能力（在我们的问题中，就是将两个整数相加并返回结果的能力）
一个是被跨进程传输的能力。
什么样的对象具有这样的能力呢？答案是Binder类的对象。下面我们分析一下Binder是怎样拥有这两个能力的。Binder中有如下关键方法：
 public class Binder implement IBinder{        void attachInterface(IInterface plus, String descriptor)        IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) //从IBinder中继承而来        boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)//暂时不用管，后面会讲。        ......        final class BinderProxy implements IBinder {        ......//Binder的一个内部类，暂时不用管，后面会讲。        }}
Binder具有被跨进程传输的能力是因为它实现了IBinder接口。系统会为每个实现了该接口的对象提供跨进程传输，这是系统给我们的一个很大的福利。
Binder具有的完成特定任务的能力是通过它的attachInterface方法获得的，我们可以简单理解为该方法会将（descriptor，plus）作为（key,value）对存入Binder对象中的一个Map<String,IInterface>对象中，Binder对象可通过attachInterface方法持有一个IInterface对象（即plus）的引用，并依靠它获得完成特定任务的能力。queryLocalInterface方法可以认为是根据key值（即参数 descriptor）查找相应的IInterface对象。onTransact方法暂时不用管，后面会讲到。
好的，现在我们来实现IInterface和Binder对象，概略代码如下：
 public interface IPlus extends IInterface {         public int add(int a,int b);}public class Stub extends Binder {          @Override          boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags){          ......//这里我们覆写了onTransact方法，暂时不用管，后面会讲解。          }          ......}IInterface plus = new IPlus(){//匿名内部类 public int add(int a,int b){//定制我们自己的相加方法             return a+b;         }          public IBinder asBinder(){ //实现IInterface中唯一的方法，                return null ;           }};Binder binder = new Stub();binder.attachIInterface(plus,"PLUS TWO INT");
step 2： 进程A接收进程B的Binder对象
好了，现在我们有了这个特殊的对象binder，可以在进程B的service中的onBind方法将它返回了，即return binder ;
下面就是见证奇迹的时候。系统会首先收到这个binder对象，然后，它会生成一个BinderProxy（就是前面提到的Binder 的内部类）类的对象，姑且称之为binderproxy，然后将该对象返回给进程A，现在进程A终于在onServiceConnected方法中接收到了binderproxy对象（心情有木有小激动？）。为了下面讲解方便，再次贴出Binder类的概要信息。
public class Binder implement IBinder{        void attachInterface(IInterface plus, String descriptor)          IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) //从IBinder中继承而来          boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)//暂时不用管，后面会讲。         final class BinderProxy implements IBinder {                    IInterface queryLocalInterface(Stringdescriptor) {                          return null ;//注意这行代码！！                                                  //下面会讲到。这行代码只是示例，不是源代码。                      }               ......            }}
此时的进程A以为收到的是binder对象，它兴奋了，它迫不及待地要通过queryLocalInterface方法获取这个binder的plus对象，利用该对象的加法功能进行加法计算。可结果呢？
首先，binderproxy.queryLocalInterface("PLUS TWO INT")调用是合法的，因为queryLocalInterface方法是IBinder中的方法，而BinderProxy和Binder都实现了IBinder接口。但是，binderproxy对象显然没有plus对象，因为它根本就没有attachInterface方法（这是Binder才有滴）。所以，可想而知，进程A的binderproxy.queryLocalInterface("PLUS TWO INT")调用返回的将是一个null（参见上面的示例代码）。
step 3: 进程A利用进程B传过来的对象发起请求
进程A出离愤怒了，我要的是binder，我要的是它里面的plus来帮我完成加法运算，进程B竟然给我一个冒牌货binderproxy（显然，它冤枉了进程B，都是系统惹得祸）。
正在进程A气得头顶冒烟时，binderproxy对象说话了：“别生气进程A，我虽然只是binder对象的代理，但是，我也不是吃素的，你把你的数据（两个int）和你想进行的操作（plus.add）通过我的transact方法（这是在IBinder接口中定义的方法）交给我，我可以替你向binder对象请求你需要的功能，等binder对象把结果给我时，我再把结果交给你不就行了？”
于是，进程A通过binderproxy对象的transact方法，提交了请求。代码概略如下：
 android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain(); int _result; data.writeInterfaceToken("PLUS TWO INT");   data.writeInt(a);  data.writeInt(b); binderproxy.transact(1, data, reply, 0);//为简单起见，最后一个0暂时不管它
简单解释一下上面代码。data是用来写进程A的数据的（即整数 a和b），reply是准备用来接收结果的。transact方法中的第一个参数是整数1，它是进程A与进程B的一个约定，1就代表想让进程B对进程A传入的数据执行加法操作。这个约定也可以定义在 Stub类中，如下所示：
