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Android 8.1 从零开始写 HAL -- (3) 实现 Bp、Bn 端

2020年07月23日 | 移动技术网移动技术 | 我要评论

Android 8.1 从零开始写 HAL – (3) 实现 Bp、Bn 端

注意：本文基于 Android 8.1 进行分析
Qidi　2020.07.18　(Markdown & Haroopad)

【前言】

既然 Binder 化的 HAL 依赖于 Binder 机制进行实现，那么我们自然必须按照 Binder 框架，相应编写 demoComponent HAL 的 Bp 端和 Bn 端。只有这样，才能打通客户端进程调用到服务端进程 —— 我们的 demoService —— 的通路。

一、定义 demoService 接口类

要将 demoService 接入 Binder，就必须定义一个我们自己的接口类，继承 Binder 的接口基类 IInterface，并实现所有 Binder 通信过程中要用到的方法。不过我们并不需要事无巨细地完成这项繁杂的工作，因为 Binder 框架提供了数个模板类和宏，大大方便了我们实现。

还记得在上一篇文章《Android 8.1 从零开始写 HAL – (2) 实现 HAL 主体》里我们创建了 default/ 目录。在该目录下新建头文件 DemoServiceBinderInterface.h，并在这个头文件里定义接口类 IDemoService。如下：

/*****************************************************************************
 * Copyright (C) 2020 Qidi.Huang
 *
 * Brief:
 *    Common data type definitions of binder transactions.
 *
 * Author: huang_qi_di@hotmail.com
 *****************************************************************************/

#pragma once

#include <binder/IInterface.h>
#include <vendor/harman/hardware/demoComponent/demoService/1.0/IDemoCallback.h>

#define DEMOSERVICE_NAME "com.qidi.demoService"

using namespace vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0;
using ::vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0::IDemoCallback;
using ::vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0::DemoData;

namespace android {

    // command codes for binder transactions
    enum eDemoServiceTransactionID
    {
        SET_STATUS = android::IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION,
        REGISTER_CALLBACK,
        UNREGISTER_CALLBACK
    };


    class IDemoService: public IInterface {
    public:
        DECLARE_META_INTERFACE(DemoService);

        virtual int32_t setStatus(const DemoData& sta) = 0;
        virtual int32_t registerCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb) = 0;
        virtual int32_t unregisterCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb) = 0;
    };
}

除了定义类 IDemoService，我们还在头文件 DemoServiceBinderInterface.h 里以枚举数据的形式定义了和 demoService Binder 调用相关的 Command code。三个 Command code SET_STATUS、REGISTER_CALLBACK 和 UNREGISTER_CALLBACK 分别对应 demoService 的三个接口。第一个 Command code 必须赋值为 android::IBinder::FIRST_CALL_TRANSACTION。

宏 DECLARE_META_INTERFACE() 主要用来声明用于 Binder 通信的成员变量 descriptor 和通用接口 asInterface() 、 getInterfaceDescriptor()。相关代码位于 IInterface.h 中：

#define DECLARE_META_INTERFACE(INTERFACE)                               \
    static const ::android::String16 descriptor;                        \
    static ::android::sp<I##INTERFACE> asInterface(                     \
            const ::android::sp<::android::IBinder>& obj);              \
    virtual const ::android::String16& getInterfaceDescriptor() const;  \
    I##INTERFACE();                                                     \
    virtual ~I##INTERFACE();                                            \

至此，demoService 的接口类就定义好了。

二、声明 Bp、Bn 端

有了接口类之后，就可以正式着手 Bp、Bn 端的工作了。依照先声明后实现的顺序，我们继续在 default/ 目录下新建头文件 BpDemoService.h 和 BnDemoService.h。Binder 框架提供了模板类 BpInterface<> 和 BnInterface<> 来简化这一过程。

BpDemoService.h 代码如下：

/*****************************************************************************
 * Copyright (C) 2020 Qidi.Huang
 *
 * Brief:
 *    Declaration of demo service Bp side interfaces.
 *
 * Author: huang_qi_di@hotmail.com
 *****************************************************************************/
#pragma once

#include "DemoServiceBinderInterface.h"

using namespace vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0;

namespace android {

    class BpDemoService: public BpInterface<android::IDemoService> {
    public:
        BpDemoService(const sp<IBinder>& impl);

        virtual int32_t setStatus(const DemoData& sta);
        virtual int32_t registerCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb);
        virtual int32_t unregisterCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb);
    };
}

