Service與Android系統設計

共18次連載，講述Android Service背後的實作原理，透析Binder相關的RPC。

有了AIDL定義之後，我們便可實作這這一接口類的定義，主要是提供一個Stub類的實作，在這個Stub對象裡，提供getPid(void)的具體實作。

private finalITaskService.Stub mTaskServiceBinder =new ITaskService.Stub() {

public int getPid() {

return Process.myPid();

}

};

于是，當應用程式通過某種方式可以取得ITaskServiceStub所對應的IBinder對象之後，就可以在自己的程序裡調用IBinder對象的 getPid()，但這一方法實際上會是在别一個程序裡執行。雖然我們對于執行IBinder的Stub端代碼的執行環境并沒有嚴格要求，可以在一個運作中的程序或是線程裡建立一個Stub對象就可以了，但出于通用性設計的角度考慮，實際上我們會使用Service類來承載這個Stub對象，通過這樣的方式，Stub的運作周期便被Service的生存周期所管理起來。這樣實作的原因，我們可以回顧我們前面所描述的功耗控制部分。當然，使用Service 帶來的另一個好處是代碼的通用性更好，我們在後面将感受到這種統一化設計的好處。

于是，對應于.aidl的具體實作，我們一般會使用一個 Service對象把這個Stub對象的存活周期“包”起來。我們可以通過在Service裡使用一個 final類型的Stub對象，也可以通過在onBind()接口裡進行建立。這兩種不同實作的結果是，使final類型的Stub對象，類似于我們的 Singleton設計模式，用戶端通路過來的總會是由同一個Stub對象來處理；而在onBind()接口裡建立新的Stub，可以讓我們對每個用戶端的通路都建立一個Stub對象。出于簡化設計的考慮，我們一般會使用final的唯一Stub對象，于是我們得到的完整的Service實作如下：

package org.lianlab.services;

import android.app.Service;

import android.content.Intent;

import android.os.IBinder;

import android.os.Process;

public class TaskService extends Service {1

@Override

public IBinderonBind(Intent intent) {

if (ITaskService.class.getName().equals(intent.getAction())) {2

return mTaskServiceBinder;

return null;

}

private finalITaskService.Stub mTaskServiceBinder =new ITaskService.Stub() { 3

public int getPid() { 4

}

1 由于實作上的靈活性，我們一般使用Service來承載一個AIDL的Stub對象，于是這個Stub的存活周期，會由Service的編寫方式決定。當我們的Stub對象是在onBind()裡傳回時，Stub對象的存活周期是Service處于Bounded的周期内；如果使用final限定，則 Stub對象的存活周期是Service在onCreate()到onDestroy()之間

2 用于處理bindService()發出Intent請求時的Action比對，這一行一般會在AndroidManifest.xml檔案裡對 Service對Intent filter設定時使用。我們這種寫法，則使這一Service隻會對Intent裡Action屬性是 “org.lianlab.services.ITaskService”的bindService()請求作出響應。這一部分我們在後面的使用這一 Service的Activity裡可以看到

3 建立ITaskService.Stub對象，并實作Stub對象所要求的方法，也就是AIDL的實作。Stub對象可以像我們這樣靜态建立，也可以在 onBind()裡動态建立，但必須保證建立在onBind()傳回之前完成。在onBind()回調之後，實際上在用戶端則已經發生了 onServiceConnected()回調，會造成執行出錯。

4 實作，這時我們最終給用戶端提供的遠端調用，就可以在Stub對象裡實作。我們可以實作超出AIDL定義的部分，但隻有AIDL裡定義過的方法才會通過Binder暴露出來，而AIDL裡定義的接口方法，則必須完整實作。

