作者：享学课堂终身VIP周周
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上一期《手把手讲解IPC框架》享学课堂周周同学分享了概念QA以及前置技能、传统方式IPC通信写法与使用IPC框架进行RPC通信的对比以及Demo展示三个部分。这一期他将继续为大家带来手把手讲解IPC框架分享。
正文大纲
一、概念QA以及前置技能
二、传统方式IPC通信写法与使用IPC框架进行RPC通信的对比
三、Demo展示
四、框架核心思想讲解
五、写在最后的话
接上一篇：明星学员作品：手把手讲解IPC框架（1）
四、框架核心思想讲解
我们不使用IPC框架时，有两件事非常恶心：
1. 随着业务的扩展，我们需要频繁(因为要新增业务接口)改动
AIDL文件，而且AIDL修改起来没有任何代码提示,只有到了编译之后，编译器才会告诉我哪里错了，而且 直接引用到的JavaBean还必须手动再声明一次。实在是不想在这个上面浪费时间。2. 所有客户端
Activity，只要想进行进程间binder通信，就不可避免要去手动bindService,随后去处理Binder连接，重写ServiceConnection，还要在适当的时候释放连接，这种业务不相关而且重复性很大的代码，要尽量少写。
IPC框架将会着重解决这两个问题。下面开始讲解核心设计思想
注：1.搭建框架牵涉的知识面会很广，我不能每个细节都讲得很细致，一些基础部分一笔带过的，如有疑问，希望能留言讨论。
2.设计思路都是环环相扣的，阅读时最好是从上往下依次理解.
框架思想四部曲：
1）业务注册
上文说到，直接使用
AIDL通信，当业务扩展时，我们需要对AIDL文件进行改动，而改起来比较费劲，且容易出错。怎么办？利用业务注册的方式,将业务类的class对象，保存到服务端 内存中。进入Demo代码Registry.java：
public class Ipc {
/**
* @param business
*/
public static void register(Class<?> business) {
//注册是一个单独过程，所以单独提取出来，放在一个类里面去
Registry.getInstance().register(business);
//注册机是一个单例，启动服务端，
// 就会存在一个注册机对象，唯一，不会随着服务的绑定解绑而受影响
}
...省略无关代码
}
/**
* 业务注册机
*/
public class Registry {
...省略不关键代码
/**
* 业务表
*/
private ConcurrentHashMap<String, Class<?>> mBusinessMap
= new ConcurrentHashMap<>();
/**
* 业务方法表, 二维map，key为serviceId字符串值，value为 一个方法map - key，方法名；value
*/
private ConcurrentHashMap<String, ConcurrentHashMap<String, Method>> mMethodMap
= new ConcurrentHashMap<>();
/**
* 业务类的实例,要反射执行方法，如果不是静态方法的话，还是需要一个实例的，所以在这里把实例也保存起来
*/
private ConcurrentHashMap<String, Object> mObjectMap = new ConcurrentHashMap<>();
/**
* 业务注册
* 将业务class的class和method对象都保存起来，以便后面反射执行需要的method
*/
public void register(Class<?> business) {
//这里有个设计，使用注解，标记所使用的业务类是属于哪一个业务ID，在本类中，ID唯一
ServiceId serviceId = business.getAnnotation(ServiceId.class);
//获取那个类头上的注解
if (serviceId == null) {
throw new RuntimeException("业务类必须使用ServiceId注解");
}
String value = serviceId.value();
mBusinessMap.put(value, business);
//把业务类的class对象用 value作为key，保存到map中
//然后要保存这个business类的所有method对象
ConcurrentHashMap<String, Method> tempMethodMap = mMethodMap.get(value);
//先看看方法表中是否已经存在整个业务对应的方法表
if (tempMethodMap == null) {
tempMethodMap = new ConcurrentHashMap<>();
//不存在，则new
mMethodMap.put(value, tempMethodMap);
// 并且将它存进去
}
for (Method method : business.getMethods()) {
String methodName = method.getName();
Class<?>[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
String methodMapKey = getMethodMapKeyWithClzArr(methodName, parameterTypes);
tempMethodMap.put(methodMapKey, method);
}
...省略不关键代码
}
...省略不关键代码
/**
* 如何寻找到一个Method？
* 参照上面的构建过程，
*
* @param serviceId
* @param methodName
* @param paras
* @return
*/
public Method findMethod(String serviceId, String methodName, Object[] paras) {
ConcurrentHashMap<String, Method> map = mMethodMap.get(serviceId);
String methodMapKey = getMethodMapKeyWithObjArr(methodName, paras);
//同样的方式，构建一个StringBuilder