Bp 端头文件中将 IDemoService 作为参数传入 BpInterface<> 模板，所以需要引用 DemoServiceBinderInterface.h。由于模板类的设计，文件中声明的 demoService 的 3 个接口将被整合到 Binder 框架代码中。我们即便不去关注其中的细节也没关系，只要负责填入接口类和接口声明，剩下的交给 Binder 框架就好。当然，如果你充满好奇且时间充裕，也可以一头扎进去理一理思路。 BpInterface<> 模板类的定义如下：

template<typename INTERFACE>
class BpInterface : public INTERFACE, public BpRefBase
{
public:
    explicit                    BpInterface(const sp<IBinder>& remote);

protected:
    virtual IBinder*            onAsBinder();
};

BnDemoService.h 代码如下：

/*****************************************************************************
 * Copyright (C) 2020 Qidi.Huang
 *
 * Brief:
 *    Declaration of demo service Bn side interface.
 *
 * Author: huang_qi_di@hotmail.com
 *****************************************************************************/
#pragma once

#include "DemoServiceBinderInterface.h"

namespace android {

    /**
     * @brief:
     *    Binder service hook.
     * @param[in]: code: The action to perform.
     * @param[in]: data: Marshalled data to receive from client.
     * @param[out]: reply: Marshalled data to return result.
     * @param[in]: flags: Additional operation flags
     * @return:
     *    -1: failed
     *     0: success
     */
    class BnDemoService: public BnInterface<IDemoService> {
        virtual status_t onTransact( uint32_t code, const Parcel& data,
                Parcel* reply, uint32_t flags = 0);
    };
}

Bn 端头文件的内容与 Bp 端类似，但需要注意，由于 Binder 框架的设计原因，这里的方法名 onTransact() 及参数都是固定的，我们不能写成其它形式。 BnInterface<> 模板类在 IInterface.h 中的定义如下：

template<typename INTERFACE>
class BnInterface : public INTERFACE, public BBinder
{
public:
    virtual sp<IInterface>      queryLocalInterface(const String16& _descriptor);
    virtual const String16&     getInterfaceDescriptor() const;

protected:
    virtual IBinder*            onAsBinder();
};

三、实现 Bp、Bn 端

声明之后，该进行实现了。继续在 default/ 目录下新建源文件 BpDemoService.cpp 和 BnDemoService.cpp。

实现过程只是顺水推舟而已，直接看代码吧。

BpDemoService.cpp:

/*****************************************************************************
 * Copyright (C) 2020 Qidi.Huang
 *
 * Brief:
 *    Implementation of demo service Bp side interfaces.
 *
 * Author: huang_qi_di@hotmail.com
 *****************************************************************************/

#include <utils/Log.h>
#include <binder/IServiceManager.h>
#include <binder/Parcel.h>

#include "BpDemoService.h"
#include "DemoServiceBinderInterface.h"

#define LOG_D ALOGD
#define LOG_E ALOGE

using namespace android;
using namespace vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0;

int32_t BpDemoService::setStatus(const DemoData& sta) {
    Parcel data, reply;

    data.writeInterfaceToken(IDemoService::getInterfaceDescriptor());
    data.write(&sta, sizeof(DemoData));

    status_t status = remote()->transact(SET_STATUS, data, &reply);
    if (status != NO_ERROR) {
        LOG_E("BpDemoService::setStatus transact failed");
    }

    return reply.readInt32();
}

int32_t BpDemoService::registerCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb) {
    Parcel data, reply;

    data.writeInterfaceToken(IDemoService::getInterfaceDescriptor());
    data.write(&cb, sizeof(::android::sp<IDemoCallback>));

    status_t status = remote()->transact(REGISTER_CALLBACK, data, &reply);
    if (status != NO_ERROR) {
        LOG_E("BpDemoService::registerCallback transact failed");
    }

    return reply.readInt32();
}

int32_t BpDemoService::unregisterCallback(const ::android::sp<IDemoCallback>& cb) {
    Parcel data, reply;

    data.writeInterfaceToken(IDemoService::getInterfaceDescriptor());
    data.write(&cb, sizeof(::android::sp<IDemoCallback>));

    status_t status = remote()->transact(UNREGISTER_CALLBACK, data, &reply);
    if (status == NO_ERROR) {
        LOG_E("BpDemoService::unregisterCallback transact failed");
    }

    return reply.readInt32();
}

BpDemoService::BpDemoService(const sp<IBinder> &impl) : BpInterface<IDemoService>(impl) {}
IMPLEMENT_META_INTERFACE(DemoService, DEMOSERVICE_NAME);

