Android开发 - IInterface 接口 Binder 机制跨进程通信 (IPC)解析

什么是 IInterface

IInterface 一个接口，用于跨进程通信 (IPC)。有时需要让一个应用程序与另一个应用程序或服务进行通信。这些应用程序可能运行在不同的进程中，使用 Binder 机制来实现这种通信，而 IInterface 就是 Binder 机制的一部分
简单来说，IInterface 是一个基础接口，它为跨进程通信提供了一个通用的接口

为什么需要 IInterface

每个应用程序通常运行在自己的进程中。由于进程的隔离特性，一个进程中的代码无法直接访问另一个进程中的对象。为了让不同进程之间能够安全地互相通信，由此使用了 Binder 机制
- 跨进程通信 (IPC)：IInterface 是一个基础接口，允许不同进程之间进行方法调用（即所谓的远程过程调用，RPC）
- AIDL (Android Interface Definition Language)：当使用 AIDL 创建跨进程接口时，系统会自动生成一个接口，该接口继承自 IInterface。这个接口用来定义客户端如何与服务端进行通信

IInterface 的主要方法

asBinder()：这个方法返回一个 IBinder 对象。IBinder 是 Binder 通信的核心对象，它允许客户端获取一个用于与服务端通信的 Binder 对象。每当实现一个 AIDL 接口或自定义的 Binder 类时，你都需要实现 asBinder() 方法，返回一个能够处理远程请求的 IBinder 对象

IInterface 的使用场景

IInterface 通常不会直接使用，而是通过 AIDL 或者其他 Binder 类来间接使用。以下是几个常见的使用场景：
- AIDL 文件生成的接口：当开发者使用 AIDL 定义接口时，会自动生成一个 Java 接口，这个接口会继承自 IInterface。这个接口提供了客户端与服务端通信的方法
- 自定义 Binder 类：如果开发者需要更灵活的跨进程通信控制，也可以手动实现一个 Binder 类，该类也会间接实现 IInterface，并提供 asBinder() 方法

代码示例(一)

接下来定义一个简单的服务 MyService，它提供一个方法 getMessage()，返回一条字符串消息。客户端可以通过绑定到这个服务并调用该方法来获取消息：

定义一个 AIDL 文件：创建一个 AIDL 文件 IMyService.aidl，定义服务接口

// IMyService.aidl
package com.example.myservice;

// AIDL接口定义，继承自IInterface
interface IMyService {
    // 定义一个远程方法，用于获取消息
    String getMessage();
}

系统生成接口：编译 AIDL 文件后，系统会生成一个 Java 接口 IMyService，该接口继承自 IInterface（以下并非创建的类，只做讲解，理解即可）

// IMyService.java
package com.example.myservice;

// IMyService 接口继承自 IInterface，表示它是一个用于跨进程通信的接口
public interface IMyService extends android.os.IInterface {
    // Stub 类，负责实现 Binder 相关的逻辑
    // Stub 是 IMyService 的抽象类，它继承自 Binder 并实现 IMyService 接口。它用于处理 IPC 相关的细节
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements IMyService {
        // Stub 的构造方法
        public Stub() {
            // 调用 attachInterface 方法将自己附加到接口上
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        // 静态方法 asInterface 用于将 IBinder 对象转换为 IMyService 接口，方便客户端使用
        public static IMyService asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof IMyService))) {
                return ((IMyService) iin);
            }
            return new Proxy(obj);
        }

        // 重写 asBinder 方法，返回当前的 Binder 对象，以便客户端和服务端通信
        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        // 代理类，用于客户端的IPC调用
        // Proxy 类用于实现客户端的代理。它持有一个 IBinder 对象，并通过它与服务端通信
        private static class Proxy implements IMyService {
            private android.os.IBinder mRemote;

            // Proxy 类的构造方法，接收一个 IBinder 对象，并将其保存为 mRemote
            Proxy(android.os.IBinder remote) {
                mRemote = remote;
            }

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

            // 在 Proxy 类中实现 getMessage 方法，通过 IBinder 进行远程调用
            @Override
            public String getMessage() throws android.os.RemoteException {
                // 创建一个 Parcel 对象 _data，用于封装数据
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                String _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    // 通过 transact 方法向服务端发送请求
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getMessage, _data, _reply, 0);
                    // 读取服务端的返回结果
                    _reply.readException();
                    // 并将其转换为字符串
                    _result = _reply.readString();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }
        }

        // 方法标识符
        static final int TRANSACTION_getMessage = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);

        // 在 Stub 类中实现 getMessage 方法，处理客户端的请求并返回消息
        @Override
        public android.os.ParcelFileDescriptor getMessage(android.os.ParcelFileDescriptor data) throws android.os.RemoteException {
            // 服务端实际实现 getMessage 方法
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
            String _result = this.getMessage();
            data.writeNoException();
            // 将返回的消息写入到 Parcel 中，发送回客户端
            data.writeString(_result);
            return data;
        }
    }

    // 服务端需要实现的实际方法
    public String getMessage() throws android.os.RemoteException;
}

服务端实现：服务端将实现这个生成的接口，并提供具体的业务逻辑

// MyService.java
package com.example.myservice;

import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;

// 实现IMyService接口的服务类
public class MyService extends Service {

    // 实现AIDL接口的Stub类
    private final IMyService.Stub mBinder = new IMyService.Stub() {
        @Override
        public String getMessage() throws RemoteException {
            // 服务端实现的具体逻辑，返回一条消息
            return "Hello from MyService!";
        }
    };

