3.3.3 服務組件的進程間通信模型

當界面組件與服務組件綁定后，進程會通過方法的調用進行通信。而在實際應用中，前臺界面組件和后臺服務組件可能來自不同的應用，這就需要進行進程間通信。Android的進程間通信模型，主要包含三方面的內容。

Android的進程間通信模型架構

如圖3-9所示，Android的進程間通信模型和傳統的遠程通信模型非常相似，是典型的代理模式（Proxy Pattern）。在Android中，開發者將需要進行遠程通信的接口定義成android.os.IInterface接口的子類型（即圖中的MY_API）。該類型會有兩個實現者：用在調用者一端的MY_API.Proxy（簡稱為Proxy對象）和用在功能實現者一端的MY_ API.Stub（簡稱為Stub對象）。

在Proxy對象中，每個函數接口都有一個對應的指令值。當調用者調用這個接口時，Proxy會將數據和指令序列化成一個消息，發送到遠端的Stub對象。Stub對象會拆解出對應的指令和數據，并根據指令執行對應的邏輯，將結果返回給接口調用者，整個流程對于調用者而言完全透明。

Proxy數據包的發送和回傳工作，是通過android.os.Binder來實現的。在Binder對象中，有一個后臺消息循環線程，Proxy傳來的消息包會扔到消息隊列中等待解析和處理。Stub對象都是Binder的子類型，在服務端被實例化，其接口和實現與Proxy一一匹配，負責將Proxy傳遞過來的消息進行解包，得到其中的指令和數據。在實際應用中，每個Stub都會有一個實現子類Implement，實際上是由它來真正負責在Binder的后臺線程中執行所調用的功能。

在界面組件和服務組件綁定的流程中，界面組件可以通過Context.bindService獲得IBinder的對象，通過它的靜態方法asInterface可以獲得Proxy對象實例。界面端使用Proxy對象，就可以實現對服務端功能的遠程調用。

對于IPC方法的調用是一個同步的流程，如果執行時間過長，就會阻塞調用方的線程，這時候需要用到異步IPC調用。如圖3-10所示，構造一個異步的IPC方法調用，需要傳入另一個IInterface對象。它的Stub對象（圖中的Callback.Stub）在調用組件，而它的Proxy對象（圖中的Callback.Proxy）會隨著序列化傳輸到服務組件，供服務端在操作執行完成后回調通知。服務組件完成操作后，會轉換角色扮演調用方，通過Callback.Proxy對象中的方法，將執行結果通知給調用組件。與第一次調用不同的是，這個調用通常是一個非阻塞性質的，即服務組件不等調用組件執行完成便立刻返回，以確保服務組件不會被阻塞，從而繼續為其他調用者服務。

框架代碼自動生成

通過前面介紹不難看出，整個進程通信模型中有固定的類型和方法需要實現，包含很多瑣碎而雷同的序列化與反序列化操作。如此機械的工作，當然需要通過自動化的手段來完成。在Android中，是通過AIDL（Android Interface Definition Language）的幫助來自動生成這些框架代碼的。

AIDL是一種接口描述語言，它的語法取自Java，在參數上增加了輸入輸出方向的控制，一個簡單的AIDL文件示例如下：// 聲明Java包頭，該AIDL文件會生成對應的Java類，并放在gen目錄下package com.duguhome.test.SimpleAidl;

// 聲明導入的包，通常是另一個AIDL生成的類，用于異步調用函數import com.duguhome.test.SimpleAidl.ICallback;

// 接口聲明

interface IMyApi {

// 一個簡單的參數同步方法

int getId(in String name);

// 一個帶有輸入輸出參數的同步方法

void getIds(in String[] names, out Long[] values);

// 一個異步方法

void asyncGetId(in String name, in ICallback callback);};

Android SDK 中提供了AIDL的解析工具，它會根據所提供的AIDL文件，自動生成對應的MY_API、MY_API.Proxy、MY_API.Stub等類型的Java文件。開發者只需要繼承MY_API.Stub，實現Implement類型，填充真實的執行代碼即可，無需關注其他的底層通信細節，這大大提高了效率，降低了開發成本。

參數序列化

整個進程間通信的流程中，為了將一個進程中的數據傳遞到另一個進程中，還有一個重要的步驟，就是數據的序列化和反序列化—這是所有進程間通信的基礎。

在Android中，負責序列化和反序列化數據的是android.os.Parcel類，它提供了一系列的write和read接口，支持多種類型數據的序列化操作。Parcel支持的數據類型主要有三種。一種是基本數據和它們的列表、數組對象，比如int、long、double、List<String>、byte[]等；一種是實現了android.os.Parcelable接口的子類型對象—子類型通過派生writeToParcel方法和提供構造函數的途徑實現序列化相關的操作；此外，IBinder和IInterface的子類型對象也可以通過Parcel來序列化，這主要是為了支持服務綁定和異步方法調用。

Parcel序列化后的數據是齊位的二進制流，如此設計是為了效率而不是為了靈活性。這就意味著，寫入和讀取數據的順序與類型必須完全一致，稍有偏差，就會觸發異常。如果需要傳輸的數據隨著場景的不同有很大的變動，可以選擇使用android.os.Bundle對象，它會按照鍵值對的模式將信息寫入二進制數據流，以提高靈活性。

進程間通信機制是Android的重要基礎，被廣泛地應用在各類核心機制中，因此Parcel類型的實現主要通過C++來完成，上層Parcel對象通過JNI接口進行調用，從而提高了序列化相關操作的執行效率，確保Android系統可以高效運行。