Parcel與Parcelable剖析

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Android中的Binder IPC傳輸的是什么樣的數據呢？最近正在學習android camera相關的知識，我們經常看到應用程序進程到camera service中傳輸數據使用的是什么數據載體。
frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2/impl/CameraMetadataNative.java

public class CameraMetadataNative implements Parcelable { //...... } 

實現一個Parcelable接口就可以讓CameraMetadataNative 對象在進程間通信了，什么原因了？我們需要了解一下Parcel與Parcelable是什么？以及它們為什么可以將對象轉化成可以在進程間通信的數據。

1.Parcel與Parcelable簡介

Parcel
android.os.Parcel，Parcel是一個消息容器，消息就是指數據和對象引用，這些數據信息通過IBinder來傳輸，在IPC通信的時候，一端將對象數據准備好（可以Parcel化，就是當前的類需要實現Parcelable接口，表明當前的類的實例是可以Parcel化的），然后接收端在接受到這個Parcel化得數據之后，也可以通過Parcel提供的方法將數據完整的取出來，這個有點神奇。
Parcel不是通用序列化機制。Parcel（以及用於將任意對象放入包中的相應Parcelable API）被設計為高性能IPC傳輸數據載體。因此，將任何Parcel數據放入持久存儲中是不合適的：Parcel中任何數據的底層實現的更改都可能導致舊數據不可讀。

Parcelable
android.os.Parcelable，實現Parcelable的類的實例通過Parcel寫入與還原數據。實現Parcelable接口的類還必須具有一個名為CREATOR的非空靜態字段，該字段實現Parcelable.Creator接口。

public class MyParcelable implements Parcelable { private int mData; public int describeContents() { return 0; } public void writeToParcel(Parcel out, int flags) { out.writeInt(mData); } public static final Parcelable.Creator<MyParcelable> CREATOR = new Parcelable.Creator<MyParcelable>() { public MyParcelable createFromParcel(Parcel in) { return new MyParcelable(in); } public MyParcelable[] newArray(int size) { return new MyParcelable[size]; } }; private MyParcelable(Parcel in) { mData = in.readInt(); } } 

• Parcel是序列化，但是不是持久序列化。
• Parcel主要目的是提高IPC時的數據傳輸性能。

2.Parcel與Parcelable工作原理

從上面的介紹中我們知道Parcelable是android特有的一種序列化的方式，但是不能持久化存儲，我們知道通常的序列化就是——序列化、反序列化過程，但是Parcelable還多了一個描述的過程。

 

Parcelable原理.jpg

上面這個流程比較清晰的說明了Parcelable的原理，兩個進程之間通信，中間需要傳輸數據，Parcelable就是這種序列化之后的傳輸數據，而序列化和反序列的使用的是Parcel方式，與Serializable不太一樣，Parcelable並不是持久化存儲。

 

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Parcelable可以傳輸傳統的數據，也可以傳輸對象，甚至可以傳輸Parcelable類型的數據，也可以傳輸活動的IBinder對象的引用。下面看看代碼中這些讀寫方法。

    private static native void nativeWriteByteArray(long nativePtr, byte[] b, int offset, int len); private static native void nativeWriteBlob(long nativePtr, byte[] b, int offset, int len); @FastNative private static native void nativeWriteInt(long nativePtr, int val); @FastNative private static native void nativeWriteLong(long nativePtr, long val); @FastNative private static native void nativeWriteFloat(long nativePtr, float val); @FastNative private static native void nativeWriteDouble(long nativePtr, double val); static native void nativeWriteString(long nativePtr, String val); private static native void nativeWriteStrongBinder(long nativePtr, IBinder val); private static native long nativeWriteFileDescriptor(long nativePtr, FileDescriptor val); private static native boolean nativeReadByteArray(long nativePtr, byte[] dest, int destLen); private static native byte[] nativeReadBlob(long nativePtr); @CriticalNative private static native int nativeReadInt(long nativePtr); @CriticalNative private static native long nativeReadLong(long nativePtr); @CriticalNative private static native float nativeReadFloat(long nativePtr); @CriticalNative private static native double nativeReadDouble(long nativePtr); static native String nativeReadString(long nativePtr); private static native IBinder nativeReadStrongBinder(long nativePtr); private static native FileDescriptor nativeReadFileDescriptor(long nativePtr); 

 

3.Parcelable執行步驟

上面也談到了Parcelable操作的3步驟：描述、序列化、反序列化。

描述

     public int describeContents() { return 0; } 

describeContents是Parcelable接口中的函數，實現類都需要實現這個方法，一般情況下我們都是返回0，但是特殊情況下，需要返回1，就是Parcelable中定義的變量。
public static final int CONTENTS_FILE_DESCRIPTOR = 0x0001;
描述此Parcelable實例的封送表示中包含的特殊對象的種類，例如，當前對象在操作writeToParcel(Parcel, int)的時候包含一個file descriptor，那就必須要要返回CONTENTS_FILE_DESCRIPTOR ，就是1。