return map.get(methodMapKey);
}
/**
* 放入一个实例
*
* @param serviceId
* @param object
*/
public void putObject(String serviceId, Object object) {
mObjectMap.put(serviceId, object);
}
/**
* 取出一个实例
*
* @param serviceId
*/
public Object getObject(String serviceId) {
return mObjectMap.get(serviceId);
}
}
/**
* 自定义注解，用于注册业务类的
*/
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ServiceId {
String value();
}
我利用一个单例的
Registry类，将当前这个业务class对象，拆解出每一个Method，保存到map集合中。而，保存这些Class，Method，则是为了 反射执行指定的业务Method做准备。此处有几个精妙设计：1、利用自定义注解
@ServiceId对业务接口和实现类，都形成约束，这样业务实现类就有了进行唯一性约束，因为在Registry类中，一个ServiceId只针对一种业务,如果用Registry类注册一个没有@ServiceId注解的业务类，就会抛出异常。2、利用注解
@ServiceId的value作为key，保存所有的业务实现类的Class， 以及该Class的所有public的Method到map集合中，通过日志打印，很容易看出当前服务端有哪些 业务类，业务类有哪些可供外界调用的方法。(·这里需要注意，保存方法时，必须连同方法的参数类型一起作为key，因为存在同名方法重载的情况·) 当你运行Demo，启动服务端的时候，过滤一下日志,就能看到：3 、如果再发生业务扩展的情况，我们只需要直接改动加了
@ServiceId注解的业务类即可，并没有其他多余的动作。如果我在IUserBusiness接口中，增加一个logout方法，并且在实现类中去实现它。那么，再次启动服务端app，上图的日志中就会多出一个logout方法.4、提供一个
Map集合，专门用来保存每一个ServiceId对应的Object，并提供getObject和putObject方法，以便反射执行Method时所需。OK,一切准备万全。业务类的每个部分基本上都保存到了服务端进程的内存中，反射执行
Method，随时可以取用。
2）自定义通信协议
跨进程通信，我们本质上还是使用
BinderAIDL这一套，所以AIDL代码还是要写的，但是，是写在框架层中，一旦确定了通信协议，那这一套AIDL就不会随着业务的变动去改动它，因为它是框架层代码，不会随意去动。要定自己的通信协议，其实没那么复杂。想一想，通信，无非就是客户端向服务端发送消息，并且取得回应的过程，那么，核心方法就确定为send：入参是
Request，返回值是Response，有没有觉得很像HTTP协议。request和response都是我们自定义的，注意，要参与跨进程通信的javaBean，必须实现Parcelable接口，它们的属性类型也必须实现Parcelable接口。
Request中的重要元素包括：serviceId客户端告诉服务端要调用哪一个业务methodName要调用哪一个方法parameters调这个方法要传什么参数 这3个元素，足矣涵盖客户端的任何行为。但是，由于我的业务实现类定义 为了单例，所以它有一个静态的getInstance方法。静态方法和普通方法的反射调用不太一样，所以，加上一个type属性，加以区分。
public class Request implements Parcelable {
private int type;
/**
* 创建业务类实例,并且保存到注册表中
*/
public final static int TYPE_CREATE_INSTANCE = 0;
/**
* 执行普通业务方法
*/
public final static int TYPE_BUSINESS_METHOD = 1;
public int getType() {
return type;
}
private String serviceId;
//客户端告诉服务端要调用哪一个业务
private String methodName;
//要调用哪一个方法
private Parameter[] parameters;
//调这个方法要传什么参数
...省略无关代码
}
Response中的重要元素有：result字符串类型，用json字符串表示接口执行的结果isSuccess为true，接口执行成功，false执行失败。
public class Response implements Parcelable {
private String result;
//结果json串
private Boolean isSuccess;
//是否成功
}
最后，Request引用的Parameter类：type表示，参数类型（如果是String类型，那么这个值就是java.long.String）value 表示，参数值，Gson序列化之后得到的字符串。
public class Parameter implements Parcelable {
private String value;
//参数值序列化之后的json
private String type;
//参数类型 obj.getClass
}
为什么设计这么一个Parameter？为什么不直接使用Object？因为，Request 中需要客户端给的参数列表，可是如果直接使用客户端给的Object[] ，你并不能保证数组中的所有参数都实现了 Parcelable，一旦有没有实现的，通信就会失败（ binder AIDL通信，所有参与通信的对象，都必须实现 Parcelable，这是基础）,所以，直接用 gson将Object[] 转化成Parameter[],再传给Request，是不错的选择，当需要反射执行的时候，再把Parameter[] 反序列化成为 Object[] 即可。
OK,通信协议的3个类讲解完了，那么下一步应该是把这个协议使用起来。
3）binder连接封装
参照 Demo源码，这一个步骤中的两个核心类：IpcService , Channel
先说
