前面的几节中我们介绍了Native层Binder通讯的原理和用法,那么在Java层如何使用Binder通讯呢?其原理又与Native层的Binder有什么关系呢?
与Native层的ServiceManager类似,Android在Java层也有一个ServiceManager用于处理Java层Service的注册、申请。只不过, Java层的这个ServiceManager,其实是在Java层建立的ServiceManager的代理,他把Java层客户端的各项请求传递到Native层的ServiceManager进行处理 。
而对于其他Java层的Service来说,客户端得到的Service远程代理对象,就是Native层得到的BpXXXService对象。
接下来我们分四部分来介绍Java层Binder机制:
1、ServiceManager的结构 ;
2、如何注册一个Service ;
3、如何得到一个Service ;
我们来看ServiceManager的addService()方法: 在addService()内部,把addService()的请求转发给了getIServiceManager()得到的对象。 这里看到,通过getIServiceManager()可以得到一个IServiceManager类型的sServiceManager对象, 那么这个对象究竟是什么属性的呢 ?
其实 我们通过getIServiceManager()得到的就是Java层中的ServiceManager的代理对象ServiceManagerProxy 。为了得到这个对象,我们需要经过两步的准备:
1、通过Native层的调用得到ServiceManager的远程对象BpBinder
----也就是BinderInternal.getContextObject()的操作
2、把ServiceManager的BpBinder封装为Java层可用的ServiceManagerProxy对象
----也就是ServiceManagerNative().asInterface()的操作
下面我们来详细分析这两个步骤
我们简单来说一下流程。
在Java虚拟机启动时,将会注册一系列的native方法 在虚拟机启动时,将会通过startReg()方法去注册jni: 在上面的startReg()中将会遍历gRegJNI列表并注册,我们来看需要注册的列表内容: 其中就包括了register_android_os_Binder(): 在register_android_os_Binder中对BinderInternal中的jni进行注册: 我们再来看gBinderInternalMethods中定义的方法: 这个数组中就定义了getContextObject方法所对应的jni实现,其实就是android_os_BinderInternal_getContextObject(),也就是说,getContextObject()将会调用到android_os_BinderInternal_getContextObject(),我们看一下这个方法的定义: 在这个方法中,完成了两步重要的操作:
1、通过ProcessState的getContextObject(NULL)得到了ServiceManager的BpBinder(0)对象 (详细过程在《Binder源码分析之Native层》中做过详细介绍)。
2、通过javaObjectForIBinder()方法把得到的BpBinder对象封装成Java层可用的类型 。
至此,我们就拿到了Java层可用的ServiceManager的BpBinder对象, 下面要做的就是把该对象转换为Java层可用的ServiceManager代理对象 。
也就是说,当前的getIServiceManager()相当于: 我们接下来看ServiceManagerNative的asInterface()的过程。 我们看到,通过asInterface()的转换, 我们用BpBinder对象生成了ServiceManagerProxy对象 。
也就是说, 通过getIServiceManager()得到的sServiceManager对象,其实是ServiceManagerProxy对象 。
然后再来看其构造函数,在2.2中介绍过,创建ServiceManagerProxy对象时,是用ServiceManager的BpBinder对象作为参数的: 这里的构造函数中,把BpBinder(0)保存在了mRemote变量中。
下面我们来看ServiceManagerProxy中的方法: 我们看到,ServiceManagerProxy确实实现了IServiceManager中的方法,提供了add、get、check、list等功能。
经过以上的分析,我们对Java层ServiceManager有了全新的认识, 简单来说,Java层的ServiceManager就是Native层ServiceManager的一个Client,而对于Java层其他Service来说,Java层的ServiceManager又是一个Service,负责把其他Client的请求转发给Native层的ServiceManager去处理 。
而ServiceManagerProxy又是Java层ServiceManager的代理,其负责将Java层其他客户端对ServiceManager的调用传递给Native层的ServiceManager。
这一次我们挑选simphonebook这个Service来分析,先简单来看一下其注册成为Service的过程: 这就是simphonebook的注册过程,看似简单,但是有个疑问,我们知道,在addService()的操作时,必须传递2个参数:name+IBinder子类对象,但是这里的this所指的IccPhoneBookInterfaceManagerProxy对象,是IBinder子类的对象吗?
