3.3.3　服务组件的进程间通信模型

当界面组件与服务组件绑定后，进程会通过方法的调用进行通信。而在实际应用中，前台界面组件和后台服务组件可能来自不同的应用，这就需要进行进程间通信。Android的进程间通信模型，主要包含三方面的内容。

❑Android的进程间通信模型架构

如图3-9所示，Android的进程间通信模型和传统的远程通信模型非常相似，是典型的代理模式（Proxy Pattern）。在Android中，开发者将需要进行远程通信的接口定义成android.os.IInterface接口的子类型（即图中的MY_API）。该类型会有两个实现者：用在调用者一端的MY_API.Proxy（简称为Proxy对象）和用在功能实现者一端的MY_API.Stub（简称为Stub对象）。

在Proxy对象中，每个函数接口都有一个对应的指令值。当调用者调用这个接口时，Proxy会将数据和指令序列化成一个消息，发送到远端的Stub对象。Stub对象会拆解出对应的指令和数据，并根据指令执行对应的逻辑，将结果返回给接口调用者，整个流程对于调用者而言完全透明。

Proxy数据包的发送和回传工作，是通过android.os.Binder来实现的。在Binder对象中，有一个后台消息循环线程，Proxy传来的消息包会扔到消息队列中等待解析和处理。Stub对象都是Binder的子类型，在服务端被实例化，其接口和实现与Proxy一一匹配，负责将Proxy传递过来的消息进行解包，得到其中的指令和数据。在实际应用中，每个Stub都会有一个实现子类Implement，实际上是由它来真正负责在Binder的后台线程中执行所调用的功能。

图　3-9　Android的进程间通信模型

在界面组件和服务组件绑定的流程中，界面组件可以通过Context.bindService获得IBinder的对象，通过它的静态方法asInterface可以获得Proxy对象实例。界面端使用Proxy对象，就可以实现对服务端功能的远程调用。

对于IPC方法的调用是一个同步的流程，如果执行时间过长，就会阻塞调用方的线程，这时候需要用到异步IPC调用。如图3-10所示，构造一个异步的IPC方法调用，需要传入另一个IInterface对象。它的Stub对象（图中的Callback.Stub）在调用组件，而它的Proxy对象（图中的Callback.Proxy）会随着序列化传输到服务组件，供服务端在操作执行完成后回调通知。服务组件完成操作后，会转换角色扮演调用方，通过Callback.Proxy对象中的方法，将执行结果通知给调用组件。与第一次调用不同的是，这个调用通常是一个非阻塞性质的，即服务组件不等调用组件执行完成便立刻返回，以确保服务组件不会被阻塞，从而继续为其他调用者服务。

❑框架代码自动生成

通过前面介绍不难看出，整个进程通信模型中有固定的类型和方法需要实现，包含很多琐碎而雷同的序列化与反序列化操作。如此机械的工作，当然需要通过自动化的手段来完成。在Android中，是通过AIDL（Android Interface Definition Language）的帮助来自动生成这些框架代码的。

图　3-10　Android的进程间异步方法调用

AIDL是一种接口描述语言，它的语法取自Java，在参数上增加了输入输出方向的控制，一个简单的AIDL文件示例如下：

//声明Java包头，该AIDL文件会生成对应的Java类，并放在gen目录下

package com.duguhome.test.SimpleAidl；

//声明导入的包，通常是另一个AIDL生成的类，用于异步调用函数

import com.duguhome.test.SimpleAidl.ICallback；

//接口声明

interface IMyApi{

//一个简单的参数同步方法

int getId（in String name）；

//一个带有输入输出参数的同步方法

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

//一个异步方法

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

}；

Android SDK中提供了AIDL的解析工具，它会根据所提供的AIDL文件，自动生成对应的MY_API、MY_API.Proxy、MY_API.Stub等类型的Java文件。开发者只需要继承MY_API.Stub，实现Implement类型，填充真实的执行代码即可，无需关注其他的底层通信细节，这大大提高了效率，降低了开发成本^[1]。

❑参数序列化

整个进程间通信的流程中，为了将一个进程中的数据传递到另一个进程中，还有一个重要的步骤，就是数据的序列化和反序列化—这是所有进程间通信的基础。

在Android中，负责序列化和反序列化数据的是android.os.Parcel类，它提供了一系列的write和read接口，支持多种类型数据的序列化操作。Parcel支持的数据类型主要有三种。一种是基本数据和它们的列表、数组对象，比如int、long、double、List＜String＞、byte[]等；一种是实现了android.os.Parcelable接口的子类型对象—子类型通过派生writeToParcel方法和提供构造函数的途径实现序列化相关的操作^[2]；此外，IBinder和IInterface的子类型对象也可以通过Parcel来序列化，这主要是为了支持服务绑定和异步方法调用。

Parcel序列化后的数据是齐位的二进制流，如此设计是为了效率而不是为了灵活性。这就意味着，写入和读取数据的顺序与类型必须完全一致，稍有偏差，就会触发异常。如果需要传输的数据随着场景的不同有很大的变动，可以选择使用android.os.Bundle对象，它会按照键值对的模式将信息写入二进制数据流，以提高灵活性。

进程间通信机制是Android的重要基础，被广泛地应用在各类核心机制中，因此Parcel类型的实现主要通过C++来完成，上层Parcel对象通过JNI接口进行调用，从而提高了序列化相关操作的执行效率，确保Android系统可以高效运行。

小贴士　在Android开发中，我们时常需要通过Context.getSystemService接口来获得指定的系统服务。这些系统服务，并不是通过服务组件来实现的。它们都位于系统的核心进程中，有独立的线程空间。

通过Context.getSystemService获得的，其实是这些服务的代理对象。这些对象会与真正的服务线程建立连接，通过IPC调用来实现对应的方法。与组件服务相比，系统服务的查询和使用没有利用Intent机制，虽然没那么灵活，但更为直接简便。

[1]Android AIDL的具体构造和使用，可以参见SDK文档：http：//developer.android.com/guide/developing/tools/aidl.html。

[2]一个简单的实例参见SDK文档：http：//developer.android.com/reference/android/os/Parcelable.html。