IpcService.java它就是一个
extendsandroid.app.Service的一个普通Service，它在服务端启动，然后与客户端发生通信。它必须在服务端app的manifest文件中注册。同时，当客户端与它连接成功时，它必须返回一个Binder对象，所以我们要做两件事：1、服务端的
manifest中对它进行注册ps: 这里肯定有人注意到了，上面
service注册时，其实使用了多个IpcService的内部静态子类，设计多个内部子类的意义是，考虑到服务端存在多个业务接口的存在，让每一个业务接口的实现类都由一个专门的IpcService服务区负责通信。举个例子：上图中存在两个IpcService的子类，我让IpcService0负责用户业务UserBusiness，让IpcService1负责DownloadBusiness, 当客户端需要使用UserBusiness时，就连接到IpcService0，当需要使用DownloadBusiness时，就连接到IpcService1. 但是这个并不是硬性规定，而只是良好的编程习惯，一个业务接口A，对应一个IpcService子类A，客户端要访问业务接口A，就直接和IpcService子类A通信即可。同理，一个业务接口B，对应一个IpcService子类B，客户端要访问业务接口B，就直接和IpcService子类B通信即可。(我是这么理解的，如有异议，欢迎留言)
2、重写 onBind方法，返回一个Binder对象：我们要明确返回的这个Binder对象的作用是什么。它是给客户端去使用的，客户端用它来调用远程方法用的，所以，我们前面两个大步骤准备的注册机Registry，和通信协议request,response，就是在这里大显身手了 。
public IBinder onBind(Intent intent) {
return new IIpcService.Stub() {
//返回一个binder对象,让客户端可以binder对象来调用服务端的方法
@Override
public Response send(Request request) throws RemoteException {
//当客户端调用了send之后
//IPC框架层应该要 反射执行服务端业务类的指定方法,并且视情况返回不同的回应
//客户端会告诉框架，我要执行哪个类的哪个方法，我传什么参数
String serviceId = request.getServiceId();
String methodName = request.getMethodName();
Object[] paramObjs = restoreParams(request.getParameters());
//所有准备就绪，可以开始反射调用了？
//先获取Method
Method method = Registry.getInstance().findMethod(serviceId, methodName, paramObjs);
switch (request.getType()) {
case Request.TYPE_CREATE_INSTANCE:
try {
Object instance = method.invoke(null, paramObjs);
Registry.getInstance().putObject(serviceId, instance);
return new Response("业务类对象生成成功", true);
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return new Response("业务类对象生成失败", false);
}
case Request.TYPE_BUSINESS_METHOD:
Object o = Registry.getInstance().getObject(serviceId);
if (o != null) {
try {
Log.d(TAG, "1:methodName:" + method.getName());
for (int i = 0; i < paramObjs.length; i++) {
Log.d(TAG, "1:paramObjs " + paramObjs[i]);
}
Object res = method.invoke(o, paramObjs);
Log.d(TAG, "2");
return new Response(gson.toJson(res), true);
}
catch (Exception e) {
return new Response("业务方法执行失败" + e.getMessage(), false);
}
}
Log.d(TAG, "3");
break;
}
return null;
}
}
;
}
这里有一些细节需要总结一下： 1、从
request中拿到的 参数列表是Parameter[]类型的，而我们反射执行某个方法，要的是Object[]，那怎么办？反序列化咯，先前是用gson去序列化的，这里同样使用gson去反序列化, 我定义了一个名为：restoreParams的方法去反序列化成Object[].2、之前在
request中，定义了一个type，用来区分静态的getInstance方法，和 普通的业务method，这里要根据request中的type值，区分对待。getInstance方法，会得到一个业务实现类的Object，我们利用Registry的putObject把它保存起来。而，普通method，再从Registry中将刚才业务实现类的Object取出来，反射执行method3、静态
getInstance的执行结果，不需要告知客户端，所以没有返回Response对象，而 普通Method，则有可能存在返回值，所以必须将返回值gson序列化之后，封装到Response中，return出去。
再来讲 Channel类：
之前抱怨过，不喜欢重复写
bindService，ServiceConnection，unbindService。但是其实还是要写的，写在IPC框架层，只写一次就够了。
public class Channel {
String TAG = "ChannelTag";
private static final Channel ourInstance = new Channel();
/**
* 考虑到多重连接的情况，把获取到的binder对象保存到map中，每一个服务一个binder