我们来看IccPhoneBookInterfaceManagerProxy这个类的继承关系: 我们看到,他继承了一个IIccPhoneBook.Stub的父类,这个父类是什么属性呢?他和BBinder的子类吗?
我们在代码中找不到IIccPhoneBook.Stub的文件或类,但是找到了IIccPhoneBook.aidl文件,这个文件的作用又是什么呢?
原来,这里的 AIDL文件是Android中定义的接口语言(Android Interface Definition Language)。开发者只要按照指定的格式创建AIDL文件,系统就会自动为该文件生成一个对应的Java文件 。
假如我们创建一个IMyService.aidl文件,其内容为: 这个文件中只有一个方法getValue(),然后我们来看系统为其生成的Java文件: 从生成的Java文件可以看出,IMyService.Stub是android.os.Binder的子类,而android.os.Binder又是IBinder的子类: 由此我们推断,IccPhoneBookInterfaceManagerProxy的父类IIccPhoneBook.Stub也是IBinder的子类。下面我们来看这个Service的使用方法。 上面这个方法的作用就是向SIM卡中添加联系人的操作,在这个操作过程中, 先要通过Java层的ServiceManager得到"simphonebook"的Service,然后通过asInterface()方法将得到的Service对象转换成客户端可以直接调用的代理对象,然后再调用该代理对象的的updateAdnRecordsInEfBySearch()方法 。
下面我们将上述动作分解为3步来分析:
1、通过ServiceManager得到simphonebook的BpBinder对象
2、通过asInterface()方法得到simphonebook这个Service的Java层代理对象
我们先来看ServiceManager的getService()方法: 在2.2节中我们介绍过,在getIServiceManager()中得到的对象,就是ServiceManager在Java层的代理对象:ServiceManagerProxy。
那么调用该代理对象的getService()方法将会得到什么呢? 我们看到,ServiceManagerProxy将会把我们的请求(getService)转交给Native层的ServiceManager的BpBinder对象,而在《Binder源码分析之Native层》一文中我们分析过,Native层的ServiceManager得到这种请求后,将会把目标Service的BpBinder对象返回给客户端。
也就是说, 经过Java层的ServiceManager.getService("simphonebook")操作,我们得到了simphonebook这个Service的BpBinder对象 。
我们先将代码简化一下: 上面的代码相当于: 接下来的分析,我们就要继续看生成的IIccPhoneBook.java文件了,我们还是借助刚刚生成的IMyService.java文件来看其asInterface()接口: 原来,我们通过IMyService.Stub.asInterface()得到的是一个Proxy的代理对象,这个对象是IMyService.Stub的内部类,也是IMyService的子类,需要实现IMyService.aidl文件中定义的方法。
把IMyService换成IIccPhoneBook,我们可以推测,通过IIccPhoneBook.Stub.asInterface(BpBinder)的操作,我们得到的是iccIpb.Stub的内部类Proxy对象,而且在这个类的内部拥有IIccPhoneBook.aidl文件定义的接口。 客户端可以把这个代理类当作服务端对象一样去调用AIDL中定义的所有方法 。
下面我们用图来总结一下客户端得到服务端的过程:
现在我们先借用IMyService去分析其调用过程,最后再把过程扩大到其他的Java层Service调用过程中。
假如客户端调用了IMyService.aidl中的getValue()方法(我们的IMyService.aidl文件中只有这一个方法),那么就会调用到Proxy类的内部: 在Proxy的getValue()方法中,将客户端的请求封装为Parcel类型的数据通过mRemote变量发送出去,而且在发送时标记了当前的命令是TRANSACTION_getValue,也就是调用getValue方法,那么这里的mRemote对象是什么呢?