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // 返回Stub实例，以便客户端绑定
        return mBinder;
    }
}

客户端调用：客户端可以绑定到 MyService 并调用远程方法

// MainActivity.java
package com.example.myservice;

import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.widget.TextView;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    // 声明一个 IMyService 对象，用于保存绑定的服务
    private IMyService mService;
    // 一个布尔变量 mBound，用于跟踪服务是否绑定
    private boolean mBound = false;

    // 定义 ServiceConnection，用于管理服务连接的回调
    private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {
        // 当服务连接时被调用，传递 IBinder 对象
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {
            // 获取绑定的服务
            mService = IMyService.Stub.asInterface(service);
            mBound = true;
            try {
                // 调用远程方法并显示结果
                String message = mService.getMessage();
                ((TextView) findViewById(R.id.textView)).setText(message);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // // 当服务断开时被调用
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName arg0) {
            mService = null;
            mBound = false;
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        // 绑定服务
        Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
        bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        // 解除绑定服务
        if (mBound) {
            unbindService(mConnection);
            mBound = false;
        }
    }
}

总结(一)

以上示例，IInterface 用于实现跨进程通信的一个基础接口，它提供了远程过程调用的基础框架。虽然你可能不会直接使用 IInterface，但它是所有 AIDL 和自定义 Binder 通信的核心概念

代码示例(二)

接下来将实现一个简单的服务 MyService，它运行在一个独立的进程中，并提供一个接口 IMyService 供客户端调用。客户端可以通过这个接口调用服务端的方法

创建 AIDL 文件：需要定义一个 AIDL 文件 IMyService.aidl，它定义了服务接口

// IMyService.aidl
package com.example.myservice;

// 定义一个 AIDL 接口，所有方法都将是远程调用的
interface IMyService {
    // 一个简单的计算两个整数和的方法
    int add(int a, int b);
}

AIDL 文件生成的接口：编译 IMyService.aidl 文件后，系统会生成一个 Java 接口 IMyService。这个接口继承自 android.os.IInterface，并提供了所有定义在 AIDL 文件中的方法，非创建的类这里就不复述了

实现服务端的 Binder 类：服务端实现 AIDL 生成的接口，并通过一个 Binder 类提供具体的方法逻辑

// MyService.java
package com.example.myservice;

import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;

// 继承自 Service 类，提供一个 AIDL 接口实现
// 定义一个服务 MyService，它继承自 Service 类。服务是一个运行在后台的组件，可以执行长时间运行的操作
public class MyService extends Service {

    // 实现 AIDL 生成的接口 IMyService.Stub
    // 创建一个 IMyService.Stub 类型的对象 binder。IMyService.Stub 是 AIDL 编译器生成的一个抽象类，它实现了 IInterface 接口
    private final IMyService.Stub binder = new IMyService.Stub() {
        // 实现 IMyService 接口中的 add 方法。该方法接收两个整数并返回它们的和
        @Override
        public int add(int a, int b) throws RemoteException {
            // 实现接口中的 add 方法：计算两个整数的和
            return a + b;
        }
    };

    // 重写 onBind 方法。当客户端绑定到服务时，系统调用这个方法
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // 当客户端绑定到服务时，返回 binder 对象，以便客户端能够与服务进行通信
        return binder;
    }
}

客户端代码示例：客户端代码绑定到服务并调用远程方法

// MainActivity.java
package com.example.myserviceclient;

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.widget.TextView;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import com.example.myservice.IMyService;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    // 定义一个 IMyService 类型的变量，用于存储服务接口的引用
    private IMyService myService; // 定义 AIDL 接口类型的变量
    private boolean isBound = false; // 用于跟踪服务绑定状态

    // 创建一个 ServiceConnection 对象，用于处理服务连接和断开
    private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {

        // 当客户端成功绑定到服务时调用此方法
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            // 服务连接时调用，将 IBinder 对象转换为 AIDL 接口
            // 使用 IMyService.Stub.asInterface 方法将传递的 IBinder 对象转换为 IMyService 接口。这一步使客户端能够调用远程服务的方法
            myService = IMyService.Stub.asInterface(service);
            isBound = true;
            // 调用远程服务方法
            try {
                // 调用远程服务方法 add，并传递两个整数。这个调用实际上是一个跨进程调用
                int result = myService.add(5, 3);
                TextView textView = findViewById(R.id.result_text);
                // 显示服务返回的结果
                textView.setText("Result from service: " + result);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 当服务意外断开时调用此方法
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            // 服务断开时调用，清空接口实例并更新绑定状态
            myService = null;
            isBound = false;
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // 启动并绑定远程服务：创建一个新的 Intent，用于绑定服务
        Intent intent = new Intent();
        // 设置 ComponentName，指定服务的包名和类名
        intent.setComponent(new ComponentName("com.example.myservice", "com.example.myservice.MyService"));
        // 绑定服务。BIND_AUTO_CREATE 标志表示如果服务尚未启动，则自动启动它
        bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    // 当活动销毁时调用，确保解绑服务以防止内存泄漏
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // 解绑服务以防止内存泄漏
        if (isBound) {
            unbindService(serviceConnection);
            isBound = false;
        }
    }
}

总结(二)

以上示例，展示了如何使用 IInterface 及其衍生类（如通过 AIDL 定义的接口）实现应用程序中的跨进程通信。服务端实现了 AIDL 接口并提供了一个 Binder 对象。客户端通过 ServiceConnection 连接到服务，并使用接口调用远程方法

posted @ 2024-08-27 21:20 阿俊学JAVA 阅读(32) 评论(0) 编辑收藏举报

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