public static final int ADD = 1;此时，我们可以将binderproxy.transact(1, data, reply, 0);中的1替换为Stub.ADD。Stub.ADD其实可以是任何整数值的，我们选择1纯属为了简单。
step 4: 进程B收到并处理进程A的请求
binderproxy.transact调用发生后，会引起系统的注意，系统意识到binderproxy想找它的真身binder对象执行一个操作了（看！系统其实一直存着binder和binderproxy的对应关系呢！）。于是系统将这个请求中的数据转发给binder对象，binder对象将会在onTransact中收到binderproxy传来的数据（Stub.ADD,data,reply,0），于是它从data中取出进程A传来的数据，又根据Stub.ADD确定进程A想让它执行加法操作，于是它就执行了加法操作，并把结果写回reply。代码概略如下：
 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;                 } //样板代码，不用管，下一行才是重点。                case Stub.ADD: {                       data.enforceInterface("PLUS TWO INT");                         int _arg0;                         _arg0 = data.readInt();                       int _arg1;                         _arg1 = data.readInt();                       int  _result = this.queryLocalIInterface("PLUS TWO INT") .add(_arg0, _arg1);                        reply.writeNoException();                         reply.writeInt(_result);                         return true;                   }           }       return super.onTransact(code, data, reply, flags); }
简单解释一下以上代码。我们知道进程A写数据时写入了一个InterfaceToken，就是这行代码
data.writeInterfaceToken("PLUS TWO INT");
这个意思是说，让进程B在自己的binder对象中利用PLUS TWO INT调用queryLocalIInterface方法查找相应的IInterface对象，进程A要执行的操作就在该对象中，至此，我们很容易理解Stub.ADD就代表了plus中的add方法。这是一个二级查找过程，即通过PLUS TWO INT确定要plus来执行功能，通过Stub.ADD确定要执行plus中的add方法。
step 5: 进程A获取进程B返回的处理结果
进程B把结果写入reply后，进程A就可以从reply读取结果了。代码概略如下：
binderproxy.transact(Stub.ADD, data, reply, 0); reply.readException(); _result = reply.readInt();
-----2016.07.19补充----
好了，借助Android给我们提供的Binder机制，我们成功解决了文章开头提出的问题。但我们可以做得更好一点。比如，我们可以将下面这段代码封装一下。
 android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain(); int _result; data.writeInterfaceToken("PLUS TWO INT");   data.writeInt(a);  data.writeInt(b); binderproxy.transact(1, data, reply, 0);//为简单起见，最后一个0暂时不管它  reply.readException(); _result = reply.readInt();
具体封装方法是建一个PlusProxy类，如下：
public class PlusProxy implements IPlus {          private IBinder  binderproxy ;          public PlusProxy(IBinder binderproxy){                this.binderproxy = binderproxy ;          }          public int add (int a ,int b ){               android.os.Parcel data = android.os.Parcel.obtain();                android.os.Parcel reply = android.os.Parcel.obtain();              data.writeInterfaceToken("PLUS TWO INT");               data.writeInt(a);              data.writeInt(b);               binderproxy.transact(1, data, reply, 0);               int _result;              reply.readException();               _result = reply.readInt();              return _result ;          }}
有了PlusProxy类，进程A就可以利用收到的binderproxy对象创建一个PlusProxy对象plusproxy，然后就可以将它当作plus使用了。我们可以非常愉悦地调用plusproxy.add(2,3)得到2+3的和。
还能做得更好一点吗？答案是yes。
我们可以在Stub类中增加一个静态辅助方法public static IPlus asInterface(Ibinder)，让进程A收到binderproxy对象时调用Stub.asInterface(binderproxy);该方法负责利用binderproxy对象构造一个PlusProxy对象，然后作为IPlus返回给我们。
总结：进程A向进程B申请Stub类（继承自Binder）的对象binder,想从binder中获得IPlus接口类型的对象plus，以便利用plus中的add方法做加法计算。当进程A发现收到的不是binder真身而是它的代理binderproxy时，它在自己进程内构建了一个plus的代理对象plusproxy（类型为PlusProxy，实现了与plus相同的的IPlus接口），该代理对象的add方法利用binderproxy去向binder申请加法计算，并把结果返回。这样，从外表上来看，进程A获得了进程B中的plus对象，这就是Binder跨进程通信的本质。
如果你理解了本文的思想，再去看aidl生成的代码，就一定会觉得很简单的。
如果通过本文，让你对Binder有了更深的认识，消解了你心头萦绕许久的困惑。点赞吧！


作者：milter
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