还记得在创建Proxy类的时候我们是把目标Service的BpBinder对象传递给了mRemote变量,那么这里的transact()就会调用到BpBinder中: 接下来就是Native层的流程了。看来Proxy代理的作用就是在客户端调用各种方法时,将方法编号(TRANSACTION_getValue)后通过目标Service的BpBinder对象向Native层的Binder机制发送(transact)请求,同时准备在reply中接收服务端的返回值。
而根据《Binder源码分析之Native层》中的分析,服务端在接收到客户端请求后,最终会调用到服务端父类BBinder的transact()方法: 我们看到,在BBinder的transact()方法中,将会调用Service的onTransact()的方法,由于当前的IMyService就是BBinder的子类,因此这里的onTransact()方法将会进入到IMyService的内部,也就是: 我们看到在onTransact()中将会继续调用子类的getValue()方法,而这里的IMyService.Stub的子类,当然就是客户端本身了。如果结合IIccPhoneBook的服务端来看,当在IIccPhoneBook.Stub中调用其onTransact()方法时,就会在相应的TRANSACTION_xxx分支中调用到IccPhoneBookInterfaceManagerProxy.java中的各个方法,这样也就完成了从客户端到服务端的调用过程。
那么,当客户端调用的方法需要返回值时,服务端是如何把返回值传回给客户端的呢?
我们还来看getValue()的过程,这个方法当然需要服务端提供返回值,因此在onTransact()调用到子类的this.getValue()时,就会得到服务端的返回值,接下来我们看到,在TRANSACTION_getValue分支中会把返回值(_result)放入reply中,接着就结束了onTransact()的调用。
也就是说, 在服务端的onTransact()过程中,不仅完成了对服务端的调用,而且也带回来了服务端的返回值,这个返回值是通过onTransact()的参数传递出去的 。
然后当BBinder的onTransact()结束后,就返回到了BBinder的transact()操作中,接着再层层返回,并经过Native层Binder的传输,再次回到BpBinder的transact()中,然后等BpBinder的transact()返回后,我们就再次回到了IMyService.java中的getValue()方法: 此时的mRemote.transact()方法已经调用结束,他不仅发起了对服务端的请求,而且带回了服务端的返回值,最后,经过return语句将返回值传递给了客户端。
如果结合这IIccPhoneBook来分析,此时的调用将会从IIccPhoneBook.Stub中返回到其子类中也就是IccProvider中,从而完成了客户端的调用过程。
也就是说, 我们在IccProvider对客户端的调用经过IIccPhoneBook传递到Native层,然后又经过IccProvider传递给Service的实现者IccPhoneBookInterfaceManagerProxy。完成请求后,再经过逆过程回到IccProvider客户端中 。
这就是Java层的Binder调用过程。
最后,用一张图来示意客户端调用服务端的过程:
与Native层的ServiceManager类似,Android在Java层也有一个ServiceManager用于处理Java层Service的注册、申请。只不过, Java层的这个ServiceManager,其实是在Java层建立的ServiceManager的代理,他把Java层客户端的各项请求传递到Native层的ServiceManager进行处理 。
而对于其他Java层的Service来说,客户端得到的Service远程代理对象,就是Native层得到的BpXXXService对象。
接下来我们分四部分来介绍Java层Binder机制:
1、ServiceManager的结构 ;
2、如何注册一个Service ;
3、如何得到一个Service ;
4、Service代理对象方法的过程;
一、ServiceManager的结构
我们来看一下ServiceManager类的代码:这个类比较简单,而且我们看到,ServiceManager没有继承任何的类,那么他是如何实现“管理员”的角色呢?
二、如何在Java层通过ServiceManager注册一个Service
Android启动时,将会在SystemServer中的ServerThread线程中将一些重要的Java层Service注册并启动,我们在这里挑选负责状态栏管理的StatusBarManagerService来分析。 我们看到,作为一个Service,可以通过调用ServiceManager的addService()方法注册自己。注册的时候传递了两个参数,Context.STATUS_BAR_SERVICE作为该Service的name,StatusBarManagerService作为该Service的BBinder子类对象,一起传递给了ServiceManager。这样的形式正符合Native层ServiceManager中Service的注册方式。我们来看ServiceManager的addService()方法: 在addService()内部,把addService()的请求转发给了getIServiceManager()得到的对象。 这里看到,通过getIServiceManager()可以得到一个IServiceManager类型的sServiceManager对象, 那么这个对象究竟是什么属性的呢 ?
