Android开发之IPC进程间通信-AIDL介绍及实例解析

2022-09-03 13:00:42

一、IPC进程间通信

IPC是进程间通信方法的统称，Linux IPC包括以下方法，Android的进程间通信主要采用是哪些方法呢?

   1. 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
   2. 信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；
   3. 报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
   4. 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
   5. 信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
   6. 套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

二、AIDL（Android Interface Definition Language）

AIDL - Android Interface Definition Language - Android 接口定义语言。因为在Android中，应用程序运行在各自独立的进程里。应用程序之间是不能访问对方的内存空间的。有时为了实现进程间的通信，要用到PCI机制。Android支持PCI机制，但是需要Android能读懂的序列化数据（marshaling/un marshaling of data）. AIDL就是为了描述这样的数据产生的，它是一种接口定义语言。语法类似JAVA，.aidl文件里面写的是公布给客户端接口声明。

本文中，为了吸取客户端，服务器端两个android 项目的经验，将两段整合到一个android项目里，这样可能会比较清晰。下面就看看实例解析吧。

三、AIDL介绍及解析

1.AIDL介绍

在Android中，每个应用（Application）执行在它自己的进程中，无法直接调用到其他应用的资源，这也符合“沙箱”的理念。所谓沙箱原理，一般来说用在移动电话业务中，简单地说旨在部分地或全部地隔离应用程序。关于沙箱技术我们这里就不多做介绍了。因此，在Android中，当一个应用被执行时，一些操作是被限制的，比如访问内存，访问传感器，等等。这样做可以最大化地保护系统，免得应用程序“为所欲为”。那我们有时需要在应用间交互，怎么办呢？于是，Android需要实现IPC协议。然而，这个协议还是有点复杂，主要因为需要实现数据管理系统（在进程或线程间传递数据）。Android为我们实现了自己的IPC，也就是AIDL。

2.定义AIDL接口

AIDL是IPC的一个轻量级实现，用了对于Java开发者来说很熟悉的语法。Android也提供了一个工具，可以自动创建Stub（类构架，类骨架）。当我们需要在应用间通信时，我们需要按以下几步走：

a. 定义一个AIDL接口

b. 为远程服务（Service）实现对应Stub

c. 将服务“暴露”给客户程序使用

3.实例解析

AIDL的语法很类似Java的接口（Interface），只需要定义方法的签名。

AIDL支持的数据类型与Java接口支持的数据类型有些不同

a. 所有基础类型（int, char, 等）

b. String，List，Map，CharSequence等类

c. 其他AIDL接口类型

d. 所有Parcelable的类

下面以一个加法器为例来做解析。

（1）创建工程，创建AIDL接口：新建一个文件，命名为IAdditionService.aidl 即可

package com.czm.hellosumaidl;

interface IAdditionService{
    int add(int value1,int value2);
}

一旦文件被保存，Android的AIDL工具会在 gen/com/android/hellosumaidl 这个文件夹里自动生成对应的 IAdditionService.java 这个文件。因为是自动生成的，所以无需改动。这个文件里就包含了 Stub ，我们接下来要为我们的远程服务实现这个Stub。

（2）实现远程服务

首先我们新建一个类，取名叫AdditionService.java 。为了实现我们的服务，我们需要让这个类中的 onBind方法返回一个 IBinder 类的对象。这个 IBinder 类的对象就代表了远程服务的实现。为了实现这个服务，我们要用到自动生成的子类 IAdditionService.Stub 。在其中，我们也必须实现我们之前在AIDL文件中定义的 add() 函数。下面是我们远程服务的代码：

public class AdditionService extends Service{

    @Override  
    public void onCreate() {  
        super.onCreate();  
    } 
    
    
    
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new IAdditionService.Stub() {
            
            @Override
            public int add(int value1, int value2) throws RemoteException {
                // TODO Auto-generated method stub
                return value1 + value2;
            }
        };
    }
    
    @Override  
    public void onDestroy() {  
        super.onDestroy();  
    } 

}

（3）提供服务（“暴露”服务给使用者）

一旦实现了服务中的onBind方法，我们就可以把客户程序（在这里是MainActivity.java ）与服务连接起来了。为了建立这样的一个链接，我们需要实现 ServiceConnection 类。我们在 MainActivity.java 创建一个内部类 AdditionServiceConnection ，这个类继承 ServiceConnection 类，并且重写了它的两个方法： onServiceConnected 和 onServiceDisconnected。下面给出内部类的代码：

class AdditionServiceConnection implements ServiceConnection {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder boundService) {
            // TODO Auto-generated method stub
            service = IAdditionService.Stub.asInterface((IBinder) boundService);
            Toast.makeText(MainActivity.this, "Service connected",
                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            // TODO Auto-generated method stub
            service = null;
            Toast.makeText(MainActivity.this, "Service disconnected",
                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

    }

（4）相关代码及效果截图

MainActivity.java的全部代码如下：

package com.czm.hellosumaidl;

import android.app.Activity;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;

public class MainActivity extends Activity {

    IAdditionService service;
    AdditionServiceConnection connection;
    EditText value1;
    EditText value2;
    TextView result;
    Button buttonCalc;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        initService();

        buttonCalc = (Button) findViewById(R.id.buttonCalc);

        value1 = (EditText) findViewById(R.id.value1);
        value1.setText("23");
        value2 = (EditText) findViewById(R.id.value2);
        value2.setText("24");
        result = (TextView) findViewById(R.id.result);
        buttonCalc.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            

            @Override
            public void onClick(View v) {
                int v1, v2, res = -1;
                v1 = Integer.parseInt(value1.getText().toString());
                v2 = Integer.parseInt(value2.getText().toString());

                try {
                    res = service.add(v1, v2);
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                result.setText(Integer.valueOf(res).toString());
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        releaseService();
    }

    /*
     * This function connects the Activity to the service
     */
    private void initService() {
        connection = new AdditionServiceConnection();
        
        Intent i = new Intent();
        i.setClassName("com.czm.hellosumaidl",com.czm.hellosumaidl.AdditionService.class.getName());
        boolean ret = this.bindService(i, connection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    /*
     * This function disconnects the Activity from the service
     */
    private void releaseService() {
        unbindService(connection);
        connection = null;
    }

    class AdditionServiceConnection implements ServiceConnection {

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder boundService) {
            // TODO Auto-generated method stub
            service = IAdditionService.Stub.asInterface((IBinder) boundService);
            Toast.makeText(MainActivity.this, "Service connected",
                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            // TODO Auto-generated method stub
            service = null;
            Toast.makeText(MainActivity.this, "Service disconnected",
                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }

    }

}

效果截图如下：

执行AIDL接口之前执行AIDL接口之后

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Android开发之IPC进程间通信-AIDL介绍及实例解析

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