Binder 连接池的学习

2023-11-05

利用AIDL方式能很方便地进行客户端和服务端的跨进程通信。但是,我们想一下,如果按照我们之前的使用方法,必须满足一个AIDL接口对应一个service,那么问题来了,假如我们的应用,有很多业务场景,而每一个业务场景都需要和服务端通讯,那么我们也要为每一个模块创建特定的aidl文件,那么服务端service也会产生很多个,显然,如果aidl接口变多,那么service也会跟着变多,我们不可能无限制或者大量的增加service,因为service 本身就是一种系统资源,太多的service 让我们的应用看起来很复杂,那么我们该怎么做呢?在任玉刚著的《Android 开发艺术探索》一书中,给出了一个Binder连接池的概念,即利用一个Binder连接池来管理所有Binder,服务端只需要管理这个Bindere连接池即可,这样就能实现一个service管理多个Binder,为不同的模块返回不同的Binder,以实现进程间通讯。所以,本文将讲述如何实现Binder连接池。

 

通过这一张图起始很好的反映了多个aidl 在一个service 下管理的运作方式。每一个业务模块都创建自己的AIDL 文件,并实现。向服务端提供唯一的标识和自身的binder对象;对于服务端来说,只需要一个service,并且向客户端提供 queryBinder 的方法,客户端去根据唯一的标识查询不同的Binder 对象,这样不同的客户端就可以使用不同的Binder 对象去进行IPC 操作了。避免重复多次创建service.

 

为了说明情况,通过代码demo 的形式来进行演示。

创建两个aidl

IComputeAdd.aidl

interface IComputeAdd {

    int add(int a, int b);
}

IComputeSub.aidl

interface IComputeSub {
  
    int sub(int a, int b);
}

分别实现其对应的 实现类:

public class ComputeAddImpl extends IComputeAdd.Stub {
    @Override
    public int add(int a, int b) throws RemoteException {
        return a+b;
    }
}
public class ComputeSubImpl extends IComputeSub.Stub {
    @Override
    public int sub(int a, int b) throws RemoteException {
        return a-b;
    }
}

现在各个业务的模块和需求代码都已经搞定了,我们并没有对应不同的逻辑去创建对应的service,现在我们需要提供一个用来查询binder 的AIDL,专门用来进行binder 的查询工作。

IBinderPool.aidl

interface IBinderPool {
    IBinder queryBinder(int binderCode);
}

接着创建这个IBinderPool 的查询方法

从上面可以看到,使用了不同Binder 的标识去创建不同的Binder 对象。

然后实现这个AIDL 对象的service 方法,是用来查询所有binder 统一管理的service

public class BinderPoolService extends Service {
    private Binder mBinderPool = new BinderPool.BinderPoolImpl(); // 动态选择Binder
    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mBinderPool;
    }
}

接下来就是Binder 连接池的具体实现:

public class BinderPool {

    // 编译器每次都需要从主存中读取
    private IBinderPool mBinderPool;
    private Context mContext;
    private CountDownLatch mCountDownLatch; // 同步机制
    public static volatile BinderPool sInstance;
    public static final int BINDER_COMPUTE_ADD = 0;
    public static final int BINDER_COMPUTE_SUB = 1;
    // 单例
    public static BinderPool getInstance(Context context) {
        if (sInstance == null) {
            synchronized (BinderPool.class) {
                if (sInstance == null) {
                    sInstance = new BinderPool(context);
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }

    private BinderPool(Context context) {
        mContext = context.getApplicationContext();
        connectBinderPoolService();
    }

    // 连接服务池
    private synchronized void connectBinderPoolService() {
        mCountDownLatch = new CountDownLatch(1); // 只保持一个绑定服务
        Intent service = new Intent(mContext, BinderPoolService.class);
        mContext.bindService(service, mBinderPoolConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
        try {
            mCountDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 失效重联机制, 当Binder死亡时, 重新连接
    private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient() {
        @Override public void binderDied() {
            Log.e("zx - debug:", "Binder失效");
            mBinderPool.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient, 0);
            mBinderPool = null;
            connectBinderPoolService();
        }
    };

    // Binder的服务连接
    private ServiceConnection mBinderPoolConnection = new ServiceConnection() {
        @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mBinderPool = IBinderPool.Stub.asInterface(service);
            try {
                Log.d("zx - debug:", "onServiceConnected");
                mBinderPool.asBinder().linkToDeath(mDeathRecipient, 0);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            mCountDownLatch.countDown();
        }

        @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

    /**
     * 查询Binder
     *
     * @param binderCode binder代码
     * @return Binder
     */
    public IBinder queryBinder(int binderCode) {
        IBinder binder = null;
        try {
            if (mBinderPool != null) {
                binder = mBinderPool.queryBinder(binderCode);
            }
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return binder;
    }


    /**
     * Binder池实现
     */
    public static class BinderPoolImpl extends IBinderPool.Stub {

        @Override
        public IBinder queryBinder(int binderCode) throws RemoteException {
            IBinder binder = null;
            switch (binderCode) {
                case BINDER_COMPUTE_ADD:
                    binder = new ComputeAddImpl();
                    break;
                case BINDER_COMPUTE_SUB:
                    binder = new ComputeSubImpl();
                    break;
                default:
                    break;
            }
            return binder;
        }
    }
}

其中每一个的方法的含义已经在代码中进行了注释。

额外需要说明的是 connectBinderPoolService 中  mCountDownLatch.await(); 方法

这个方法主要用于客户端与服务端建立连接,在方法内部出现了CountDownLatch类,这个类是用于线程同步的,由于bindService()是异步操作,所以如果要确保客户端在执行其他操作之前已经绑定好服务端,就应该先实现线程同步(所以在系统 bindService 完成后回调serviceConnection 的时候进行countDown)。  这里简单提一下这个类:

CountDownLatch 类有三个主要方法:

(1)构造方法 CountDownLatch(int num):这里传递一个num值,为countdownlatch内部的计时器赋值。

(2)countdown():每当调用一次这个方法,countdownlatch实例内部计时器数值 - 1。

(3)await():让当前线程等待,如果内部计时器变为0,那么唤醒当前线程。

 

另外 注意到,ServiceConnection方法内部执行了mBinderPool = IBinderPool.Stub.asInterface(service)方法,这里的mBinderPool实际上是IBinderPool的一个代理对象,即此时客户端获得了服务端Binder连接池的一个代理对象。

 

学习到这里,在记录一下asBinderasInterface 的区别。

asBinder :

顾名思义,用于返回当前 Binder对象。在 Stub类 里面(也就是本进程)直接就是 Binder本地对象,

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

在 Proxy类 里面返回的是远程代理对象(Binder代理对象)

 @Override
 public android.os.IBinder asBinder() {
     return mRemote;
 }

asInterface :

用于将服务端的Binder对象转换客户端所需的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)

 

下面进行客户端的调用:

    public void onClickAdd(View v){
        new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                addResult();
            }
        }).start();
    }

    private void addResult(){
        BinderPool binderPool = BinderPool.getInstance(getApplicationContext());
        IBinder computeBinderAdd = binderPool.queryBinder(BinderPool.BINDER_COMPUTE_ADD);
        mComputeAdd = ComputeAddImpl.asInterface(computeBinderAdd);
        try {
            int res = mComputeAdd.add(5,3);
            Message msg = new Message();
            msg.what = BinderPool.BINDER_COMPUTE_ADD;
            msg.arg1 = res;
            mHadler.sendMessage(msg);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

这里看一下加的方法,减法类似,不赘述了。最终通过BInder 池进行 query 动态返回Binder对象,执行不同对象的方法。
 

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