其实 我们通过getIServiceManager()得到的就是Java层中的ServiceManager的代理对象ServiceManagerProxy 。为了得到这个对象,我们需要经过两步的准备:
1、通过Native层的调用得到ServiceManager的远程对象BpBinder
----也就是BinderInternal.getContextObject()的操作
2、把ServiceManager的BpBinder封装为Java层可用的ServiceManagerProxy对象
----也就是ServiceManagerNative().asInterface()的操作
下面我们来详细分析这两个步骤
2.1、得到ServiceManager的BpBinder对象过程
这一步中我们将会看到, 如何通过BinderInternal.getContextObject()得到ServiceManager的BpBinder()对象 ,下面我们来看这个方法的声明: 他的声明方式说明这个方法是在Native中被实现的,那么他具体定义是在哪里呢?我们简单来说一下流程。
在Java虚拟机启动时,将会注册一系列的native方法 在虚拟机启动时,将会通过startReg()方法去注册jni: 在上面的startReg()中将会遍历gRegJNI列表并注册,我们来看需要注册的列表内容: 其中就包括了register_android_os_Binder(): 在register_android_os_Binder中对BinderInternal中的jni进行注册: 我们再来看gBinderInternalMethods中定义的方法: 这个数组中就定义了getContextObject方法所对应的jni实现,其实就是android_os_BinderInternal_getContextObject(),也就是说,getContextObject()将会调用到android_os_BinderInternal_getContextObject(),我们看一下这个方法的定义: 在这个方法中,完成了两步重要的操作:
1、通过ProcessState的getContextObject(NULL)得到了ServiceManager的BpBinder(0)对象 (详细过程在《Binder源码分析之Native层》中做过详细介绍)。
2、通过javaObjectForIBinder()方法把得到的BpBinder对象封装成Java层可用的类型 。
至此,我们就拿到了Java层可用的ServiceManager的BpBinder对象, 下面要做的就是把该对象转换为Java层可用的ServiceManager代理对象 。
2.2、用BpBinder得到ServiceManagerProxy对象过程
我们在第二节刚开始的地方介绍过,Service注册自己的时候需要在ServiceManager中通过getIServiceManager()方法得到ServiceManager在Java层的代理对象,然后调用该对象的addService()方法完成注册: 经过前面2.1的分析,我们了解了通过BinderInternal.getContextObject()可以得到BpBinder(0)的Java层代理对象,接下来就需要 调用ServiceManagerNative的asInterface()方法将该对象转换为Java层可用的ServiceManager代理对象 。也就是说,当前的getIServiceManager()相当于: 我们接下来看ServiceManagerNative的asInterface()的过程。 我们看到,通过asInterface()的转换, 我们用BpBinder对象生成了ServiceManagerProxy对象 。
也就是说, 通过getIServiceManager()得到的sServiceManager对象,其实是ServiceManagerProxy对象 。
2.3、ServiceManagerProxy对象
我们先来看一下其继承结构: 从继承关系上来看, ServiceManagerProxy实现了IServiceManager中定义的接口 。然后再来看其构造函数,在2.2中介绍过,创建ServiceManagerProxy对象时,是用ServiceManager的BpBinder对象作为参数的: 这里的构造函数中,把BpBinder(0)保存在了mRemote变量中。
下面我们来看ServiceManagerProxy中的方法: 我们看到,ServiceManagerProxy确实实现了IServiceManager中的方法,提供了add、get、check、list等功能。
2.4、注册Service的过程
经过以上的分析,我们知道通过getIServiceManager()的调用,我们得到的是ServiceManagerProxy对象,那么当注册Service时调用的addService()方法就会调用到ServiceManagerProxy中: 在addService的时候,将当前Service的name和service对象封装到Parcel类型的data中,然后调用mRemote对象的transact()方法发送出去,并标记当前的操作是“ADD_SERVICE_TRANSACTION”,还记得我们在分析ServiceManagerProxy的构造函数时传递的参数其实是BpBinder对象,那么这里的transact()就会调用到BpBinder中: 到这里,就进入了Native层Binder的使用了,接下来就是经过IPCThreadState把请求发送到Binder驱动,然后在ServiceManager的进程中检测到请求并处理,这个过程在Native层分析时详细介绍过,这里就不再分析了。经过以上的分析,我们对Java层ServiceManager有了全新的认识, 简单来说,Java层的ServiceManager就是Native层ServiceManager的一个Client,而对于Java层其他Service来说,Java层的ServiceManager又是一个Service,负责把其他Client的请求转发给Native层的ServiceManager去处理 。
而ServiceManagerProxy又是Java层ServiceManager的代理,其负责将Java层其他客户端对ServiceManager的调用传递给Native层的ServiceManager。
下面用一张图来示意Java层ServiceManager和Native层ServiceManager的关系:
三、客户端如何得到一个Service
前面分析了如何在Java层注册一个Service,下面我们来分析,如何在Java层得到某个Service服务。这一次我们挑选simphonebook这个Service来分析,先简单来看一下其注册成为Service的过程: 这就是simphonebook的注册过程,看似简单,但是有个疑问,我们知道,在addService()的操作时,必须传递2个参数:name+IBinder子类对象,但是这里的this所指的IccPhoneBookInterfaceManagerProxy对象,是IBinder子类的对象吗?