序列化

     public void writeToParcel(Parcel out, int flags) { out.writeInt(mData); } 

writeToParcel也是Parcelable中的方法，上面再講解Parcelable原理的時候也談到了這個writeToParcel的實現方法，會通過Parcel中的writeXXX方法在寫入共享內存中。

反序列化

     public static final Parcelable.Creator<MyParcelable> CREATOR = new Parcelable.Creator<MyParcelable>() { public MyParcelable createFromParcel(Parcel in) { return new MyParcelable(in); } public MyParcelable[] newArray(int size) { return new MyParcelable[size]; } }; 

    public interface Creator<T> { public T createFromParcel(Parcel source); public T[] newArray(int size); } public interface ClassLoaderCreator<T> extends Creator<T> { public T createFromParcel(Parcel source, ClassLoader loader); } } 

上面定義的Parcelable.Creator與Parcelable.ClassLoaderCreator分別代表不同的數據反序列化的。
Parcelable.ClassLoaderCreator是繼承Parcelable.Creator的，允許傳入ClassLoader變量，通過這個ClassLoader實例可以調用反射等等，等於是擴充了原來的反序列化得操作了。

4.與Serializable區別

• Serializable是java序列化的方式，存取的過程有頻繁的IO，性能較差，但是實現簡單。
• Parcelable是android序列化的方式，采用共享內存的方式實現用戶空間和內核空間的交換，性能很好，但是實現方式比較復雜。
• Serializable可以持久化存儲，Parcelable是存儲在內存中的，不能持久化存儲。

 

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 Parcel

Parcel是一個用於包裝各種數據的容器類，凡是經過Parcel包裝后的數據都可以通過在binder進程間通信IPC中進行服務端和數據端的數據交互，AIDL中也用到了Parcel進行數據封裝。
現在簡單介紹一下，使用Parcel包裝后進程間通信的工作大致的原理：
假如有進程A、B需要進行通信，在進程A中用Parcel將需要傳輸的數據類中的飛默認值和唯一類標識打包（此過程稱為序列化），再把這個包傳輸到進程B中，進程B通過這個包中的唯一標示將會重新創建一個一模一樣的類對象，這就是通信的大概過程。
雖然，parcel在網上是這么被描述的，但是對於初學Android的我來說還是不懂，所以就去看了一下源碼部分。

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Parcel is <strong>not</strong> a general-purpose
serialization mechanism.  This class (and the corresponding
{@link Parcelable} API for placing arbitrary objects into a Parcel) is designed as a high-performance IPC transport.

從上面可以看出，parcel不是一般用途的序列化機制，這個類以及與之相匹配的Parcelable接口（Parcelable能夠將任意的對象打包進parcel實例中）使IPC數據傳輸更加的高效。

另外，Parcel類中的核心部分涉及了不同數據類型到parcel對象的讀寫的實現。其中，基本類型（long、int、String、double等）是可以直接進行打包或者讀取的，但是自定義的類型必須在實現了Parcelable后才能進行打包。

看到的幾個應該注意的點：
1）obtain()和recycle()方法，一個類似於new一個parcel對象，一個回收一個parcel對象。
2）涉及Map的write或者read操作，一般的推薦使用writeBundle和readBundle，因為readMap或者writeMap方法的花銷要比前者大的多，所以不推薦使用。
3）dataSize()和dataCapacity()的含義有所區別：前者表示實際大小，后者表示一個parcel分配到的大小，一般是大於dataSize的。

另外：源碼中幾乎都是readXXXX和writeXXXX的方法，這也說明了parcel的功能和他的地位。

Parcelable

字面意義上來講，是一個使對象能夠parcel的接口。上面的描述中，我們提到了parcel如果想要打包自定義的數據結構，那么這個自定義的類必須實現Parcelable的方法。所以，我們可以這么理解Parcelable：他是一個使自定義類對象具有序列化能力的接口，凡是實現了該接口的類對象都能夠被parcel。

Parcelable中有兩個使自定義類具備parcel能力的方法（接口）：
1）public void writeToParcel（Parcel dest，int flags），實現這個方法又該如何做呢？我們知道哪怕是自定義類，他的成員最終也會是基本類型，所以我們只需要將每一個基本類型的成員屬性利用dest.writeXXXX打包進Parcel dest中去。而非基本類型的自定義成員屬性，我們可以繼續實現Parcelable接口。

2）public interface Creator< T >，其中包含兩個方法：public T createFromParcel(Parcel source)和public T[] newArray(int size)。
用於從Parcel中取出指定的數據類型。