Android Messenger实现进程间通信及其原理

前言

之前分析Android消息机制的源码时，曾遇到过replyTo、IMessenger等属性字段，当时只是说这些字段用于进程间通信，并未作深入分析。今天这篇文字就来演示一下使用Messenger如何进行进程间通信并分析其源码实现。

Messenger进程间通信的流程

Messenger顾名思义，即信使，那么它的作用就是满足不同进程两边的通信需要了。通常我们会写AIDL来实现进程间通信，其实简单的IPC可以用Messenger来实现，需要知道的是Messenger也是基于AIDL的，只不过Messenger帮我们做了封装而已，其进程间通信框架是这样的：

如上图，假设两个进程分别为Client Process和Server Process，首先Server端需要将自己这边的Messenger引用传给Client，然后Client使用Server端传过来的Messenger来发消息给Server端，这样就实现了一个单向通信。同理，如果想要实现双向通信，则需要Client端也发送一个自己的Messenger到Server端，那么Server端也就可以利用该Messenger向Client发消息了。虽然Messenger是基于AIDL的，但它们最底层都是基于Binder的。

Messenger进程间双向通信示例

创建一个Service模拟Server进程

一般的进程间通信多是在两个App之间，但一个App中也可以有多进程，这个很常见，如应用中的推送服务一般位于单独的进程。当然我们可以把这个Service创建到另一个App中，但为了方便测试，这里只是将该Service注册为另一个进程，但还是在同一个应用中。

该Service的实现很简单，如下：

public class RemoteService extends Service {
    private WorkThread mWorkThread = new WorkThread();
    private Messenger mMessenger;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        mWorkThread.start();
    }

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

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mMessenger.getBinder();
    }

    private void prepareMessenger() {
        mMessenger = new Messenger(mWorkThread.mHandler);
    }

    private class WorkThread extends Thread {
        Handler mHandler;

        @Override
        public void run() {
            Looper.prepare();
            mHandler = new Handler() {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                    super.handleMessage(msg);
                    switch (msg.what) {
                        case MessageConstant.CLIENT_TO_SERVER:
                            Toast.makeText(RemoteService.this, "Hello Server:" + msg.arg1 + "," + msg.arg2, Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            if (msg.replyTo != null) {
                                try {
                                    msg.replyTo.send(Message.obtain(null, MessageConstant.SERVER_TO_CLIENT, 0, msg.arg1 + msg.arg2));
                                } catch (RemoteException e) {
                                    e.printStackTrace();
                                }
                            }
                            break;
                        default:
                            break;
                    }

                }
            };
            prepareMessenger();
            Looper.loop();
        }

        public void quit() {
            mHandler.getLooper().quit();
        }
    }

上述代码虽然简单，但有几点需要注意：

1、为什么Service中要开一个工作线程？因为Service作为四大组件之一，它是运行在主线程的，所以不能执行耗时操作，一旦进程间交互是耗时操作，那么Service所在进程就会阻塞，而Client端进程则不会阻塞。
2、该Service中创建了一个Messenger对象，并在onBind中返回了IBinder对象，这里是进程间通信的关键，在后面会详细分析。
3、该Service的子线程中创建了一个Handler，并关联给Messenger，用于进程间通信的消息处理。Handler消息处理跟我们平时用的一样，但有一点提一下，子线程是没有默认Looper的，因此需要自己创建并启动，否则子线程的Handler无法收到Message。
4、Server端收到消息后，Toast一下“hello server”并显示Cient传过来的两个整数值。如果Client端也将自己的Messenger传过来了，则向Client端回复消息，将两个整数之和返回。

另外该Service在AndroidManifest.xml中的注册如下：

<service
    android:name=".messenger.RemoteService"
    android:enabled="true"
    android:exported="true"
    android:process=":remote">
    <intent-filter>
        <action android:name="com.aspook.remote.ACTION_BIND" />
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
    </intent-filter>
</service>

核心一句为android:process=":remote"，将该Service置于另一个进程之中，从而可以在同一个App中模拟进程间通信。

创建一个Activity模拟Client进程

该Activity默认就是该App所在进程了，具体实现如下：

/**
 * demo for IPC by Messenger
 */
public class MessengerActivity extends AppCompatActivity {

    private Button btn_start;
    private Button btn_bind;
    private Button btn_send;
    private boolean mBound = false;
    private Messenger mRemoteMessenger = null;

    private ServiceConnection mRemoteConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mRemoteMessenger = new Messenger(service);
            mBound = true;
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            mRemoteMessenger = null;
            mBound = false;
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_messenger);

        findViews();
        setListeners();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        unbindService(mRemoteConnection);
    }

    public void findViews() {
        btn_start = (Button) findViewById(R.id.btn_start);
        btn_bind = (Button) findViewById(R.id.btn_bind);
        btn_send = (Button) findViewById(R.id.btn_send);
    }