我们来看IccPhoneBookInterfaceManagerProxy这个类的继承关系: 我们看到,他继承了一个IIccPhoneBook.Stub的父类,这个父类是什么属性呢?他和BBinder的子类吗?
我们在代码中找不到IIccPhoneBook.Stub的文件或类,但是找到了IIccPhoneBook.aidl文件,这个文件的作用又是什么呢?
原来,这里的 AIDL文件是Android中定义的接口语言(Android Interface Definition Language)。开发者只要按照指定的格式创建AIDL文件,系统就会自动为该文件生成一个对应的Java文件 。
假如我们创建一个IMyService.aidl文件,其内容为: 这个文件中只有一个方法getValue(),然后我们来看系统为其生成的Java文件: 从生成的Java文件可以看出,IMyService.Stub是android.os.Binder的子类,而android.os.Binder又是IBinder的子类: 由此我们推断,IccPhoneBookInterfaceManagerProxy的父类IIccPhoneBook.Stub也是IBinder的子类。下面我们来看这个Service的使用方法。 上面这个方法的作用就是向SIM卡中添加联系人的操作,在这个操作过程中, 先要通过Java层的ServiceManager得到"simphonebook"的Service,然后通过asInterface()方法将得到的Service对象转换成客户端可以直接调用的代理对象,然后再调用该代理对象的的updateAdnRecordsInEfBySearch()方法 。
下面我们将上述动作分解为3步来分析:
1、通过ServiceManager得到simphonebook的BpBinder对象
2、通过asInterface()方法得到simphonebook这个Service的Java层代理对象
3.1、通过ServiceManager得到simphonebook的BpBinder对象
在这一步中,我们来分析ServiceManager.getService("simphonebook")的过程。我们先来看ServiceManager的getService()方法: 在2.2节中我们介绍过,在getIServiceManager()中得到的对象,就是ServiceManager在Java层的代理对象:ServiceManagerProxy。
那么调用该代理对象的getService()方法将会得到什么呢? 我们看到,ServiceManagerProxy将会把我们的请求(getService)转交给Native层的ServiceManager的BpBinder对象,而在《Binder源码分析之Native层》一文中我们分析过,Native层的ServiceManager得到这种请求后,将会把目标Service的BpBinder对象返回给客户端。
也就是说, 经过Java层的ServiceManager.getService("simphonebook")操作,我们得到了simphonebook这个Service的BpBinder对象 。
3.2、通过asInterface()方法得到simphonebook这个Service的Java层代理对象
经过3.1的过程,我们得到了simphonebook的BpBinder对象,接下来我们将要分析,如何通过该对象得到simphonebook这个Service的Java层可用的代理对象。我们先将代码简化一下: 上面的代码相当于: 接下来的分析,我们就要继续看生成的IIccPhoneBook.java文件了,我们还是借助刚刚生成的IMyService.java文件来看其asInterface()接口: 原来,我们通过IMyService.Stub.asInterface()得到的是一个Proxy的代理对象,这个对象是IMyService.Stub的内部类,也是IMyService的子类,需要实现IMyService.aidl文件中定义的方法。
把IMyService换成IIccPhoneBook,我们可以推测,通过IIccPhoneBook.Stub.asInterface(BpBinder)的操作,我们得到的是iccIpb.Stub的内部类Proxy对象,而且在这个类的内部拥有IIccPhoneBook.aidl文件定义的接口。 客户端可以把这个代理类当作服务端对象一样去调用AIDL中定义的所有方法 。
下面我们用图来总结一下客户端得到服务端的过程:
四、客户端调用Service方法的过程
