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書名： Android開發藝術探索
作者名：任玉剛
本章字數： 2432字
更新時間： 2019-01-10 17:37:38

2.5 Binder連接池

上面我們介紹了不同的IPC方式，我們知道，不同的IPC方式有不同的特點和適用場景，當然這個問題會在2.6節進行介紹，在本節中要再次介紹一下ADIL，原因是AIDL是一種最常用的進程間通信方式，是日常開發中涉及進程間通信時的首選，所以我們需要額外強調一下它。

如何使用AIDL在上面的一節中已經進行了介紹，這里在回顧一下大致流程：首先創建一個Service和一個AIDL接口，接著創建一個類繼承自AIDL接口中的Stub類并實現Stub中的抽象方法，在Service的onBind方法中返回這個類的對象，然后客戶端就可以綁定服務端Service，建立連接后就可以訪問遠程服務端的方法了。

上述過程就是典型的AIDL的使用流程。這本來也沒什么問題，但是現在考慮一種情況：公司的項目越來越龐大了，現在有10個不同的業務模塊都需要使用AIDL來進行進程間通信，那我們該怎么處理呢？也許你會說：“就按照AIDL的實現方式一個個來吧”，這是可以的，如果用這種方法，首先我們需要創建10個Service，這好像有點多啊！如果有100個地方需要用到AIDL呢，先創建100個Service？到這里，讀者應該明白問題所在了。隨著AIDL數量的增加，我們不能無限制地增加Service, Service是四大組件之一，本身就是一種系統資源。而且太多的Service會使得我們的應用看起來很重量級，因為正在運行的Service可以在應用詳情頁看到，當我們的應用詳情顯示有10個服務正在運行時，這看起來并不是什么好事。針對上述問題，我們需要減少Service的數量，將所有的AIDL放在同一個Service中去管理。

在這種模式下，整個工作機制是這樣的：每個業務模塊創建自己的AIDL接口并實現此接口，這個時候不同業務模塊之間是不能有耦合的，所有實現細節我們要單獨開來，然后向服務端提供自己的唯一標識和其對應的Binder對象；對于服務端來說，只需要一個Service就可以了，服務端提供一個queryBinder接口，這個接口能夠根據業務模塊的特征來返回相應的Binder對象給它們，不同的業務模塊拿到所需的Binder對象后就可以進行遠程方法調用了。由此可見，Binder連接池的主要作用就是將每個業務模塊的Binder請求統一轉發到遠程Service中去執行，從而避免了重復創建Service的過程，它的工作原理如圖2-10所示。

圖2-10 Binder連接池的工作原理

通過上面的理論介紹，也許還有點不好理解，下面對Binder連接池的代碼實現做一下說明。首先，為了說明問題，我們提供了兩個AIDL接口（ISecurityCenter和ICompute）來模擬上面提到的多個業務模塊都要使用AIDL的情況，其中ISecurityCenter接口提供加解密功能，聲明如下：

        interface ISecurityCenter {
            String encrypt(String content);
            String decrypt(String password);
        }

而ICompute接口提供計算加法的功能，聲明如下：

        interface ICompute {
              int add(int a, int b);
          }

雖然說上面兩個接口的功能都比較簡單，但是用于分析Binder連接池的工作原理已經足夠了，讀者可以寫出更復雜的例子。接著看一下上面兩個AIDL接口的實現，也比較簡單，代碼如下：

        public class SecurityCenterImpl extends ISecurityCenter.Stub {

            private static final char SECRET_CODE = '^';

            @Override
            public String encrypt(String content) throws RemoteException {
              char[] chars = content.toCharArray();
              for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
                  chars[i] ^= SECRET_CODE;
              }
              return new String(chars);
            }

            @Override
            public String decrypt(String password) throws RemoteException {
              return encrypt(password);
            }

        }

        public class ComputeImpl extends ICompute.Stub {

            @Override
            public int add(int a, int b) throws RemoteException {
              return a + b;
            }

