Android AIDL 原理解析

如果去阅读Android的源代码，就会发现里面大量用到了Binder、AIDL相关知识，比如当我们去使用AMS、PMS、WMS这些核心服务，因为他们都运行在 system_server 进程，普通应用想调用他们提供的服务（例如：startActivity()，就需要AMS来实现），就必须要跨进程调用，因此，我们在阅读代码之前，必须先去尝试理解Binder、AIDL相关知识。

为什么要使用AIDL呢？

通过AIDL，可以让本地调用远程服务器的接口就像调用本地接口那么简单，让用户无需关注内部细节，只需要实现自己的业务逻辑接口，内部复杂的参数序列化发送、接收、客户端调用服务端的逻辑，你都不需要去关心了。

一从一个例子开始

我们通过一个简单的跨进程调用的例子来理解AIDL。

设计一个简单的场景：

我们有一个CoreService运行在":core"进程中，提供文件下载服务，我们会在Activity中去bind这个Service，并且调用它为我们提供的服务。

实现起来很简单，只需要以下几个步骤：

定义一个AIDL文件

 interface IDownloadService {/*** 下载* @param url*/void download(String url);/*** 删除下载任务* @param url*/void delete(String url);/*** 停止下载任务* @param url*/void stop(String url);/*** 获取下载队列大小* @return*/int getQueueSize();
}

通过AIDL的代码生成器，生成实现Proxy、Stub代码逻辑以Android Studio为例，自动生成的IDownloadService.java位于\app\build\generated\source\aidl\debug目录下，核心方法我已添加注释。

public interface IDownloadService extends android.os.IInterface {/*** 下载** @param url*/public void download(java.lang.String url) throws android.os.RemoteException;/*** 删除下载任务** @param url*/public void delete(java.lang.String url) throws android.os.RemoteException;/*** 停止下载任务** @param url*/public void stop(java.lang.String url) throws android.os.RemoteException;/*** 获取下载队列大小** @return*/public int getQueueSize() throws android.os.RemoteException;/*** Local-side IPC implementation stub class.*/public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.cundong.touch.IDownloadService {// 注意，通过以下代码我们发现，我们在.aidl中定义的方法名字其实没什么意义，服务器端根本没有使         // 用这些名字，而是自动为这些方法生成了递增的ID，根据方法的顺序而不是名字来一个一个处理static final int TRANSACTION_download = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);static final int TRANSACTION_delete = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);static final int TRANSACTION_stop = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 2);static final int TRANSACTION_getQueueSize = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 3);private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.cundong.touch.IDownloadService";/*** Construct the stub at attach it to the interface.*/public Stub() {this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}/*** Cast an IBinder object into an com.cundong.touch.IDownloadService interface,* generating a proxy if needed.* * 注：* 这个方法里面有个处理，通过queryLocalInterface查询，如果服务端和客户端都是在同一个进程，那          * 么就不需要跨进程了，直接将IDownloadService当做普通的对象来使用即可，否则返回远程对象* 的代理*/public static com.cundong.touch.IDownloadService asInterface(android.os.IBinder obj) {if ((obj == null)) {return null;}android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);if (((iin != null) && (iin instanceof com.cundong.touch.IDownloadService))) {return ((com.cundong.touch.IDownloadService) iin);}return new com.cundong.touch.IDownloadService.Stub.Proxy(obj);}/*** 返回Binder实例*/@Overridepublic android.os.IBinder asBinder() {return this;}/*** 根据code参数来处理，这里面会调用真正的业务实现类*/@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_download: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.lang.String _arg0;_arg0 = data.readString();this.download(_arg0);reply.writeNoException();return true;}case TRANSACTION_delete: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.lang.String _arg0;_arg0 = data.readString();this.delete(_arg0);reply.writeNoException();return true;}case TRANSACTION_stop: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.lang.String _arg0;_arg0 = data.readString();this.stop(_arg0);reply.writeNoException();return true;}case TRANSACTION_getQueueSize: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);int _result = this.getQueueSize();reply.writeNoException();reply.writeInt(_result);return true;}}return super.onTransact(code, data, reply, flags);}private static class Proxy implements com.cundong.touch.IDownloadService {private android.os.IBinder mRemote;Proxy(android.os.IBinder remote) {mRemote = remote;}//Proxy的asBinder()返回位于本地接口的远程代理@Overridepublic android.os.IBinder asBinder() {return mRemote;}public java.lang.String getInterfaceDescriptor() {return DESCRIPTOR;}/*** 下载** @param url*/@Overridepublic void download(java.lang.String url) 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(url);//Proxy中， 业务接口中其实没有做任何业务逻辑处理，仅仅是收集本地参数，序列化//后通过IBinder的transact方法，发给服务器端，并且通过_reply来接收服务器端//的处理结果mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_download, _data, _reply, 0);_reply.readException();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}/*** 删除下载任务** @param url*/@Overridepublic void delete(java.lang.String url) 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(url);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_delete, _data, _reply, 0);_reply.readException();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}/*** 停止下载任务** @param url*/@Overridepublic void stop(java.lang.String url) 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(url);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_stop, _data, _reply, 0);_reply.readException();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}/*** 获取下载队列大小** @return*/@Overridepublic int getQueueSize() throws android.os.RemoteException {android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();int _result;try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getQueueSize, _data, _reply, 0);_reply.readException();_result = _reply.readInt();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}return _result;}}}
}