经过3.2节的分析我们知道,通过IIccPhoneBook.Stub.asInterface()我们得到了一个服务端的代理对象:IIccPhoneBook.Stub.Proxy,我们可以直接调用IIccPhoneBook.aidl中定义的接口,那么这个代理类如何把接口的调用传递给服务端呢?服务器又是如何把数据返回给客户端的呢?现在我们先借用IMyService去分析其调用过程,最后再把过程扩大到其他的Java层Service调用过程中。
假如客户端调用了IMyService.aidl中的getValue()方法(我们的IMyService.aidl文件中只有这一个方法),那么就会调用到Proxy类的内部: 在Proxy的getValue()方法中,将客户端的请求封装为Parcel类型的数据通过mRemote变量发送出去,而且在发送时标记了当前的命令是TRANSACTION_getValue,也就是调用getValue方法,那么这里的mRemote对象是什么呢?
还记得在创建Proxy类的时候我们是把目标Service的BpBinder对象传递给了mRemote变量,那么这里的transact()就会调用到BpBinder中: 接下来就是Native层的流程了。看来Proxy代理的作用就是在客户端调用各种方法时,将方法编号(TRANSACTION_getValue)后通过目标Service的BpBinder对象向Native层的Binder机制发送(transact)请求,同时准备在reply中接收服务端的返回值。
而根据《Binder源码分析之Native层》中的分析,服务端在接收到客户端请求后,最终会调用到服务端父类BBinder的transact()方法: 我们看到,在BBinder的transact()方法中,将会调用Service的onTransact()的方法,由于当前的IMyService就是BBinder的子类,因此这里的onTransact()方法将会进入到IMyService的内部,也就是: 我们看到在onTransact()中将会继续调用子类的getValue()方法,而这里的IMyService.Stub的子类,当然就是客户端本身了。如果结合IIccPhoneBook的服务端来看,当在IIccPhoneBook.Stub中调用其onTransact()方法时,就会在相应的TRANSACTION_xxx分支中调用到IccPhoneBookInterfaceManagerProxy.java中的各个方法,这样也就完成了从客户端到服务端的调用过程。
那么,当客户端调用的方法需要返回值时,服务端是如何把返回值传回给客户端的呢?
我们还来看getValue()的过程,这个方法当然需要服务端提供返回值,因此在onTransact()调用到子类的this.getValue()时,就会得到服务端的返回值,接下来我们看到,在TRANSACTION_getValue分支中会把返回值(_result)放入reply中,接着就结束了onTransact()的调用。
也就是说, 在服务端的onTransact()过程中,不仅完成了对服务端的调用,而且也带回来了服务端的返回值,这个返回值是通过onTransact()的参数传递出去的 。
然后当BBinder的onTransact()结束后,就返回到了BBinder的transact()操作中,接着再层层返回,并经过Native层Binder的传输,再次回到BpBinder的transact()中,然后等BpBinder的transact()返回后,我们就再次回到了IMyService.java中的getValue()方法: 此时的mRemote.transact()方法已经调用结束,他不仅发起了对服务端的请求,而且带回了服务端的返回值,最后,经过return语句将返回值传递给了客户端。
如果结合这IIccPhoneBook来分析,此时的调用将会从IIccPhoneBook.Stub中返回到其子类中也就是IccProvider中,从而完成了客户端的调用过程。
也就是说, 我们在IccProvider对客户端的调用经过IIccPhoneBook传递到Native层,然后又经过IccProvider传递给Service的实现者IccPhoneBookInterfaceManagerProxy。完成请求后,再经过逆过程回到IccProvider客户端中 。
这就是Java层的Binder调用过程。
最后,用一张图来示意客户端调用服务端的过程:
原文地址:http://blog.youkuaiyun.com/u010961631/article/details/20691793