关于鸿蒙系统中IPC/RPC组件的相关介绍

微生香岚

发布于 2021-9-7 21:21

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简介

IPC（Inter-Process Communication）与RPC（Remote Procedure Call）机制用于实现跨进程通信，不同的是前者使用Binder驱动，用于设备内的跨进程通信，而后者使用软总线驱动，用于跨设备跨进程通信。IPC和RPC通常采用客户端-服务器（Client-Server）模型，服务请求方（Client）可获取提供服务提供方（Server）的代理（Proxy），并通过此代理读写数据来实现进程间的数据通信。通常，Server会先注册系统能力（System Ability）到系统能力管理者（System Ability Manager，缩写SAMgr）中，SAMgr负责管理这些SA并向Client提供相关的接口。Client要和某个具体的SA通信，必须先从SAMgr中获取该SA的代理，然后使用代理和SA通信。下文使用Proxy表示服务请求方，Stub表示服务提供方。

系统架构

图 1 IPC通信机制架构图
关于鸿蒙系统中IPC/RPC组件的相关介绍-鸿蒙开发者社区

/foundation/communication/ipc
├── interfaces        # 对外接口存放目录
│   └── innerkits     # 对内部子系统暴露的头文件存放目录
│       ├── ipc_core     # ipc 接口存放目录
│       └── libdbinder   # dbinder 接口存放目录
├── ipc            # ipc 框架代码
│   ├── native     # ipc native 实现存放目录
│       ├── src    # ipc native 源代码存放目录
│       └── test   # ipc native 单元测试用例存放目录
│   └── test       # ipc native 模块测试用例存放目录
├── service        # dbinder 实现存放目录
│   └── dbinder    # dbinder 源代码存放目录
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约束

目前暂不支持的场景：

跨设备RPC调用

编译构建

Native侧编译依赖

sdk依赖：

external_deps = [
  "ipc:ipc_core",
]
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此外， IPC/RPC依赖的refbase实现在公共基础库实现//utils下，请增加对utils的源码依赖：

deps = [
  "//utils/native/base:utils",
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说明

Native侧和Java侧实现跨进程通信的步骤基本相同。

定义接口类

接口类继承IRemoteBroker，定义描述符、业务函数和消息码。
实现服务提供端(Stub)

Stub继承IRemoteStub(Native)或者RemoteObject(Java)，除了接口类中未实现方法外，还需要实现AsObject方法及OnRemoteRequest方法。
实现服务请求端(Proxy)

Proxy继承IRemoteProxy(Native)或者RemoteProxy(Java)，封装业务函数，调用SendRequest将请求发送到Stub。
注册SA

服务提供方所在进程启动后，申请SA的唯一标识，将Stub注册到SAMgr。
获取SA
通过SA的标识和设备标识，从SAMgr获取Proxy，通过Proxy实现与Stub的跨进程通信。

接口说明

表 1 Native侧IPC接口

类/接口	方法	功能说明
IRemoteBroker	sptr<IRemoteObject> AsObject()	返回通信对象。派生类需要实现，Stub端返回RemoteObject对象本身，Proxy端返回代理对象。
IRemoteStub	virtual int OnRemoteRequest(uint32_t code, MessageParcel &data, MessageParcel &reply, MessageOption &option)	请求处理方法，派生类需要重写，处理Proxy的请求并返回结果。
IRemoteProxy		业务Proxy类派生自IRemoteProxy类。

使用说明

Native侧使用说明

定义IPC接口ITestAbility

IPC接口继承IPC基类接口IRemoteBroker，接口里定义描述符、业务函数和消息码，其中业务函数在Proxy端和Stub端都需要实现。

class ITestAbility : public IRemoteBroker {
public:
// DECLARE_INTERFACE_DESCRIPTOR是必须的， 入参需使用std::u16string；
DECLARE_INTERFACE_DESCRIPTOR(u"test.ITestAbility");
int TRANS_ID_PING_ABILITY = 1; // 定义消息码
virtual int TestPingAbility(const std::u16string &dummy) = 0; // 定义业务函数
};
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定义和实现服务端TestAbilityStub