*/
private ConcurrentHashMap<Class<? extends IpcService>, IIpcService> binders = new ConcurrentHashMap<>();
public static Channel getInstance() {
return ourInstance;
}
private Channel() {
}
/**
* 考虑app内外的调用,因为外部的调用需要传入包名
*/
public void bind(Context context, String packageName, Class<? extends IpcService> service) {
Intent intent;
if (!TextUtils.isEmpty(packageName)) {
intent = new Intent();
Log.d(TAG, "bind:" + packageName + "-" + service.getName());
intent.setClassName(packageName, service.getName());
} else {
intent = new Intent(context, service);
}
Log.d(TAG, "bind:" + service);
context.bindService(intent, new IpcConnection(service), Context.BIND_AUTO_CREATE);
}
private class IpcConnection implements ServiceConnection {
private final Class<? extends IpcService> mService;
public IpcConnection(Class<? extends IpcService> service) {
this.mService = service;
}
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
IIpcService binder = IIpcService.Stub.asInterface(service);
binders.put(mService, binder);
//给不同的客户端进程预留不同的binder对象
Log.d(TAG, "onServiceConnected:" + mService + ";bindersSize=" + binders.size());
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
binders.remove(mService);
Log.d(TAG, "onServiceDisconnected:" + mService + ";bindersSize=" + binders.size());
}
}
public Response send(int type, Class<? extends IpcService> service, String serviceId, String methodName, Object[] params) {
Response response;
Request request = new Request(type, serviceId, methodName, makeParams(params));
Log.d(TAG, ";bindersSize=" + binders.size());
IIpcService iIpcService = binders.get(service);
try {
response = iIpcService.send(request);
Log.d(TAG, "1 " + response.isSuccess() + "-" + response.getResult());
}
catch (RemoteException e) {
e.printStackTrace();
response = new Response(null, false);
Log.d(TAG, "2");
}
catch (NullPointerException e) {
response = new Response("没有找到binder", false);
Log.d(TAG, "3");
}
return response;
}
...省略不关键代码
}
上面的代码是Channel类代码，两个关键：
1、
bindService+ServiceConnection供客户端调用，绑定服务，并且将连接成功之后的binder保存起来2、 提供一个
send方法，传入request，且 返回response，使用serviceId对应的binder完成通信。
4）动态代理实现 RPC
终于到了最后一步，前面3个步骤，为进程间通信做好了所有的准备工作，只差最后一步了------ 客户端调用服务。重申一下RPC的定义：让客户端像使用本地方法一样调用远程过程。
像 使用本地方法一样？我们平时是怎么使用本地方法的呢？
A a = new A();
a.xxx();
类似上面这样。但是我们的客户端和服务端是两个隔离的进程,内存并不能共享，也就是说服务端存在的类对象，不能直接被客户端使用，那怎么办？泛型+动态代理！我们需要构建一个处在客户端进程内的业务代理类对象,它可以执行和服务端的业务类一样的方法，但是它确实不是服务端进程的那个对象，如何实现这种效果？
public class Ipc {
...省略无关代码
/**
* @param service
* @param classType
* @param getInstanceMethodName
* @param params
* @param <T> 泛型，
* @return
*/
public static <T> T getInstanceWithName(Class<? extends IpcService> service,
Class<T> classType, String getInstanceMethodName, Object... params) {
//这里之前不是创建了一个binder么，用binder去调用远程方法，在服务端创建业务类对象并保存起来
if (!classType.isInterface()) {