    public void setListeners() {
        btn_start.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // start Remote Service first
                Intent intent = new Intent(MessengerActivity.this, RemoteService.class);
                startService(intent);
                btn_start.setEnabled(false);
            }
        });

        btn_bind.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // bind the Remote Service, if the Remote service run in another App, you should run the App and start the service first
                try {
                    bindRemoteService();
                    btn_bind.setEnabled(false);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        btn_send.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                if (mBound) {
                    Handler mClientHandler = new Handler() {
                        @Override
                        public void handleMessage(Message msg) {
                            super.handleMessage(msg);
                            switch (msg.what) {
                                case MessageConstant.SERVER_TO_CLIENT:
                                    Toast.makeText(MessengerActivity.this, "Hello Client:" + msg.arg2, Toast.LENGTH_SHORT).show();

                                    break;
                                default:
                                    break;
                            }
                        }
                    };

                    try {
                        Message msg = Message.obtain(null, MessageConstant.CLIENT_TO_SERVER, 66, 88);
                        // Messenger of client sended to server is used for sending message to client
                        msg.replyTo = new Messenger(mClientHandler);
                        mRemoteMessenger.send(msg);
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    Toast.makeText(MessengerActivity.this, "Service not bind", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }
            }
        });
    }

    /**
     * bind service
     */
    public void bindRemoteService() {
        // Method one
        Intent intent = new Intent("com.aspook.remote.ACTION_BIND");// 5.0+ need explicit intent
        intent.setPackage("com.aspook.androidnotes"); // the package name of Remote Service
        bindService(intent, mRemoteConnection, BIND_AUTO_CREATE);
    }
}

代码逻辑也很简单，界面有3个按钮，操作如下：

1、先启动Server端的Service，暂且叫做启动远程Service
2、绑定远程Service
3、Client向Servcie端发送消息，并接收返回的消息

需要注意的有如下几点：

1、绑定远程Service后，Client端才拿到了Server端的Messenger引用。
2、Client端的Messenger需要关联自己的Handler，用来处理从Server端收到的消息。这里也需要注意，理论上如果Server端与Client端交互也是耗时的话，也需要开子线程，这个例子中由于只是显示下消息，直接放在UI线程了。
3、如果需要双向通信，Client端需要通过Message的replyTo参数将自己的Messenger发到Server端。
4、Android 5.0+要求绑定Service时必须使用显式Intent，可以通过设置包名的方式来解决，注意我是在同一个App中开的两个进程，因此包名相同，但如果远程Service位于另一个App，则应该填写其所在App的包名。
5、Client端收到回复消息后，Toast“Hello client”及两个整数之和。

示例效果演示

以上示例的进程间通信效果演示如下：

Messenger进程间通信原理分析

关于Service的启动、绑定不必多说，先从Client端通过绑定远程Service获取Server端的Messenger入手，代码如下：

private ServiceConnection mRemoteConnection = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        mRemoteMessenger = new Messenger(service);
        mBound = true;
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        mRemoteMessenger = null;
        mBound = false;
    }
};

接着来看mRemoteMessenger = new Messenger(service);的源码实现：

/**
 * 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);
}

注意到该构造方法的参数IBinder，就是远程Service中onBind返回的，具体代码如下：

@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
    return mMessenger.getBinder();
}

再来看这一句代码：

mTarget = IMessenger.Stub.asInterface(target);

mTarget是IMessenger对象，看起来越来越像AIDL的写法了，其实不能说像，本来就是AIDL。于是猜想源码必定中有一个名为IMessenger.aidl的文件，它应该定义了发送消息的相关接口。果然在源码目录 “/frameworks/base/core/java/android/os/”下找到了IMessenger.aidl文件，其内容如下：

package android.os;
import android.os.Message;

/** @hide */
oneway interface IMessenger {
    void send(in Message msg);
}

因此可知Messenger只是帮我们省去了写AIDL的工作而已，底层还是AIDL。

再来看Messenger是如何发送消息的，即Messenger的send方法：

/**
 * Send a Message to this Messenger's Handler.
 *
 * @param message The Message to send.  Usually retrieved through
 * {@link Message#obtain() Message.obtain()}.
 *
 * @throws RemoteException Throws DeadObjectException if the target
 * Handler no longer exists.
 */
public void send(Message message) throws RemoteException {
    mTarget.send(message);
}

通过注释可知，Messenger会将消息发送到其关联的Handler，且Handler不存在时会报异常，这就是我们无论是创建客户端还是服务端Messenger时都为其创建了一个Handler的原因。

另外上述示例中为了简便，只是在进程间传递了基本类型的值，其实类似单进程的消息机制，也可以传递Bundle数据，但注意需要序列化，具体说明可参考Message源码的基本字段支撑。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。