【Android】IPC（进程间通信）

文章目录

Android中的多进程模式

1、开启多进程模式
2、多进程模式的运行机制

IPC概念介绍

1、Serializable接口
2、Parcelable接口
3、Binder

Android中的IPC方式

1、Bundle
2、使用文件共享
3、使用Messenger
4、使用AIDL（Android 接口定义语言）
5、使用ContentProvider
6、使用Socket

IPC是Inter-process communication的缩写，含义为进程间通信或者跨进程通信

Android中的多进程模式

1、开启多进程模式

在Android中使用多进程只有一种方法，就是给四大组件在AndroidMenifest中指定android:process属性。（有一种非常规的方法：通过JNI在native层中去fock一个新的进程。）如下代码所示：

上述代码创建了三个进程：

进程1：com.ljh.mytodo
进程2：com.ljh.mytodo:remote
进程3：com.ljh.mytodo.remote

”:“的含义是指要在当前的进程名前面附加其包名，而”com.ljh.mytodo.remote“则是完整的进程名，如果不设置则在默认的进程（进程名为包名）中。以”:“开头的进程属于当前应用的私有进程，其他应用不可以和他跑在同一个进程中，而不以”:“开头的进程属于全局进程，其他应用可以通过shareUID方式可以和他跑在同一个进程中。

由于Android系统会给每一个应用分配一个唯一的UID，具有相同UID的应用才能共享数据。（两个应用通过shareUID运行在同一个进程中需要两个应用都有相同的shareUID并且签名相同才行，只有这样，他们才能互相访问对方的私有数据，比如data目录、组件信息等，不管是否运行在同一个进程中。如果运行在同一个进程中，则继续可以共享内存数据）

2、多进程模式的运行机制

由于Android系统会给每个进程都分配一个独立的虚拟机，不同的虚拟机在内存分配上有不同的地址空间。
使用多进程会造成如下问题：

静态成元和单例模式完全失效
线程同步机制完全失效
不在同一块内存中，锁对象或者锁全局类都不能保证线程同步，因为锁的对象不在同一进程中
SharedPreferences的可靠性下降
SharedPreferences不支持两个进程同时读写xml文件来实现，并发读/写可能出现问题
Application会多次创建
在创建新的进程时要分配独立的虚拟机，就是相当于重新启动了应用。

为了解决上述问题，可以通过以下方式实现跨进程通信：通过Intent来传递数据，共享文件和SharedPreferences，基于Binder的Messager和AIDL以及Socket等。

IPC概念介绍

当我们需要使用Intent和Binder传递数据时，就需要将数据对象进行序列化。

1、Serializable接口

Serializable是Java提供的一个序列化接口，是一个空接口，为对象提供标准的序列化和反序列化，在类中有如下标识（serialVersionUID）就可以自动实现默认的序列化：

private static final long serialVersionUID = 11112151313515355L

序列化和反序列化的过程也很简单，只要采用ObjectOutputStream和ObjectInputStream就可以实现：

public class User implements Serialzable{    private static final long serialVersionUID = 11112151313515355L;    public int userId;    ....}//序列化User user = new User(1);ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("cache.txt"));out.writeObject(user);out.close();//反序列化ObjectinputStream in = new ObjectInputStream(new FileinputStream("cache.txt"));User newUser = (User) in.readObject();in.close();

serialVersionUID的工作机制如下：序列化时系统把当前类的serialVersionUID写入序列化的文件中，当反序列化时系统会检测文件中的serialVersionUID，判断是否与当前类的serialVersionUID一致，如果一致则表示序列化的类与当前类的版本相同，这时可以成功反序列化，否则就说明当前类与序列类的相比发生了某些变换，比如成员变量的数量、类型发生了改变，那么就不能正常反序列化。

2、Parcelable接口

使用方法：

public class User implements Parcelable{    public int userId;    public String userName;    public boolean isMale;    public Book book;    public User(int userId, String userName, boolean isMale){        this.userId = userId;        this.userName = userName;        this.isMale = isMale;     }    public int describeContents(){    //返回当前对象的内容描述        return 0;    }        public void writeToParcel(Parcle out, int flags){   //将当前对象写入序列化结构中        out.writeInt(userId);        out.writeString(userName);        out.writeInt(isMale ? 1 : 0);        out.writeParcelable(book, 0);     }    public static final Parcelable.Creator CREATOR = new Parcelable.Creator(){         public User createFromParcel(Parcel in){    //从序列化后的对象中创建原始对象              return new User(in);          }                  public User[] newArray(int size){  //创建指定长度的原始对象数组               return new User[size];             }};private User(Parcle in){   //从序列化后的对象中创建原始对象    userId = in.readInt();    userName = in.readString();    isMale = in.readInt() == 1;    book = in.readParcelable(Thread..currentThread().getContextClass - Loader());}

