Android Parcel對象詳解
關於Parcel的使用
在分析Parcel之前,首先按照分析流程,介紹下關於Parcel的相關常規使用。
首先是關於Parcel的獲取:
Parcel parcle = Parcel.Obtain();
額,這感覺似曾相識啊,我們這裏大膽猜測Parcel的初始化也是由其對象池進行初始化的。在得到了Parcel對象之後,下一步的工作。嗯,我想起來,應該介紹下Parcel的作用吧:
其實看到這篇文章的各位,應該也不需要這種科普吧,哈哈。我從源碼註釋中截取如下:
*Container for a message (data and object references) that can
* be sent through an IBinder. A Parcel can contain both flattened data
* that will be unflattened on the other side of the IPC (using the various
* methods here for writing specific types, or the general
從這段註釋中可以看出,Parcel是一個容器,他可以包含數據或者是對象引用,並且能夠用於Binder的傳輸。同時支持序列化以及跨進程之後進行反序列化,同時其提供了很多方法幫助開發者完成這些功能。ok,對這裏差不多明朗了,Parcel主要就是用來進行IPC通信的。當然不僅僅是Binder這一種跨進程通信。
接下來回到這題,既然Parcel是一個容器,那麽肯定需要向其中傳入數據才行啊,沒錯,所以在初始化Parcel之後,需要進行如下操作:
parcel.writeInt(int val);
向Parcel中傳入一個Int型的數據,接下來還有:
parcel.writeString(String val);
向Parcel中傳入一個String型的數據。
這裏只以這兩種最為常見的數據類型的寫入作為例子,實際上Parcel所支持的數據類型可多了去了,具體可以如下圖所示:
在完成了數據的寫入之後,就需要進行數據的序列化:
parcel.marshall();
在經過上一步的處理之後,返回了一個byte數組,主要的IPC相關的操作主要就是圍繞此byte數組進行的。同時,由於parcel的讀寫都是一個指針操作的,這一步涉及到native的操作,所以,在將數據寫入之後,需要將指針手動指向到最初的位置,即如下的操作:
parcel.setDataPosition(0);
到此處,Parcel的這一步操作還沒有收尾,想想前面parcel的Obtain()方法,我們有理由相信,parcel的銷毀應該是使用了對應的recycle()方法。
所以此處有:
parcel.recycle();
將此Parcel對象進行釋放,完成了IPC操作的一半。至於是如何將數據傳輸過去的,暫不進行展開。此處在IPC的另一端的Parcel的獲取處理。
再進行了IPC的操作之後,一般讀取出來的就是之前序列化的byte數組,所以,首先要進行一個反序列化操作,即如下的操作:
parcel.unmarshall(byte[] data, int offest, int length);
其中的參數分別是這個byte數組,以及讀取偏移量,以及數組的長度。
此時得到的parcel就是一個正常的parcel對象,這時就可以將之前我們所存入的數據按照順序進行獲取,即:
parcel.readInt();
以及
parcel.readString();
讀取完畢之後,同樣是一個parcel的回收操作:
parcel.recycle();
以上就是parcel的常規使用,獲取有些朋友不太知道parcel的使用場景,其實最常見的,在我們編寫完AIDL的接口之後,IDE會自動生成一個對應的.java文件,這個java文件就是實際用來進行aidl的通信的,在這個實現裏面,數據的傳遞就是使用的parcel,當然還有其他的應用場景,這裏只說了一個大家都比較常見的實踐。
關於Parcel的實現
之前有提到過,parcel的使用對於java開發者來說,還是比較陌生的,像極了指針的操作,所以基本可以確定java層對於parcel的處理僅僅是一個封裝代理,實際的實現在c/c++ native。既然這樣的話,我們就應該想到,parcel的使用同樣涉及到jni的使用。所以我們目前的思路就是在源碼中找到parcel的三層代碼(Java-Jni-C)。
我的具體做法是直接使用 everything 在源碼目錄下搜索 parcel,然後根據之前的思路進行包的導出,我的分析基礎就是以下的幾個包裏的實現:
Java層:
\frameworks\base\core\java\android\os
JNI:
\frameworks\base\core\jni
native:
\frameworks\native\libs\binder
然後導入這幾個包中的文件方便檢索:
根據我們以上的使用順序來進行分析,首先需要進行一個Parcel的獲取,看看Java層的實現:
/**
* Retrieve a new Parcel object from the pool.
