Service与Android系统设计（3）
特别声明：本系列文章LiAnLab.org著作权所有，转载请注明出处。作者系LiAnLab.org资深Android技术顾问吴赫老师。本系列文章交流与讨论:@宋宝华Barry
共18次连载，讲述Android Service背后的实现原理，透析Binder相关的RPC。1.1 实现Remote Service
有了AIDL定义之后，我们便可实现这这一接口类的定义，主要是提供一个Stub类的实现，在这个Stub对象里，提供getPid(void)的具体实现。
private finalITaskService.Stub mTaskServiceBinder =new ITaskService.Stub() {
public int getPid() {
return Process.myPid();
}
};
于是，当应用程序通过某种方式可以取得ITaskServiceStub所对应的IBinder对象之后，就可以在自己的进程里调用IBinder对象的getPid()，但这一方法实际上会是在别一个进程里执行。虽然我们对于执行IBinder的Stub端代码的执行环境并没有严格要求，可以在一个运行中的进程或是线程里创建一个Stub对象就可以了，但出于通用性设计的角度考虑，实际上我们会使用Service类来承载这个Stub对象，通过这样的方式，Stub的运行周期便被Service的生存周期所管理起来。这样实现的原因，我们可以回顾我们前面所描述的功耗控制部分。当然，使用Service带来的另一个好处是代码的通用性更好，我们在后面将感受到这种统一化设计的好处。
于是，对应于.aidl的具体实现，我们一般会使用一个Service对象把这个Stub对象的存活周期“包”起来。我们可以通过在Service里使用一个 final类型的Stub对象，也可以通过在onBind()接口里进行创建。这两种不同实现的结果是，使final类型的Stub对象，类似于我们的Singleton设计模式，客户端访问过来的总会是由同一个Stub对象来处理；而在onBind()接口里创建新的Stub，可以让我们对每个客户端的访问都新建一个Stub对象。出于简化设计的考虑，我们一般会使用final的唯一Stub对象，于是我们得到的完整的Service实现如下：
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
return Process.myPid();
}
};
}
1 由于实现上的灵活性，我们一般使用Service来承载一个AIDL的Stub对象，于是这个Stub的存活周期，会由Service的编写方式决定。当我们的Stub对象是在onBind()里返回时，Stub对象的存活周期是Service处于Bounded的周期内；如果使用final限定，则Stub对象的存活周期是Service在onCreate()到onDestroy()之间
2 用于处理bindService()发出Intent请求时的Action匹配，这一行一般会在AndroidManifest.xml文件里对Service对Intent filter设置时使用。我们这种写法，则使这一Service只会对Intent里Action属性是“org.lianlab.services.ITaskService”的bindService()请求作出响应。这一部分我们在后面的使用这一Service的Activity里可以看到
3 创建ITaskService.Stub对象，并实现Stub对象所要求的方法，也就是AIDL的实现。Stub对象可以像我们这样静态创建，也可以在onBind()里动态创建，但必须保证创建在onBind()返回之前完成。在onBind()回调之后，实际上在客户端则已经发生了onServiceConnected()回调，会造成执行出错。
4 实现，这时我们最终给客户端提供的远程调用，就可以在Stub对象里实现。我们可以实现超出AIDL定义的部分，但只有AIDL里定义过的方法才会通过Binder暴露出来，而AIDL里定义的接口方法，则必须完整实现。
有了这样的定义之后，我们还需要在AndroidManifest.xml文件里将Service声明出来，让系统里其他部分可以调用到：
<application
…
<service android:name=".TaskService">
<intent-filter>
<action android:name="org.lianlab.services.ITaskService"/>
</intent-filter>
</service>
</application>
在AndroidManifest.xml文件里，会在<application>标签里通过<service>标签来申明这一应用程序存在某个Service实现，在service命名里，如果service的名称与application名称的包名不符，我们还可以使用完整的“包名+类名”这样命名方式来向系统里注册特殊的Service。在<service>标签里，我们也可以注册<intent-filter>来标明自己仅接收某一类的Intent请求，比如我们例子里的action会匹配“org.lianlab.services.ITaskService”，如果没有这样的intent-filter，则任何以TaskService（ComponentName的值是”org.lianlab.services.ITaskService”）为目标的Intent请求会触发TaskService的onBind()回调。当然，我们在<service>标签内还可以定义一些权限，像我们例子里的这个TaskService是没有任何权限限制的。有了这个AndroidManifest.xml文件，我们再来看看客户端的写法。
