Android轻量级进程间通信Messenger源码分析

一. 概述

        Android中比较有代表性的两大通信机制：1. 线程间Handler通信   2. 进程间Binder通信，本篇文章中我们在理解AIDL原理的基础上来解读一下Messenger的源代码， 并结合示例Demo加深理解。 在看本篇文章前，建议先查阅一下笔者的 Android 进程间通信机制(六) 手写AIDL文件

        首先说下我对Messenger的个人理解：

1. 从概念上阐述

    Messenger进程间通信的信使，是一个轻量级的IPC通信方案， 和Message消息不是一个概念。

2. 从实现上描述

     实现： AIDL  +  Handler    它的底层实现原理还是使用 AIDL,  对应的文件为(IMessenger.aidl)

相应的接口方法：

oneway interface IMessenger {
    void send(in Message msg);
}

Messenger使用了Handler进行通信， 调用的这句代码

    private final class MessengerImpl extends IMessenger.Stub {
        public void send(Message msg) {
            msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();
            //核心代码
            Handler.this.sendMessage(msg);
        }
    }

3. 使用场景

    两个进程间只进行简单的，轻量级通信， 不需要处理多线程的业务场景。

二. 示例

2.1 先看一下清单文件

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.example.messengertest">
 
    <application
        android:allowBackup="true"
        android:icon="@mipmap/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
        android:supportsRtl="true"
        android:theme="@style/Theme.MessengerTest">
        <activity
            android:name=".MainActivity"
            android:exported="true"
            android:process=":client">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN"/>
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER"/>
            </intent-filter>
        </activity>
 
        <service
            android:name=".MyService"
            android:exported="true"
            android:enabled="true"
            android:process=":server">
        </service>
    </application>
 
</manifest>

我把MainActivity作为客户端，  MyService作为服务端， 用android:process标记让两个组件运行在不同的进程中。

2.2 客户端

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
    private static final String TAG = "MainActivity";
    private Messenger mServiceMessenger;
 
    //创建客户端 Messenger 对象，并绑定 Handler
    private Messenger mClientMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());
 
    private static final class MessengerHandler extends Handler {
 
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what) {
                case MyConstants.MSG_FROM_SERVER: //接受来自 服务端 的消息
                    Log.d(TAG, "receive msg from server: " + msg.getData().get("reply"));
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
 
 
 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
 
        //绑定服务端的 Service, 成功后用返回的 IBinder 对象创建 Messenger
        Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
        bindService(intent, mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }
 
    private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder binder) {
            mServiceMessenger = new Messenger(binder); // 获取服务端的 Messenger对象, 通过它向服务端发送消息
            Message msg = Message.obtain(null, MyConstants.MSG_FROM_CLIENT);
            Bundle data = new Bundle();
            data.putString("msg", "hello, this is client");
            msg.setData(data);
            msg.replyTo = mClientMessenger ; //将客户端的 Messenger 传给 服务端
            try {
                mServiceMessenger.send(msg);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
 
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
 
        }
    };
}

2.3 服务端

public class MyService extends Service {
 
    private static final String TAG = "MyService";
 
    //服务端创建 Messenger对象，并绑定对应 Handler, 用于处理 Client 发过来的消息
    private final Messenger mServiceMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());
 
    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        //返回 Binder 对象给 Client
        return mServiceMessenger.getBinder();
    }
 
    public MyService() {
    }
 
    private static class MessengerHandler extends Handler {
 
        @Override
        public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what) {
                case MyConstants.MSG_FROM_CLIENT:
                    Log.d(TAG, "receive msg from client:" + msg.getData().getString("msg"));
                    Messenger clientMessenger = msg.replyTo; //获取传递过来的客户端Messenger对象
                    Message replyMsg = Message.obtain(null, MyConstants.MSG_FROM_SERVER);
 
                    Bundle bundle = new Bundle();
                    bundle.putString("reply", " server have receive your msg");
                    replyMsg.setData(bundle);
 
                    try {
                        clientMessenger.send(replyMsg);
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

2.4 消息常量

public class MyConstants {
 
    public static final int MSG_FROM_SERVER = 2;
    public static final int MSG_FROM_CLIENT = 1;
}

2.5 运行结果

16:12:57.139 31928 31928 D MyService: receive msg from client:hello, this is client
16:12:57.181 31894 31894 D MainActivity: receive msg from server:  server have receive your msg

客户端和服务端关键代码处有注释说明，方便理解。

三. 模型

上面Demo，可以用如下图来说明

四. 源码解析

大多数应用,跨进程只是一对一通信,  并且无需执行多线程处理的业务, 此时使用Messenger更适合一点。

我们重点看如下5个方法：

public final class Messenger implements Parcelable {
    ......
 