throw new RuntimeException("getInstanceWithName方法 此处必须传接口的class");
}
ServiceId serviceId = classType.getAnnotation(ServiceId.class);
if (serviceId == null) {
throw new RuntimeException("接口没有使用指定ServiceId注解");
}
Response response = Channel.getInstance().send(Request.TYPE_CREATE_INSTANCE, service, serviceId.value(), getInstanceMethodName, params);
if (response.isSuccess()) {
//如果服务端的业务类对象创建成功，那么我们就构建一个代理对象，实现RPC
return (T) Proxy.newProxyInstance(
classType.getClassLoader(), new Class[]{
classType
}
,
new IpcInvocationHandler(service, serviceId.value()));
}
return null;
}
}
上面的 getInstanceWithName，会返回一个动态代理的 业务类对象(处在客户端进程), 它的行为 和 真正的业务类(服务端进程)一模一样。这个方法有 4个参数 @paramservice 要访问哪一个远程service，因为不同的service会返回不同的Binder @paramclassType 要访问哪一个业务类，注意，这里的业务类完全是客户端自己定义的，包名不必和服务端一样，但是一定要有一个和服务端对应类一样的注解。注解相同，框架就会认为你在访问相同的业务。@paramgetInstanceMethodName 我们的业务类都是设计成单例的，但是并不是所有获取单例对象的方法都叫做getInstance，我们框架要允许其他的方法名 @paramparams 参数列表，类型为 Object[]。
重中之重，实现RPC的最后一个步骤，如图：
如果服务端的单例对象创建成功，那么说明 服务端的注册表中已经存在了一个业务实现类的对象，进而，我可以通过binder通信来 使用这个对象 执行我要的业务方法，并且拿到方法返回值，最后 把返回值反序列化成为
Object，作为动态代理业务类的方法的执行结果。
关键代码 IpcInvocationHandler :
/**
* RPC调用 执行远程过程的回调
*/
public class IpcInvocationHandler implements InvocationHandler {
private Class<? extends IpcService> service;
private String serviceId;
private static Gson gson = new Gson();
IpcInvocationHandler(Class<? extends IpcService> service, String serviceId) {
this.service = service;
this.serviceId = serviceId;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//当，调用代理接口的方法时，就会执行到这里，执行真正的过程
//而你真正的过程是远程通信
Log.d("IpcInvocationHandler", "类：" + serviceId + " 方法名" + method.getName());
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
Log.d("IpcInvocationHandler", "参数：" + args.getClass().getName() + "/" + args[i].toString());
}
Response response = Channel.getInstance().send(Request.TYPE_BUSINESS_METHOD, service, serviceId, method.getName(), args);
if (response.isSuccess()) {
//如果此时执行的方法有返回值
Class<?> returnType = method.getReturnType();
if (returnType != void.class && returnType != Void.class) {
//既然有返回值，那就必须将序列化的返回值 反序列化成对象
String resStr = response.getResult();
return gson.fromJson(resStr, returnType);
}
}
return null;
}
}
ok，收工之前总结一下，最后 RPC的实现，借助了 Proxy动态代理+ Binder通信。用动态代理产生一个本进程中的对象，然后在重写 invoke时，使用 binder通信执行服务端过程拿到返回值。这个设计确实精妙。
五、 写在最后的话
本案例提供的两个Demo，都只是作为演示效果作用的，代码不够精致，请各位不要在意这些细节。
此框架并非本人原创，课题内容来自享学课堂Lance老师,本文只做学习交流之用，转载请务必注明出处，谢谢合作。
第二个Demo（IPC通信框架实现RPC），我的原装代码中只实现了服务端1个服务，2个客户端同时调用，但是这个框架是支持服务端多个服务，多个客户端同时调用的，所以，可以尝试在我的代码基础上扩展出服务端N个业务接口和实现类，多个客户端混合调用的场景。应该不会有bug。
建议读者去尝试扩展一下服务端和客户端的代码，因为这样可以最直观地感受到框架的给我们开发带来的便利。
结语
生活不止眼前的苟且...还要学会用大局观思考....
框架思想，如果我们能够理解，甚至创造自己的框架，那么我们就已经脱离了低级趣味，在走向进阶了。然而，进阶之路漫漫长。我昨天看了高手的一篇文章，或者一个视频，感觉学了点干货，那我想要吸收知识为己所用，就不能真的把知识当成干货储存起来，我要想办法找点水把干货咽下去，消化吸收，才是我自己的东西。
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