21認(rèn)識軟硬整合設(shè)計(jì)樣式.doc

21.認(rèn)識軟硬整合設(shè)計(jì)樣式認(rèn)識軟硬整合設(shè)計(jì)樣式-以Android的Binder機(jī)制為例By高煥堂一、簡介Android的Binder機(jī)制Android的Binder機(jī)制是Android應(yīng)用框架(ApplicationFramework)里的重要機(jī)制。此機(jī)制用來系結(jié)(Bind)不同的Service，并進(jìn)行跨進(jìn)程(IPC)的遠(yuǎn)距溝通。這個(gè)機(jī)制(Mechanism)配上Binder.java等抽象類別，就融入于Android應(yīng)用框架里，為Android上的千千萬萬應(yīng)用程序提供遠(yuǎn)距溝通的管理及服務(wù)。本文將從高煥堂的MB樣式和CPU樣式來認(rèn)識Android這個(gè)重要機(jī)制。一方面，從樣式看出Android機(jī)制的特性；另一方面，藉由Android實(shí)際情境深刻體會(huì)MB與CPU樣式的真諦，將來就可以將這兩個(gè)樣式應(yīng)用于自己開發(fā)的應(yīng)用框架或其它設(shè)計(jì)上。二、高煥堂的軟硬整合設(shè)計(jì)樣式(Pattern)于2007年4月12日，我在北京.中關(guān)村進(jìn)行專題演講時(shí)，提出十個(gè)主要的軟硬整合設(shè)計(jì)樣式(可以到網(wǎng)站下載筆者于北京中關(guān)村的演講稿和錄音檔案。講題是：如何提升軟件設(shè)計(jì)力)。其中的第7和第8個(gè)樣式為：7:MBpatternIntent:降低adapter間之相依姓。Force1:系統(tǒng)經(jīng)常需要與其它系統(tǒng)溝通。Force2:adapter是壁虎的尾巴，會(huì)隨system而PnP。Force3:在PnP掉adapter時(shí)，經(jīng)常牽動(dòng)多個(gè)其它adapter。Solution:設(shè)計(jì)adapter的共同adapter。Consequences:此共同adapter就是一個(gè)軟件主機(jī)板(softwareMB)，而小adapter就成為它的端口(port)。圖1軟件主機(jī)板(softwareMB)是整合核心8:CPUpatternIntent:統(tǒng)一管理整合性的法則(rule)。Force1:各系統(tǒng)經(jīng)常需要提供整體性的數(shù)據(jù)給它的使用者(user)，其整合性之法則常分散于各系統(tǒng)里。Force2:為了維持整體和諧，需要對整合性法則進(jìn)行統(tǒng)一管理。Solution:設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，它代表整體(whole)而負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)其它系統(tǒng)，確保完整性和實(shí)時(shí)性。Consequences:此系統(tǒng)就是一個(gè)softwareCPU，成為整體的決策中心，它也很容易PnP它來面對法則的迅速變化。圖2軟件CPU是決策核心雖然CPU用來協(xié)調(diào)與控制其它系統(tǒng)(如A、P、.等系統(tǒng))，但就MB而言，CPU也是一個(gè)System，只是其角色和任務(wù)較特殊而已。三、藉由上述樣式來理解Binder機(jī)制在Binder機(jī)制里，除了眾多Service之外，還有兩個(gè)重要的組件，就是：ServiceManager和BinderKernelDriver(簡稱BinderKernel)。其中，BinderKernel提供許多界面(如IServiceManager)給各Service使用，它扮演著MB的角色。而ServiceManager扮演CPU角色。雖然ServiceManager用來協(xié)調(diào)與控制其它服務(wù)(如A、P、.等服務(wù))，但就BinderDriver而言，ServiceManager也是一個(gè)Service，只是其角色和任務(wù)較特殊而已。四、AndroidsBinder機(jī)制的運(yùn)作邏輯Step-1.手機(jī)啟動(dòng)時(shí)，ServiceManager先向BinderDriver登記(就像將CPU插到MB一樣)。Step-2.BinderDriver將它(即ServiceManager)視為第0個(gè)服務(wù)，于是誕生一個(gè)服務(wù)Handle#0來對應(yīng)到它。圖3Step-3.ServiceA向BinderDriver取得Handle#0的界面：IServiceManager。圖4Step-4.ServiceA呼叫IServiceManager接口的addService()，將自己登錄進(jìn)去。此時(shí)，BinderDriver會(huì)誕生一個(gè)新Handle#1來對應(yīng)它；并且告知ServiceManager。圖5Step-5.ServiceP呼叫IServiceManager接口的getService()函數(shù)，要求連結(jié)(ConnectorBind)到特定的Service。此時(shí)，ServiceManager就將Handle#1傳給ServiceP，如下：圖6Step-6.于是，ServiceP與ServiceA就連結(jié)起來了。五、結(jié)語上述的BinderDriver是整合核心，相當(dāng)于主機(jī)板(MB)，合乎MB樣式之本意。而ServiceManager是決策核心，相當(dāng)于CPU，合乎CPU樣式之本意。如此，至少有兩