    //1. mTarget 为 IMessenger接口实例化对象
    private final IMessenger mTarget;
 
 
    //2. 创建一个指向target Handler的Messenger，
    //   然后调运Messenger的send 实质是调用Handler的sendMessage方法
    public Messenger(Handler target) {
        mTarget = target.getIMessenger();
    }
 
    //3. 跨进程发送消息方法
    public void send(Message message) throws RemoteException {
        mTarget.send(message);
    }
 
    //4. 获得Messenger的Binder，一般用在service端获取返回
    public IBinder getBinder() {
        return mTarget.asBinder();
    }
 
    //5. 获取getBinder相同的Messenger对象，一般用在client端获取
    public Messenger(IBinder target) {
        mTarget = IMessenger.Stub.asInterface(target);
    }
 
    ......
 
}

第1个方法  mTarget 为 IMessenger 接口实例化对象， 在java语法规则中，接口类不能直接创建对象， 只能实例化实现该接口的类对象，我们来看看IMessenger.java 它是IMessenger.aidl 文件通过aapt编译自动生成的，具体输出路径为：

out/soong/.intermediates/frameworks/base/framework/android_common/gen/aidl/frameworks/base/core/java/android/os/IMessenger.java

public interface IMessenger extends android.os.IInterface {
   ......
}

它是一个public 接口类，不能直接通过new IMessenge() 来创建对象，但是可以new 实现了该接口的类对象。

第2和5个方法 是Messenger类的两个构造方法

  private final IMessenger mTarget;
 
  public Messenger(Handler target) {
       mTarget = target.getIMessenger();
   }
 
  public Messenger(IBinder target) {
       mTarget = IMessenger.Stub.asInterface(target);
  }

可以这样子理解两个方法的用途： 

1. 参数为Handler的是远程端进程的实例方法

2. 参数为IBinder的是客户端进程的实例方法

第1个构造方法的内容：

//frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java 文件中
 
IMessenger mMessenger;
 
//对于一个Handler对象来说getIMessenger得到的Messenger是一个单例模式对象
final IMessenger getIMessenger() {
        synchronized (mQueue) {
            if (mMessenger != null) {
                return mMessenger;
            }
            //这里就是new了一个实现该接口类的对象
            mMessenger = new MessengerImpl();
            return mMessenger;
        }
    }
    
    //这里其实是IMessenger.aidl的接口send的具体实现类
    private final class MessengerImpl extends IMessenger.Stub {
        public void send(Message msg) {
            msg.sendingUid = Binder.getCallingUid();
            //核心还是与该（进程绑定的Handler）去发送消息
            Handler.this.sendMessage(msg);
        }
    }

结论：Messenger类中的mTarget其实就是一个Handler中 实现了（IMessenger远程IPC send接口）的MessengerImpl 单例对象。

第2个方法的使用，就是在客户端拿到服务端的Messenger对象

在MyService.java中 我们看下Service中的onBind实现，其调运了Messenger的getBinder方法，这个方法源码如下：

    //服务端创建 Messenger对象，并绑定对应 Handler, 用于处理 Client 发过来的消息
    private final Messenger mServiceMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());
 
    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        //返回 Binder 对象给 Client
        return mServiceMessenger .getBinder();
    }
 

    public IBinder getBinder() {
        return mTarget.asBinder();
    }
    //调用mTarget.asBinder()方法，也即是this对象自己
 
    //在 Stub类中
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements android.os.IMessenger{
        ....
        @Override public android.os.IBinder asBinder()
        {
             return this;
        }
        ....
    }
 
    //还记得上面的Handler类中的 MessengerImpl 实现了 IMessenger.Stub
    IMessenger mMessenger = new MessengerImpl()
    private final class MessengerImpl extends IMessenger.Stub {
 
    }

可以看见，其实asBinder返回的就是this， 也就是把Service中的Messenger通过onBind方法返回给客户端。

然后再回到客户端 MainActivity.java 中的 onServiceConnected 方法

    private Messenger mServiceMessenger;
 
    private final IMessenger mTarget;
 
    // 1. 获取服务端的 Messenger对象, 通过它向服务端发送消息
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder binder) {
            mServiceMessenger = new Messenger(binder); 
 
    // 2. 上面的 new Messenger(binder)调用方法
    
    /**
     * Create a Messenger from a raw IBinder, which had previously been
     * retrieved with {@link #getBinder}.
     * 
     * @param target The IBinder this Messenger should communicate with.
     */
    public Messenger(IBinder target) {
        mTarget = IMessenger.Stub.asInterface(target);
    }

通过asInterface方法转化一下，由于不在同一个进程，会把Stub转换成Proxy代理对象

    public static android.os.IMessenger asInterface(android.os.IBinder obj)
    {
      if ((obj==null)) {
        return null;
      }
      android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
      if (((iin!=null)&&(iin instanceof android.os.IMessenger))) {
        return ((android.os.IMessenger)iin);
      }
      return new android.os.IMessenger.Stub.Proxy(obj);
    }

就这样客户端就拿到了服务端的Messenger对象，接下来就可以在客户端中用Messenger给服务端发送消息了。

五. 小结

1.  客户端和服务端都有自己的Handler对象，用于在各自的进程中接收处理消息，发送消息则是和Handler绑定的Messenger对象。

2.  通过IMessenger.aidl 中的 send(Message msg)方法进行跨进程通信， 注意 msg.replyTo变量实则是一个Messenger对象， 用于两个进程传递各自的Messenger对象。