        }

現在業務模塊的AIDL接口定義和實現都已經完成了，注意這里并沒有為每個模塊的AIDL單獨創建Service，接下來就是服務端和Binder連接池的工作了。

首先，為Binder連接池創建AIDL接口IBinderPool.aidl，代碼如下所示。

        interface IBinderPool {
              /＊＊
               ＊ @param binderCode, the unique token of specific Binder<br/>
               ＊ @return specific Binder who's token is binderCode.
               ＊/
              IBinder queryBinder(int binderCode);
          }

接著，為Binder連接池創建遠程Service并實現IBinderPool，下面是queryBinder的具體實現，可以看到請求轉發的實現方法，當Binder連接池連接上遠程服務時，會根據不同模塊的標識即binderCode返回不同的Binder對象，通過這個Binder對象所執行的操作全部發生在遠程服務端。

        @Override
        public IBinder queryBinder(int binderCode) throws RemoteException {
            IBinder binder = null;
            switch (binderCode) {
            case BINDER_SECURITY_CENTER: {
                binder = new SecurityCenterImpl();
                break;
            }
            case BINDER_COMPUTE: {
                binder = new ComputeImpl();
                break;
            }
            default:
                break;
            }

            return binder;
        }

遠程Service的實現就比較簡單了，代碼如下所示。

        public class BinderPoolService extends Service {

            private static final String TAG = "BinderPoolService";

            private Binder mBinderPool = new BinderPool.BinderPoolImpl();
              @Override
              public void onCreate() {
                  super.onCreate();
              }

              @Override
              public IBinder onBind(Intent intent) {
                  Log.d(TAG, "onBind");
                  return mBinderPool;
              }

              @Override
              public void onDestroy() {
                  super.onDestroy();
              }

          }

下面還剩下Binder連接池的具體實現，在它的內部首先它要去綁定遠程服務，綁定成功后，客戶端就可以通過它的queryBinder方法去獲取各自對應的Binder，拿到所需的Binder以后，不同業務模塊就可以進行各自的操作了，Binder連接池的代碼如下所示。

        public class BinderPool {
            private static final String TAG = "BinderPool";
            public static final int BINDER_NONE = -1;
            public static final int BINDER_COMPUTE = 0;
            public static final int BINDER_SECURITY_CENTER = 1;

            private Context mContext;
            private IBinderPool mBinderPool;
            private static volatile BinderPool sInstance;
            private CountDownLatch mConnectBinderPoolCountDownLatch;

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

            public static BinderPool getInsance(Context context) {
              if (sInstance == null) {
        synchronized (BinderPool.class) {
            if (sInstance == null) {
              sInstance = new BinderPool(context);
            }
        }
    }
    return sInstance;
  }

  private synchronized void connectBinderPoolService() {
    mConnectBinderPoolCountDownLatch = new CountDownLatch(1);
    Intent service = new Intent(mContext, BinderPoolService.class);
    mContext.bindService(service, mBinderPoolConnection,
            Context.BIND_AUTO_CREATE);
    try {
        mConnectBinderPoolCountDownLatch.await();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
  }

  /＊＊
  ＊ query binder by binderCode from binder pool
  ＊
  ＊ @param binderCode
  ＊               the unique token of binder
  ＊ @return binder who's token is binderCode<br>
  ＊           return null when not found or BinderPoolService died.
  ＊/
  public IBinder queryBinder(int binderCode) {
    IBinder binder = null;
    try {
        if (mBinderPool ! = null) {
            binder = mBinderPool.queryBinder(binderCode);
        }
    } catch (RemoteException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return binder;
  }
    private ServiceConnection mBinderPoolConnection = new ServiceConne-
    ction() {

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
          // ignored.
        }