有了這樣的定義之後，我們還需要在AndroidManifest.xml檔案裡将Service聲明出來，讓系統裡其他部分可以調用到：

<application

…

<intent-filter>

</intent-filter>

</service>

</application>

在 AndroidManifest.xml檔案裡，會在<application>标簽裡通過<service>标簽來申明這一應用程式存在某個Service實作，在service命名裡，如果service的名稱與application名稱的包名不符，我們還可以使用完整的 “包名+類名”這樣命名方式來向系統裡注冊特殊的Service。在<service>标簽裡，我們也可以注冊<intent- filter>來标明自己僅接收某一類的Intent請求，比如我們例子裡的action會比對 “org.lianlab.services.ITaskService”，如果沒有這樣的intent-filter，則任何以 TaskService（ComponentName的值是”org.lianlab.services.ITaskService”）為目标的 Intent請求會觸發TaskService的onBind()回調。當然，我們在<service>标簽内還可以定義一些權限，像我們例子裡的這個TaskService是沒有任何權限限制的。有了這個AndroidManifest.xml檔案，我們再來看看用戶端的寫法。

在用戶端進行通路時，由于它必須也使用同一接口類的定義，于是我們可以直接将同一.aidl檔案拷貝到用戶端應用程式的源代碼裡，讓這些接口類的定義在客戶端代碼裡也可以被自動生成，然後用戶端便可以自動得到Proxy端的代碼。因為我們這裡使用了Service，又是通過onBind()傳回 IBinder的對象引用，這時用戶端在使用IBinder之前，需要通過bindService()來觸發Service端的onBind()回調事件，這時會通過用戶端的onServiceConnected()回調将Stub所對應的Binder對象傳回。我們在稍後看AIDL的底層實作時會發現，在此時用戶端的Binder對象隻是底層Binder IPC的引用，此時我們還需要建立一個基于這一Stub接口的Proxy，于是在用戶端會需要調用asInterface()建立Proxy對象，這一 Proxy對象被轉義成具體的Service，在我們的例子裡，用戶端此時就得到了ITaskService對象。從這時開始，在用戶端裡通過 ITaskService.getPid()的調用，都會通過Binder IPC将操作請求發送到Service端的Stub實作。于是，我們可以得到用戶端的代碼，在Android裡我們一般用Activity來完成這樣的操作，如下代碼所示：

package org.lianlab.hello;

import android.os.Bundle;

import android.os.RemoteException;

import android.app.Activity;

import android.content.ComponentName;

import android.content.Context;

import android.content.ServiceConnection;

import android.util.Log;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;

import android.widget.TextView;

import org.lianlab.services.ITaskService;1

import org.lianlab.hello.R;

public class Helloworld extends Activity

{

/** Called when the activity is first created.*/

ITaskService mTaskService = null; 2

public voidonCreate(Bundle savedInstanceState)

{

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

bindService(new Intent(ITaskService.class.getName()),mTaskConnection,

Context.BIND_AUTO_CREATE); 3

((TextView) findViewById(R.id.textView1)).setOnClickListener(

new OnClickListener() {

@Override

public void onClick(Viewv) {

if (mTaskService !=null) {

try { 4

int mPid = -1;

mPid = mTaskService.getPid();

Log.v("get Pid "," = " +mPid);

((TextView)findViewById(R.id.textView1)).setText("Servicepid is" + mPid);

} catch(RemoteException e) {

e.printStackTrace();

}

else {

((TextView)findViewById(R.id.textView1)).setText("Noservice connected");

}

});

privateServiceConnectionmTaskConnection =new ServiceConnection() { 5

public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder service) {

mTaskService = ITaskService.Stub.asInterface(service); 6

public void onServiceDisconnected(ComponentName className) {

mTaskService = null;

};

@Override

public void onDestroy()

super.onDestroy();

if (mTaskService !=null) {

unbindService(mTaskConnection); 7

1 必須導入遠端接口類的定義。我們必須先導入類或者函數定義，然後才能使用，對于任何程式設計語言都是這樣。但我們在AIDL程式設計的環境下，實際這一步驟變得更加簡單，我們并非需要将Service實作的源檔案拷貝到應用程式源代碼裡，也是隻需要一個AIDL檔案即可，這一檔案會自動生成我們所需要的接口類定義。是以可以注意，我們導入的并非Service實作的”org.lianlab.services.TaskService”，而AIDL接口類的”org.lianlab.services.ITaskService”。這種方式更靈活，同時我們在AIDL環境下還得到了另一個好處，那就是可以隐藏實作。