*/
public static Parcel obtain() {
final Parcel[] pool = sOwnedPool;
synchronized (pool) {
Parcel p;
for (int i=0; i<POOL_SIZE; i++) {
p = pool[i];
if (p != null) {
pool[i] = null;
if (DEBUG_RECYCLE) {
p.mStack = new RuntimeException();
}
return p;
}
}
}
return new Parcel(0);
}
從註釋也可以看出,Parcle的初始化,主要是使用一個對象池進行的,這樣可以提高性能以及內存消耗。首先要明確的是,源碼中定義的池子有兩個:
private static final int POOL_SIZE = 6;
private static final Parcel[] sOwnedPool = new Parcel[POOL_SIZE];
private static final Parcel[] sHolderPool = new Parcel[POOL_SIZE];
從名字也可以看出,不同池子的作用,sOwnedPool 這個池子主要就是用來存儲parcel的,Obtain()方法首先會去檢索池子中的parcel對象,若是能取出parcel,那麽先將這個這個parcel返回,同時將這個位置置空。若是現在連池子都不存在的話,那麽就直接新建一個parcel對象。這裏的實現與Handler中的message采用同樣的處理。
我們了解了獲取之後,比較關心的就是如何去新建一個parcel對象,也就是new這個過程,那麽看看此處中的parcel構造方法:
private Parcel(int nativePtr) {
if (DEBUG_RECYCLE) {
mStack = new RuntimeException();
}
//Log.i(TAG, "Initializing obj=0x" + Integer.toHexString(obj), mStack);
init(nativePtr);
}
可以看到,在此處參數名稱被稱為:nativePtr,這個大家都比較熟悉了,ptr嘛,指的就是一個指針,這裏又是一個封裝,需要繼續深入看實現:
private void init(int nativePtr) {
if (nativePtr != 0) {
mNativePtr = nativePtr;
mOwnsNativeParcelObject = false;
} else {
mNativePtr = nativeCreate();
mOwnsNativeParcelObject = true;
}
}
這裏首先對參數進行檢查,這裏因為初始化傳入的參數是0,那麽直接執行nativeCreate(),並且將標誌位mOwnsNativeParcelObject 置為true,表示這個 parcel已經在native進行了創建。
此處的ativeCreate()是一個native方法,其具體實現已經切換到native環境了,那麽我們此時的分析就要從jni進行了,經過檢索,在jni的代碼中,其實現為以下函數:
static jint android_os_Parcel_create(JNIEnv* env, jclass clazz)
{
Parcel* parcel = new Parcel();
return reinterpret_cast<jint>(parcel);
}
這是一個jni的實現,首先是調用了native的初始化,並且,返回操作這個對象的指針:
Parcel::Parcel()
{
initState();
}
是一個c++的構造方法,關於析構方法,暫時不管,其中的init實現為:
void Parcel::initState()
{
mError = NO_ERROR;
mData = 0;
mDataSize = 0;
mDataCapacity = 0;
mDataPos = 0;
ALOGV("initState Setting data size of %p to %d\n", this, mDataSize);
ALOGV("initState Setting data pos of %p to %d\n", this, mDataPos);
mObjects = NULL;
mObjectsSize = 0;
mObjectsCapacity = 0;
mNextObjectHint = 0;
mHasFds = false;
mFdsKnown = true;
mAllowFds = true;
mOwner = NULL;
}
可以看出,對parcel的初始化,只是在native層初始化了一些數據值。
在完成初始化之後,就將這個操作指針給返回。這樣就完成了parcel的初始化。
初始化完畢之後,就可以進行數據的寫入了,首先寫入一個int型數據,其java層實現如下:
/**
* Write an integer value into the parcel at the current dataPosition(),
* growing dataCapacity() if needed.