该类是和IPC框架相关的实现，需要继承 IRemoteStub<ITestAbility>。Stub端作为接收请求的一端，需重写OnRemoteRequest方法用于接收客户端调用。

class TestAbilityStub : public IRemoteStub<ITestAbility> {
public:
    virtual int OnRemoteRequest(uint32_t code, MessageParcel &data, MessageParcel &reply, MessageOption &option) override;
    int TestPingAbility(const std::u16string &dummy) override;
};
 
int TestServiceStub::OnRemoteRequest(uint32_t code,
    MessageParcel &data, MessageParcel &reply, MessageOption &option)
{
    switch (code) {
        case TRANS_ID_PING_ABILITY: {
            std::u16string dummy = data.ReadString16();
            int result = TestPingAbility(dummy);
            reply.WriteInt32(result);
            return 0;
        }
        default:
            return IPCObjectStub::OnRemoteRequest(code, data, reply, option);
    }
}
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定义服务端业务函数具体实现类TestAbility

class TestAbility : public TestAbilityStub {
public:
    int TestPingAbility(const std::u16string &dummy);
}

int TestAbility::TestPingAbility(const std::u16string &dummy) {
    return 0;
}
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定义和实现客户端TestAbilityProxy

该类是Proxy端实现，继承IRemoteProxy<ITestAbility>，调用SendRequest接口向Stub端发送请求，对外暴露服务端提供的能力。

class TestAbilityProxy : public IRemoteProxy<ITestAbility> {
public:
    explicit TestAbilityProxy(const sptr<IRemoteObject> &impl);
    int TestPingService(const std::u16string &dummy) override;
private:
    static inline BrokerDelegator<TestAbilityProxy> delegator_; // 方便使用iface_cast宏
}

TestAbilityProxy::TestAbilityProxy(const sptr<IRemoteObject> &impl)
    : IRemoteProxy<ITestAbility>(impl)
{
}

int TestAbilityProxy::TestPingService(const std::u16string &dummy) {
    MessageOption option;
    MessageParcel dataParcel, replyParcel;
    dataParcel.WriteString16(dummy);
    int error = Remote()->SendRequest(TRANS_ID_PING_ABILITY, dataParcel, replyParcel, option);
    int result = (error == ERR_NONE) ? replyParcel.ReadInt32() : -1;
    return result;
}
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同步调用与异步调用

MessageOption作为发送接口（原型如下）的入参，可设定同步（TF_SYNC）、异步（TF_ASYNC）、接收FD（TF_ACCEPT_FDS），默认情况下设定为同步，其余可通过MessageOption构造方法或void SetFlags(int flags)设定。

int SendRequest(uint32_t code, MessageParcel &data,
    MessageParcel &reply, MessageOption &option) override;
MessageOption option = { MessageOption::TF_ASYNC };
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SA注册与启动

SA需要将自己的TestAbilityStub实例通过AddSystemAbility接口注册到SystemAbilityManager，设备内与分布式的注册参数不同。

// 注册到本设备内
auto samgr = SystemAbilityManagerClient::GetInstance().GetSystemAbilityManager();
samgr->AddSystemAbility(said, new TestAbility());

// 在组网场景下，会被同步到其他设备上
auto samgr = SystemAbilityManagerClient::GetInstance().GetSystemAbilityManager();
ISystemAbilityManager::SAExtraProp saExtra;
saExtra.isDistributed = true; // 设置为分布式SA
int result = samgr->AddSystemAbility(said, new TestAbility(), saExtra);
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SA获取与调用

通过SystemAbilityManager的GetSystemAbility方法可获取到对应SA的代理IRemoteObject，然后构造TestAbilityProxy即可。

// 获取本设备内注册的SA的proxy
sptr<ISystemAbilityManager> samgr = SystemAbilityManagerClient::GetInstance().GetSystemAbilityManager();
sptr<IRemoteObject> remoteObject = samgr->GetSystemAbility(said);
sptr<ITestAbility> testAbility = iface_cast<ITestAbility>(remoteObject); // 使用iface_cast宏转换成具体类型

// 获取其他设备注册的SA的Proxy
sptr<ISystemAbilityManager> samgr = SystemAbilityManagerClient::GetInstance().GetSystemAbilityManager();
sptr<IRemoteObject> remoteObject = samgr->GetSystemAbility(sdid, deviceId); // deviceId是指定设备的标识符
sptr<TestAbilityProxy> proxy(new TestAbilityProxy(remoteObject)); // 直接构造具体Proxy
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