使用AIDL實現(xiàn)跨進程雙向通信和傳輸一個2MB大小的文件

前言

實現(xiàn)這個功能要解決兩個問題：

  1. 如何使用AIDL進行跨進程雙向通信？
  2. 如何傳輸一個2MB大小的文件？

問題1很簡單，可以參考AIDL官方文檔，這里不做過多介紹。本文主要集中火力解決問題2，講解如何通過匿名共享內(nèi)存實現(xiàn)跨進程雙向大文件傳輸。

AIDL簡介

AIDL是Android中實現(xiàn)跨進程通信(Inter-Process Communication)的一種方式。AIDL的傳輸數(shù)據(jù)機制基于Binder，Binder對傳輸數(shù)據(jù)大小有限制，
傳輸超過1M的文件就會報android.os.TransactionTooLargeException異常，一種解決辦法就是使用匿名共享內(nèi)存進行大文件傳輸。

AIDL傳輸大文件.png

共享內(nèi)存簡介

共享內(nèi)存是進程間通信的一種方式，通過映射一塊公共內(nèi)存到各自的進程空間來達到共享內(nèi)存的目的。

共享內(nèi)存.png

對于進程間需要傳遞大量數(shù)據(jù)的場景下，這種通信方式是十分高效的，但是共享內(nèi)存并未提供同步機制，也就是說，在第一個進程結(jié)束對共享內(nèi)存的寫操作之前，并無自動機制可以阻止第二個進程開始對它進行讀取，所以我們通常需要用其他的機制來同步對共享內(nèi)存的訪問，例如信號量。
Android中的匿名共享內(nèi)存(Ashmem)是基于Linux共享內(nèi)存的，借助Binder+文件描述符(FileDescriptor)實現(xiàn)了共享內(nèi)存的傳遞。它可以讓多個進程操作同一塊內(nèi)存區(qū)域，并且除了物理內(nèi)存限制，沒有其他大小限制。相對于Linux的共享內(nèi)存，Ashmem對內(nèi)存的管理更加精細化，并且添加了互斥鎖。Java層在使用時需要用到MemoryFile，它封裝了native代碼。Android平臺上共享內(nèi)存通常的做法如下：

  • 進程A通過MemoryFile創(chuàng)建共享內(nèi)存，得到fd(FileDescriptor)
  • 進程A通過fd將數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存
  • 進程A將fd封裝成實現(xiàn)Parcelable接口的ParcelFileDescriptor對象，通過Binder將ParcelFileDescriptor對象發(fā)送給進程B
  • 進程B獲從ParcelFileDescriptor對象中獲取fd，從fd中讀取數(shù)據(jù)

客戶端和服務(wù)端雙向通信+傳輸大文件實戰(zhàn)

先放上實現(xiàn)效果圖：


demo.gif

我們先實現(xiàn)客戶端向服務(wù)端傳輸大文件，然后再實現(xiàn)服務(wù)端向客戶端傳輸大文件。

定義AIDL接口

//IMyAidlInterface.aidl
interface IMyAidlInterface {
    void client2server(in ParcelFileDescriptor pfd);
}

服務(wù)端

  1. 實現(xiàn)IMyAidlInterface接口
//AidlService.kt
class AidlService : Service() {

    private val mStub: IMyAidlInterface.Stub = object : IMyAidlInterface.Stub() {

        @Throws(RemoteException::class)
        override fun sendData(pfd: ParcelFileDescriptor) {
          
        }
    }

    override fun onBind(intent: Intent): IBinder {
        return mStub
    }
}
  1. 接收數(shù)據(jù)
//AidlService.kt
@Throws(RemoteException::class)
override fun sendData(pfd: ParcelFileDescriptor) {

    /**
     * 從ParcelFileDescriptor中獲取FileDescriptor
     */
    val fileDescriptor = pfd.fileDescriptor

    /**
     * 根據(jù)FileDescriptor構(gòu)建InputStream對象
     */
    val fis = FileInputStream(fileDescriptor)

    /**
     * 從InputStream中讀取字節(jié)數(shù)組
     */
    val data = fis.readBytes()
    
    ......
}

客戶端

  1. 綁定服務(wù)
    • 在項目的src目錄中加入.aidl文件
    • 聲明一個IMyAidlInterface接口實例（基于AIDL生成）
    • 創(chuàng)建ServiceConnection實例，實現(xiàn)android.content.ServiceConnection接口
    • 調(diào)用Context.bindService()綁定服務(wù)，傳入ServiceConnection實例
    • 在onServiceConnected()實現(xiàn)中，調(diào)用IMyAidlInterface.Stub.asInterface(binder)，將返回參數(shù)轉(zhuǎn)換為IMyAidlInterface類型
//MainActivity.kt
class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private var mStub: IMyAidlInterface? = null

    private val serviceConnection = object : ServiceConnection {
        override fun onServiceConnected(name: ComponentName, binder: IBinder) {
            mStub = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(binder)
        }

        override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName) {
            mStub = null
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        button1.setOnClickListener {
            bindService()
        }
    }