1.2 访问Remote Service在客户端进行访问时，由于它必须也使用同一接口类的定义，于是我们可以直接将同一.aidl文件拷贝到客户端应用程序的源代码里，让这些接口类的定义在客户端代码里也可以被自动生成，然后客户端便可以自动得到Proxy端的代码。因为我们这里使用了Service，又是通过onBind()返回IBinder的对象引用，这时客户端在使用IBinder之前，需要通过bindService()来触发Service端的onBind()回调事件，这时会通过客户端的onServiceConnected()回调将Stub所对应的Binder对象返回。我们在稍后看AIDL的底层实现时会发现，在此时客户端的Binder对象只是底层Binder IPC的引用，此时我们还需要创建一个基于这一Stub接口的Proxy，于是在客户端会需要调用asInterface()创建Proxy对象，这一Proxy对象被转义成具体的Service，在我们的例子里，客户端此时就得到了ITaskService对象。从这时开始，在客户端里通过ITaskService.getPid()的调用，都会通过Binder IPC将操作请求发送到Service端的Stub实现。于是，我们可以得到客户端的代码，在Android里我们一般用Activity来完成这样的操作，如下代码所示：
package org.lianlab.hello;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.app.Activity;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
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
@Override
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 必须导入远端接口类的定义。我们必须先导入类或者函数定义，然后才能使用，对于任何编程语言都是这样。但我们在AIDL编程的环境下，实际这一步骤变得更加简单，我们并非需要将Service实现的源文件拷贝到应用程序源代码里，也是只需要一个AIDL文件即可，这一文件会自动生成我们所需要的接口类定义。所以可以注意，我们导入的并非Service实现的”org.lianlab.services.TaskService”，而AIDL接口类的”org.lianlab.services.ITaskService”。这种方式更灵活，同时我们在AIDL环境下还得到了另一个好处，那就是可以隐藏实现。
2 对于客户端来说，它并不知道TaskService的实现，于是我们统一使用ITaskService来处理对远程对象的引用。跟步骤1对应，这时我们会使用ITaskService来访问远程对象，就是我们的mTaskService。
3 我们必须先创建对象，才能调用对象里的方法，对于AIDL编程而言，所谓的创建对象，就是通过bindService()来触发另一个进程空间的Stub对象被创建。bindService()的第一参数是一个Intent，这一Intent里可以通过ComponentName来指定使用哪个Service，但此时我们会需要Service的定义，于是在AIDL编程里这一Intent会变通为使用ITaskService作为Action值，这种小技巧将使bindService()操作会通过IntentFilter，帮我们找到合适的目标Service并将其绑定。bindService()的第二个参数的类型是ServiceConnection对象，bindService()成功将使用这样一个ServiceConnection对象来管理onServiceConnected()与onServiceDisconnected()两个回调，于是一般我们会定义一个私有的ServiceConnection对象来作为这一参数，见5。最后的第三个参数是一个整形的标志，说明如何处理bindService()请求，我们这里使用Context.BIND_AUTO_CREATE，则发生bindService()操作时，如果目标Service不存在，会触发Service的onCreate()方法创建。
4 我们这里使用onClickListener对象来触发远程操作，当用户点击时，就会尝试去执行mTaskService.getPid()方法。正如我们看到的，getPid()是一个RPC方法，会在另一个进程里执行，而Exception是无法跨进程捕捉的，如果我们希望在进行方法调用时捕捉执行过程里的异常，我们就可以通过一个RemoteException来完成。RemoteException实际上跟方法的执行上下文没有关系，也并非完整的Exception栈，但还是能帮助我们分析出错现场，所以一般在进行远端调用的部分，我们都会try来执行远程方法然后捕捉RemoteException。
5 如3所述，bindService()会使用一个ServiceConnection对象来判断和处理是否连接正常，于是我们创建这么一个对象。因为这个私有ServiceConnection对象是作为属性存在的，所以实际上在HelloActivity对象的初始化方法里便会被创建。
6 在onServiceConnected()这一回调方法里，将返回引用到远程对象的IBinder引用。在Android官方的介绍里，说是这一IBinder对象需要通过asInterface()来进行类型转换，将IBinder再转换成ITaskService。但在实现上并非如此，我们的Proxy在内部是被拆分成Proxy实现与Stub实现的，这两个实现都使用同一IBinder接口，我们在onServiceConnected()里取回的就是这一对象IBinder引用，asInterface()实际上的操作是通过IBinder对象，得到其对应的Proxy实现。
7 通过bindService()方法来访问Service，则Service的生存周期位于bindService()与unbindService()之间的Bounded区域，所以在bindService()之后，如果不调用unbindService()则会造成内存泄漏，Binder相关的资源无法得到回收。所以在合适的点调用unbindService()是一种好习惯。
通过这样的方式，我们就得到了耦合度很低的Service方案，我们的这个Activity它即可以与Service处于同一应用程序进程，也可以从另一个进程进行跨进程调用来访问这一Service里暴露出来的方法。而在这种执行环境的变动过程中，代码完全不需要作Service处理上的变动，或者说Activity本身并不知道AIDL实现上的细节，在同一个进程里还是不在同一进程里。
这种方式很简单易行，实际上在编程上，AIDL在编程上带来的额外编码上的开销非常小，但得到了灵活性设计的RPC调用。
接下来，我们看一下，AIDL帮我们完成了什么。