Bp 端的源文件里使用了宏 IMPLEMENT_META_INTERFACE()，扩展之后即是宏 DECLARE_META_INTERFACE() 所声明的接口的实现。

这个宏同样定义在 IInterface.h 中，如下：

#define IMPLEMENT_META_INTERFACE(INTERFACE, NAME)                       \
    const ::android::String16 I##INTERFACE::descriptor(NAME);           \
    const ::android::String16&                                          \
            I##INTERFACE::getInterfaceDescriptor() const {              \
        return I##INTERFACE::descriptor;                                \
    }                                                                   \
    ::android::sp<I##INTERFACE> I##INTERFACE::asInterface(              \
            const ::android::sp<::android::IBinder>& obj)               \
    {                                                                   \
        ::android::sp<I##INTERFACE> intr;                               \
        if (obj != NULL) {                                              \
            intr = static_cast<I##INTERFACE*>(                          \
                obj->queryLocalInterface(                               \
                        I##INTERFACE::descriptor).get());               \
            if (intr == NULL) {                                         \
                intr = new Bp##INTERFACE(obj);                          \
            }                                                           \
        }                                                               \
        return intr;                                                    \
    }                                                                   \
    I##INTERFACE::I##INTERFACE() { }                                    \
    I##INTERFACE::~I##INTERFACE() { }                                   \

BnDemoService.cpp:

/*****************************************************************************
 * Copyright (C) 2020 Qidi.Huang
 *
 * Brief:
 *    Implementation of demo service Bn side interface.
 *
 * Author: huang_qi_di@hotmail.com
 *****************************************************************************/

#include <utils/Log.h>
#include <utils/Errors.h>
#include <binder/Parcel.h>

#include "BnDemoService.h"
#include "DemoServiceBinderInterface.h"

#define LOG_D ALOGD
#define LOG_E ALOGE

using namespace android;
using namespace vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0;
using ::vendor::harman::hardware::demoComponent::demoService::V1_0::DemoData;

status_t BnDemoService::onTransact(uint32_t code, const Parcel &data, Parcel *reply, uint32_t flags) {
    status_t retCode = NO_ERROR;
    switch (code) {
        case SET_STATUS:{
            LOG_D("BnDemoService SET_STATUS()");
            CHECK_INTERFACE(IDemoService, data, reply);
            DemoData sta;
            data.read(&sta, sizeof(DemoData));
            reply->writeInt32(setStatus(sta));
        }
        break;

        case REGISTER_CALLBACK:{
            LOG_D("BnDemoService REGISTER_CALLBACK()");
            CHECK_INTERFACE(IDemoService, data, reply);
            ::android::sp<IDemoCallback> rcb;
            data.read(&rcb, sizeof(::android::sp<IDemoCallback>));
            reply->writeInt32(registerCallback(rcb));
        }
        break;

        case UNREGISTER_CALLBACK: {
            LOG_D("BnDemoService UNREGISTER_CALLBACK()");
            CHECK_INTERFACE(IDemoService, data, reply);
            sp<IDemoCallback> urcb;
            data.read(&urcb, sizeof(::android::sp<IDemoCallback>));
            reply->writeInt32(unregisterCallback(urcb));
        }
        break;

        default: {
            LOG_E("BnDemoService::onTransact(0x%x,0x%x)", code, flags);
            retCode = BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);
        }
        break;
    }

    return retCode;
}

Bn 端的源文件里对 onTransact() 进行实现，使用 switch...case... 对 Command code 进行处理。在每个 case 的末尾可以看到对 demoService 里各个方法的调用，并将调用的返回值写入 reply。

【结语】

如此，我们已经准备好了 demoService 需要的所有源码。下一步工作估计你已经猜到了 —— 准备编译。为了编译出可执行文件，我们要编写 Makefile；为了让 demoComponent HAL 自启动，我们要编写 *.rc 文件。

这些内容留待下一篇文章《Android 8.1 从零开始写 HAL – (4) 编译与整合》进行说明。

本文地址：https://blog.csdn.net/Qidi_Huang/article/details/107428286

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