*/
public final void writeInt(int val) {
nativeWriteInt(mNativePtr, val);
}
可以看出,在這裏java層就純粹是一個對於native實現的封裝了,這時候的分析來到jni:
static void android_os_Parcel_writeInt(JNIEnv* env, jclass clazz, jint nativePtr, jint val) {
Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
const status_t err = parcel->writeInt32(val);
if (err != NO_ERROR) {
signalExceptionForError(env, clazz, err);
}
}
在這裏我們要特別註意兩個參數,一個是之前傳上去的指針以及需要保存的int數據,這兩個值分別是:
jint nativePtr, jint val
首先是根據這個指針,這裏說一下,指針實際上就是一個整型地址值,所以這裏使用強轉將int值轉化為parcel類型的指針是可行的,然後使用這個指針來操作native的parcel對象,即:
const status_t err = parcel->writeInt32(val);
這裏註意到我們是寫入了一個32位的int值,這個點一定要註意,32位,4個字節。
深入進去看看實現:
status_t Parcel::writeInt32(int32_t val)
{
return writeAligned(val);
}
可以看出,這裏實際上調用了:
writeAligned(val);
來進行數據的寫入,這裏理解下align的意思,實際上是一個對齊寫入,怎麽個對齊法,看看:
template<class T>
status_t Parcel::writeAligned(T val) {
COMPILE_TIME_ASSERT_FUNCTION_SCOPE(PAD_SIZE(sizeof(T)) == sizeof(T));
if ((mDataPos+sizeof(val)) <= mDataCapacity) {
restart_write:
*reinterpret_cast<T*>(mData+mDataPos) = val;
return finishWrite(sizeof(val));
}
status_t err = growData(sizeof(val));
if (err == NO_ERROR) goto restart_write;
return err;
}
在這個方法中首先是一個斷言檢查,然後對輸入的參數取size值,再加上之前已經移動的位置,判斷是否超過了該Pacel所定義的能力值mDataCapacity。
若是超過了能力值的話,那麽直接將能力值進行擴大,擴大的值是val值的大小,比如,int值是32bit,那麽就增加4個字節,返回的結果是狀態值,若是沒有出錯的話,就利用goto語句執行,這裏的goto的語句只要是一個指針的操作,將指針移動到端點,然後寫入val的size值。這裏可以看出這個函數的意義,因為無論是否超過能力值它都會寫入T類型值的size值。
到這裏,Parcel就寫入了一個Int型的值。
同樣的思路,大家可以參考以上的分析,繼續進行Parcel一個常規使用的分析,我之前是想將全部的實現都分析出來的,但是後來發現,大體的思路都差不多,這麽寫的話,會多出來很多廢話,所以接下來的分析,大家如果有興趣的話,就繼續分析下去,歡迎一起進行討論!
另外,在分析過程中,我對Android的JNI調用進行一番探索,總之一句話就是說Jvm環境切換到Native環境之中後,Java如何通過Java層聲明的native方法來查找到對應的JNI方法的?因為我對JVM的實現這一部分沒有太多了解,所以只能從Android源碼中代碼層面上來分析,至少在Android中:
在切換到native環境之後,實際上,這兩種函數的映射是由一個多重數組來進行管理的,具體如下:
static const JNINativeMethod gParcelMethods[] = {
{"nativeDataSize", "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataSize},
{"nativeDataAvail", "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataAvail},
{"nativeDataPosition", "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataPosition},
{"nativeDataCapacity", "(I)I", (void*)android_os_Parcel_dataCapacity},
{"nativeSetDataSize", "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataSize},
{"nativeSetDataPosition", "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataPosition},
{"nativeSetDataCapacity", "(II)V", (void*)android_os_Parcel_setDataCapacity},
{"nativePushAllowFds", "(IZ)Z", (void*)android_os_Parcel_pushAllowFds},
{"nativeRestoreAllowFds", "(IZ)V", (void*)android_os_Parcel_restoreAllowFds},
{"nativeWriteByteArray", "(I[BII)V", (void*)android_os_Parcel_writeNative},
{"nativeWriteInt", "(II)V", (void*)android_os_Parcel_writeInt},
{"nativeWriteLong", "(IJ)V", (void*)android_os_Parcel_writeLong},
{"nativeWriteFloat", "(IF)V", (void*)android_os_Parcel_writeFloat},
{"nativeWriteDouble", "(ID)V", (void*)android_os_Parcel_writeDouble},
{"nativeWriteString", "(ILjava/lang/String;)V", (void*)android_os_Parcel_writeString},
{"nativeWriteStrongBinder", "(ILandroid/os/IBinder;)V", (void*)android_os_Parcel_writeStrongBinder},
{"nativeWriteFileDescriptor", "(ILjava/io/FileDescriptor;)V", (void*)android_os_Parcel_writeFileDescriptor},
{"nativeCreateByteArray", "(I)[B", (void*)android_os_Parcel_createByteArray},
{"nativeReadInt", "(I)I", (void*)android_os_Parcel_readInt},
{"nativeReadLong", "(I)J", (void*)android_os_Parcel_readLong},
{"nativeReadFloat", "(I)F", (void*)android_os_Parcel_readFloat},
{"nativeReadDouble", "(I)D", (void*)android_os_Parcel_readDouble},
{"nativeReadString", "(I)Ljava/lang/String;", (void*)android_os_Parcel_readString},
{"nativeReadStrongBinder", "(I)Landroid/os/IBinder;", (void*)android_os_Parcel_readStrongBinder},
{"nativeReadFileDescriptor", "(I)Ljava/io/FileDescriptor;", (void*)android_os_Parcel_readFileDescriptor},
........
以下還有很多映射關系,這樣通過映射就可以將函數給進行對應了,但是還有一點,這個東西是何時,以及何處進行調用的,這個展開說又是一個漫長的故事了,所以這一段我也不進行分析了,大家知道有這麽一個東西就ok了,當然歡迎一起進行討論哦!
Android Parcel對象詳解