        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
          mBinderPool = IBinderPool.Stub.asInterface(service);
          try {
              mBinderPool.asBinder().linkToDeath(mBinderPoolDeathReci-
              pient, 0);
          } catch (RemoteException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          mConnectBinderPoolCountDownLatch.countDown();
        }
    };

    private IBinder.DeathRecipient mBinderPoolDeathRecipient = new IBinder.
    DeathRecipient() {
        @Override
        public void binderDied() {
          Log.w(TAG, "binder died.");
          mBinderPool.asBinder().unlinkToDeath(mBinderPoolDeathRecipient,
          0);
          mBinderPool = null;
          connectBinderPoolService();
        }
    };

    public static class BinderPoolImpl extends IBinderPool.Stub {

        public BinderPoolImpl() {
          super();
        }
                  @Override
                  public IBinder queryBinder(int binderCode) throws RemoteException {
                      IBinder binder = null;
                      switch (binderCode) {
                      case BINDER_SECURITY_CENTER: {
                        binder = new SecurityCenterImpl();
                        break;
                      }
                      case BINDER_COMPUTE: {
                        binder = new ComputeImpl();
                        break;
                      }
                      default:
                        break;
                      }
                      return binder;
                  }
              }

            }

Binder連接池的具體實現就分析完了，它的好處是顯然易見的，針對上面的例子，我們只需要創建一個Service即可完成多個AIDL接口的工作，下面我們來驗證一下效果。新創建一個Activity，在線程中執行如下操作：

        private void doWork() {
            BinderPool binderPool = BinderPool.getInsance(BinderPoolActivity.
            this);
            IBinder securityBinder = binderPool
                  .queryBinder(BinderPool.BINDER_SECURITY_CENTER);
            ;
            mSecurityCenter = (ISecurityCenter) SecurityCenterImpl
                  .asInterface(securityBinder);
            Log.d(TAG, "visit ISecurityCenter");
            String msg = "helloworld-安卓";
            System.out.println("content:" + msg);
            try {
              String password = mSecurityCenter.encrypt(msg);
              System.out.println("encrypt:" + password);
                  System.out.println("decrypt:" + mSecurityCenter.decrypt(password));
              } catch (RemoteException e) {
                  e.printStackTrace();
              }

              Log.d(TAG, "visit ICompute");
              IBinder computeBinder = binderPool
                      .queryBinder(BinderPool.BINDER_COMPUTE);
              mCompute = ComputeImpl.asInterface(computeBinder);
              try {
                  System.out.println("3+5=" + mCompute.add(3, 5));
              } catch (RemoteException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
            }

在上述代碼中，我們先后調用了ISecurityCenter和ICompute這兩個AIDL接口中的方法，看一下log，很顯然，工作正常。

        D/BinderPoolActivity(20270): visit ISecurityCenter
        I/System.out(20270): content:helloworld-安卓
        I/System.out(20270): encrypt:6;221)1,2:s寗匍
        I/System.out(20270): decrypt:helloworld-安卓
        D/BinderPoolActivity(20270): visit ICompute
        I/System.out(20270): 3+5=8

這里需要額外說明一下，為什么要在線程中去執行呢？這是因為在Binder連接池的實現中，我們通過CountDownLatch將bindService這一異步操作轉換成了同步操作，這就意味著它有可能是耗時的，然后就是Binder方法的調用過程也可能是耗時的，因此不建議放在主線程去執行。注意到BinderPool是一個單例實現，因此在同一個進程中只會初始化一次，所以如果我們提前初始化BinderPool，那么可以優化程序的體驗，比如我們可以放在Application中提前對BinderPool進行初始化，雖然這不能保證當我們調用BinderPool時它一定是初始化好的，但是在大多數情況下，這種初始化工作（綁定遠程服務）的時間開銷（如果BinderPool沒有提前初始化完成的話）是可以接受的。另外，BinderPool中有斷線重連的機制，當遠程服務意外終止時，BinderPool會重新建立連接，這個時候如果業務模塊中的Binder調用出現了異常，也需要手動去重新獲取最新的Binder對象，這個是需要注意的。

有了BinderPool可以大大方便日常的開發工作，比如如果有一個新的業務模塊需要添加新的AIDL，那么在它實現了自己的AIDL接口后，只需要修改BinderPoolImpl中的queryBinder方法，給自己添加一個新的binderCode并返回對應的Binder對象即可，不需要做其他修改，也不需要創建新的Service。由此可見，BinderPool能夠極大地提高AIDL的開發效率，并且可以避免大量的Service創建，因此，建議在AIDL開發工作中引入BinderPool機制。

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2.5 Binder連接池