2 對于用戶端來說，它并不知道TaskService的實作，于是我們統一使用ITaskService來處理對遠端對象的引用。跟步驟1對應，這時我們會使用ITaskService來通路遠端對象，就是我們的mTaskService。

3 我們必須先建立對象，才能調用對象裡的方法，對于AIDL程式設計而言，所謂的建立對象，就是通過bindService()來觸發另一個程序空間的Stub 對象被建立。bindService()的第一參數是一個Intent，這一Intent裡可以通過ComponentName來指定使用哪個 Service，但此時我們會需要Service的定義，于是在AIDL程式設計裡這一Intent會變通為使用ITaskService作為Action 值，這種小技巧将使bindService()操作會通過IntentFilter，幫我們找到合适的目标Service并将其綁定。 bindService()的第二個參數的類型是ServiceConnection對象，bindService()成功将使用這樣一個 ServiceConnection對象來管理onServiceConnected()與onServiceDisconnected()兩個回調，于是一般我們會定義一個私有的ServiceConnection對象來作為這一參數，見5。最後的第三個參數是一個整形的标志，說明如何處理 bindService()請求，我們這裡使用Context.BIND_AUTO_CREATE，則發生bindService()操作時，如果目标 Service不存在，會觸發Service的onCreate()方法建立。

4 我們這裡使用onClickListener對象來觸發遠端操作，當使用者點選時，就會嘗試去執行mTaskService.getPid()方法。正如我們看到的，getPid()是一個RPC方法，會在另一個程序裡執行，而Exception是無法跨程序捕捉的，如果我們希望在進行方法調用時捕捉執行過程裡的異常，我們就可以通過一個RemoteException來完成。RemoteException實際上跟方法的執行上下文沒有關系，也并非完整的 Exception棧，但還是能幫助我們分析出錯現場，是以一般在進行遠端調用的部分，我們都會try來執行遠端方法然後捕捉 RemoteException。

5 如3所述，bindService()會使用一個ServiceConnection對象來判斷和處理是否連接配接正常，于是我們建立這麼一個對象。因為這個私有ServiceConnection對象是作為屬性存在的，是以實際上在HelloActivity對象的初始化方法裡便會被建立。

6 在onServiceConnected()這一回調方法裡，将傳回引用到遠端對象的IBinder引用。在Android官方的介紹裡，說是這一 IBinder對象需要通過asInterface()來進行類型轉換，将IBinder再轉換成ITaskService。但在實作上并非如此，我們的 Proxy在内部是被拆分成Proxy實作與Stub實作的，這兩個實作都使用同一IBinder接口，我們在onServiceConnected() 裡取回的就是這一對象IBinder引用，asInterface()實際上的操作是通過IBinder對象，得到其對應的Proxy實作。

7 通過bindService()方法來通路Service，則Service的生存周期位于bindService()與unbindService() 之間的Bounded區域，是以在bindService()之後，如果不調用unbindService()則會造成記憶體洩漏，Binder相關的資源無法得到回收。是以在合适的點調用unbindService()是一種好習慣。

通過這樣的方式，我們就得到了耦合度很低的Service 方案，我們的這個Activity它即可以與Service處于同一應用程式程序，也可以從另一個程序進行跨程序調用來通路這一Service裡暴露出來的方法。而在這種執行環境的變動過程中，代碼完全不需要作Service處理上的變動，或者說Activity本身并不知道AIDL實作上的細節，在同一個程序裡還是不在同一程序裡。

這種方式很簡單易行，實際上在程式設計上，AIDL在程式設計上帶來的額外編碼上的開銷非常小，但得到了靈活性設計的RPC調用。

接下來，我們看一下，AIDL幫我們完成了什麼。

本文轉自 21cnbao 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/21cnbao/1031112，如需轉載請自行聯系原作者

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