继承IDownloadService.Stub，实现真正的服务器端接口

public class IDowanloadServiceImpl extends IDownloadService.Stub {private final Random mGenerator = new Random();@Overridepublic void download(String url) throws RemoteException {//TODO 真正的业务逻辑}@Overridepublic void delete(String url) throws RemoteException {//TODO 真正的业务逻辑}@Overridepublic void stop(String url) throws RemoteException {//TODO 真正的业务逻辑}@Overridepublic int getQueueSize() throws RemoteException {//TODO 真正的业务逻辑return mGenerator.nextInt(100);}
}

远程Service的onBind()接口返回Stub的IBinder

public class CoreService extends Service {@Nullable@Overridepublic IBinder onBind(Intent intent) {return new IDowanloadServiceImpl();}
}

客户端发起远程调用

private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {@Overridepublic void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {sIDownloadService = IDownloadService.Stub.asInterface(service);mBound = true;}@Overridepublic void onServiceDisconnected(ComponentName arg0) {mBound = false;}};

//调用
if (mBound) {int size = 0;try {size = sIDownloadService.getQueueSize();} catch (RemoteException e) {e.printStackTrace();}}

二原理分析

通过阅读自动生成的IDownloadService.java，可以看出，这是一个经典的代理模式架构。AIDL的代码生成器，已经根据.aidl文件自动帮我们生成Proxy、Stub（抽象类）两个类，并且把客户端代理mRemote的transact()过程以及服务器端的onTtransact()过程默认实现好了，我们只需要在服务器端继承Stub，实现自己的业务类（在onTtransact()中会调用）。

1. UML图

2. 代码分析

代码主要分为Proxy、Stub两部分。

1) Proxy

Proxy运行在客户端，它实现了IDownloadService接口，并且持有一个远程代理IBinder mRemote，mRemote不做任何业务逻辑处理，仅仅通过IBinder接口的transact()方法，把客户端的调用参数序列化后transact到远程服务器。

示例：

@Override
public void download(java.lang.String url) 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(url);mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_download, _data, _reply, 0);_reply.readException();} finally {_reply.recycle();_data.recycle();}
}

_data即调用接口传入的参数，_reply为调用方法得到的返回值，mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_download, _data, _reply, 0);为调用过程。

2) Stub

Stub运行在服务器端，继承自Binder，同样也实现了IDownloadService接口，它的核心逻辑在onTransact方法中：

@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {switch (code) {case TRANSACTION_download: {data.enforceInterface(DESCRIPTOR);java.lang.String _arg0;_arg0 = data.readString();this.download(_arg0);reply.writeNoException();return true;}case TRANSACTION_delete: {...}case TRANSACTION_stop: {...}case TRANSACTION_getQueueSize: {...}}return super.onTransact(code, data, reply, flags);
}

远程服务器端通过IBinder接口的onTtransact()方法来接收数据、处理数据，并且调用真实的业务逻辑代码（如上面的download接口），通过reply像客户端传递返回值。

另外，Stub中另外一个比较重要的接口就是asInterface()接口，我们在客户端真正使用的时候通常会这样使用它：

IDownloadService sIDownloadService = IDownloadService.Stub.asInterface(IBinder service);

通过方法名字，我们大致可以猜出，它大概实现的功能，就是将一个IBinder对象转化为接口对象IDownloadService，通过代码可以看到具体逻辑：

public static com.cundong.touch.IDownloadService asInterface(android.os.IBinder obj) {if ((obj == null)) {return null;}android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);if (((iin != null) && (iin instanceof com.cundong.touch.IDownloadService))) {return ((com.cundong.touch.IDownloadService) iin);}return new com.cundong.touch.IDownloadService.Stub.Proxy(obj);}

先通过queryLocalInterface查询，如果服务端和客户端都是在同一个进程，那么就不需要跨进程了，直接将IDownloadService当做普通的对象来使用，否则会返回远程对象的代理对象。

至此，我们就通过源码层面了解了AIDL是如何工作了。