    private fun bindService() {
        if (mStub != null) {
            return
        }
        val intent = Intent("io.github.kongpf8848.aidlserver.AidlService")
        intent.setClassName("io.github.kongpf8848.aidlserver","io.github.kongpf8848.aidlserver.AidlService")

        try {
            val bindSucc = bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
            if (bindSucc) {
                Toast.makeText(this, "bind ok", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            } else {
                Toast.makeText(this, "bind fail", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            }
        } catch (e: Exception) {
            e.printStackTrace()
        }
    }

    override fun onDestroy() {
        if(mStub!=null) {
            unbindService(serviceConnection)
        }
        super.onDestroy()
    }
}
  1. 發(fā)送數(shù)據(jù)
    • 將發(fā)送文件轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組ByteArray
    • 創(chuàng)建MemoryFile對象
    • 向MemoryFile對象中寫入字節(jié)數(shù)組
    • 獲取MemoryFile對應(yīng)的FileDescriptor
    • 根據(jù)FileDescriptor創(chuàng)建ParcelFileDescriptor
    • 調(diào)用IPC方法，發(fā)送ParcelFileDescriptor對象
//MainActivity.kt
private fun sendLargeData() {
   if (mStub == null) {
      return
   }
   try {
    /**
     * 讀取assets目錄下文件
     */
    val inputStream = assets.open("large.jpg")

    /**
     * 將inputStream轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組
     */
    val byteArray=inputStream.readBytes()

    /**
     * 創(chuàng)建MemoryFile
     */
    val memoryFile=MemoryFile("image", byteArray.size)

    /**
     * 向MemoryFile中寫入字節(jié)數(shù)組
     */
    memoryFile.writeBytes(byteArray, 0, 0, byteArray.size)

    /**
     * 獲取MemoryFile對應(yīng)的FileDescriptor
     */
    val fd=MemoryFileUtils.getFileDescriptor(memoryFile)

    /**
     * 根據(jù)FileDescriptor創(chuàng)建ParcelFileDescriptor
     */
    val pfd= ParcelFileDescriptor.dup(fd)

    /**
     * 發(fā)送數(shù)據(jù)
     */
    mStub?.client2server(pfd)

    } catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
    } catch (e: RemoteException) {
    e.printStackTrace()
    }
}

至此，我們已經(jīng)實現(xiàn)了客戶端向服務(wù)端傳輸大文件，下面就繼續(xù)實現(xiàn)服務(wù)端向客戶端傳輸大文件功能。服務(wù)端主動給客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端只需要進行監(jiān)聽即可。

  • 定義監(jiān)聽回調(diào)接口
//ICallbackInterface.aidl
package io.github.kongpf8848.aidlserver;

interface ICallbackInterface {
    void server2client(in ParcelFileDescriptor pfd);
}
  • 在IMyAidlInterface.aidl中添加注冊回調(diào)和反注冊回調(diào)方法，如下：
//IMyAidlInterface.aidl
import io.github.kongpf8848.aidlserver.ICallbackInterface;

interface IMyAidlInterface {

    ......

    void registerCallback(ICallbackInterface callback);

    void unregisterCallback(ICallbackInterface callback);
}
  • 服務(wù)端實現(xiàn)接口方法
//AidlService.kt
private val callbacks=RemoteCallbackList<ICallbackInterface>()

private val mStub: IMyAidlInterface.Stub = object : IMyAidlInterface.Stub() {

     ......

    override fun registerCallback(callback: ICallbackInterface) {
        callbacks.register(callback)
    }

    override fun unregisterCallback(callback: ICallbackInterface) {
        callbacks.unregister(callback)
    }
}
  • 客戶端綁定服務(wù)后注冊回調(diào)
//MainActivity.kt
private val callback=object: ICallbackInterface.Stub() {
    override fun server2client(pfd: ParcelFileDescriptor) {
        val fileDescriptor = pfd.fileDescriptor
        val fis = FileInputStream(fileDescriptor)
        val bytes = fis.readBytes()
        if (bytes != null && bytes.isNotEmpty()) {
           ......
        }
    }

}

private val serviceConnection = object : ServiceConnection {
    override fun onServiceConnected(name: ComponentName, binder: IBinder) {
        mStub = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(binder)
        mStub?.registerCallback(callback)
    }

    override fun onServiceDisconnected(name: ComponentName) {
        mStub = null
    }
}
  • 服務(wù)端發(fā)送文件，回調(diào)給客戶端。此處僅貼出核心代碼，如下：
//AidlService.kt
private fun server2client(pfd:ParcelFileDescriptor){
    val n=callbacks.beginBroadcast()
    for(i in 0 until n){
        val callback=callbacks.getBroadcastItem(i);
        if (callback!=null){
            try {
                callback.server2client(pfd)
            } catch (e:RemoteException) {
                e.printStackTrace()
            }
        }
    }
    callbacks.finishBroadcast()
}

至此，我們實現(xiàn)了客戶端和服務(wù)端雙向通信和傳輸大文件??????

GitHub

本文完整的代碼已經(jīng)上傳GitHub，地址:https://github.com/kongpf8848/aidldemo

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