一、引言
在Android系统架构中，硬件抽象层（HAL）与Android框架之间的交互一直是一个关键的部分。为了提高系统的模块化、可升级性和安全性，Android引入了HIDL（Hardware Interface Definition Language）这一硬件接口定义语言。HIDL在Android Project Treble中被提出，并在Android 8.0（Oreo）及以后的版本中得到了全面的应用。本文将详细解析Android中的HIDL，包括其概念、设计目的、使用方式、基础语法以及与Android架构的关联等方面。
二、HIDL概述
HIDL，全称Hardware Interface Definition Language，是一种用于指定硬件抽象层（HAL）与其用户之间接口的描述性语言。HIDL允许开发者以标准化的方式定义硬件接口，从而确保在不同版本的Android系统和不同硬件平台上的兼容性。HIDL的目标是使Android系统能够在不重新编译HAL的情况下，通过OTA（Over-the-Air）方式对框架进行升级。
三、HIDL的设计目的
HIDL的设计主要出于以下几个目的：
- 隔离框架与HAL：通过HIDL，Android框架与HAL被明确地隔离开来。这使得框架部分可以直接被覆盖、更新，而无需重新编译HAL。这种设计提高了系统的可维护性和可升级性。
- 平衡互操作性与效率：HIDL在互操作性和效率之间取得了平衡。它支持多种架构、工具链和编译配置，确保在不同环境下都能创建可靠的接口。同时，HIDL还尝试减少复制操作的次数，通过共享内存和快速消息队列等方式提高数据传输效率。
- 简化内存管理：HIDL通过仅针对RPC使用in参数的方式，避开了内存所有权这一棘手问题。在HIDL中，无论是将数据传递到接口中以进行传输，还是从接口接收数据，都不会改变数据的所有权。这种设计简化了内存管理，降低了出错的可能性。
四、HIDL的使用方式
HIDL的使用主要涉及以下几个方面：
- 定义接口：开发者使用HIDL语法定义硬件接口，包括数据类型、方法签名等。这些接口定义被整理归类到接口（与类相似）中，而接口则汇集到软件包中。
- 实现接口：供应商或SOC制造商根据HIDL接口定义，在/vendor分区中实现具体的HAL。这些实现将成为server端，接受来自client端的调用并返回数据。
- 调用接口：Android框架或其他需要访问硬件的模块作为client端，通过HIDL调用HAL接口。这些调用通过Binder机制进行进程间通信。
五、HIDL的基础语法
HIDL的语法与C++类似，支持嵌套声明但不支持前向声明和预处理指令。HIDL使用Java样式的注释，并提供了一系列标记符和数据类型来定义接口。例如，可以使用@entry和@exit标记符来指定当HAL模块被使用时应最先和最后调用的接口；使用?来指示可选项；使用...来表示可重复的元素等。
六、HIDL与Android架构的关联
HIDL在Android架构中扮演着重要角色。它将Android框架与HAL隔离开来，使得框架可以通过OTA方式独立升级而无需重新编译HAL。这种设计提高了系统的模块化程度，使得不同部分的开发可以并行进行，提高了开发效率。同时，HIDL还支持多种数据传输方式（如共享内存和快速消息队列），提高了系统的性能和响应速度。此外，HIDL还支持直通模式和binder模式两种进程间通信方式，以适应不同的应用场景和需求。
七、总结
HIDL作为Android系统中一个重要的组成部分，通过标准化的方式定义了硬件接口，提高了系统的模块化、可升级性和安全性。它采用Binder机制进行进程间通信，支持多种数据传输方式和通信模式，以满足不同应用场景下的需求。随着Android系统的不断发展和完善，HIDL将继续发挥重要作用，推动Android生态的繁荣和发展。