Serialzable开销大，序列化与反序列化都需要大量的IO操作，而Parcelable使用比较麻烦，但是效率高。

3、Binder

Binder是Android中的一种跨进程通信方式。从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager(ActivityManager、WindowManager等)和相应的ManagerService的桥梁；从Android应用层来说Binder是客户端和服务器进行通信的媒介，当bindService时，服务器会返回一个包含了服务端业务调用Binder对象，通过这个Binder对象，客户端可以获取服务器端提供的服务或者数据（这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务）

在Android开发中，Binder主要是用在service中，包括AIDL和Messenger，其中普通的Service中的Binder不涉及进程间通信，无法设计Binder的核心，而Messenger的底层其实是AIDL。
在Binder的实现类中有如下属性与方法：
1. DESCRIPTOR：binder的唯一表示，一般用当前Binder的类名来表示。
2. asInterface(android.os.IBinder obj)：用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象（这种转换过程是区分进程的，如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的stub对象本身，否则返回的是系统封装后的Stub.proxy对象）
3. asBinder：此方法用于返回当前Binder对象
4. onTransact：这个方法运行在服务端中的Binder线程池中，当客户端发起跨进程请求时，远程调用会通过系统底层封装后交由该方法来处理：服务端通过code可以确定客户端所请求的目标方法是什么，接着从data中取出目标方法所需的参数，然后执行目标方法。当目标方法执行完毕后，就向reply中写入返回值。（如果该方法返回false，那么客户端请求就会失败，因此我们可以利用这个特性来做权限验证。）
上述就是Binder的工作机制，但是有两点需要注意：
1. 当客户端发起远程请求时，由于当前线程会被挂起，直至服务端进程返回数据，所以如果一个远程方法是耗时的，那么就不能在UI线程上发起该远程请求。
2. 由于服务端的binder方法运行在Binder的线程池中，所以Binder方法不管是否消耗都应该给采用同步的方式去实现，因为她已经运行在一个线程中。
【Android】IPC（进程间通信）_第1张图片
按照上述思想，我们也可以手动写一个Binder。

Android中的IPC方式

跨进程通信方式有：
1. 通过Intent中附加extras来传递信息
2. 通过共享文件来共享数据
3. 采用Binder方式来是想跨进程通信
4. 采用ContentProvider
5. 采用socket

1、Bundle

Activity、Service、Receiver都是支持在Intent中传递Bundle数据的，由于Bundle实现了Parcelable接口，因此可以在Bundle中附加我们需要给远程进程的信息并通过Intent在不同的进程中传输。
除了直接传递数据之外，还有一种特殊的使用场景：比如A进程在进行一个计算，计算完成后需要启动B进程的一个组件，并把计算结果传递给B进程，但是这个计算结果并不支持放入到Bundle中，因此无法通过Intent来传输，这时用IPC方法会显得有些复杂，可以考虑使用如下方式：通过Intent启动B进程的一个Service组件（如IntentService）让Service在后台进行计算，计算完毕后再启动B进程中真正要启动的目标组件，由于Service也运行在B进程中，所以目标组件就可以直接获取计算结果，就轻松的解决了跨进程的问题。

2、使用文件共享

共享文件是一个不错的进程间通信方式，两个进程通过读/写同一个文件来交换数据。在Window上，一个文件被加了排斥锁就会导致其他线程无法对其进行访问，而在Android中，并发读/写文件没有任何限制，因此可能会导致数据出现问题。通过文件传递文本信息外，可以通过序列化一个对象到文件系统中，同时在另一个线程中恢复该对象。综上文件共享方式适合于对数据同步要求不高的进程之间进行通信，并且要妥善解决并发读写的问题。

3、使用Messenger

Messenger可以翻译为信使，通过他可以在不同进程中传递Message对象，在message中放入我们需要传递的数据，就可以轻松实现数据的进程间传递。Messenger是一种轻量级的IPC方案，底层实现是AIDL。
因为Messenger是以串行的方式处理客户端发来的消息，因此在服务端中不存在并发执行的情形，不需要考虑进程同步的问题。使用方法如下：
1. 服务端进程
创建一个service来处理客户端的连接请求，同时创建一个Handler并通过它来创建一个Messenger对象，然后在Service的onBind中返回这个Messenger对象底层的Binder即可。
2. 客户端进程
在客户端进程中首先绑定服务端的service，绑定成功后用服务器返回的IBinder对象创建一个Messenger，通过这个Messenger就可以向服务端发送消息了，发消息类型为message对象。如果需要服务端能够回应客户端，就需要创建一个Handler并创建一个新的messenger，并将该messenger对象通过Message的replyTo参数传递给服务端，服务端通过这个replyTo参数就可以回应客户端了。
【Android】IPC（进程间通信）_第2张图片

4、使用AIDL（Android 接口定义语言）

为了解决Messenger中无法处理并发请求和实现跨进程的方法调用，要使用AIDL处理，而不使用Messenger。实现流程：
1. 服务端
服务端首先要创建一个service来监听客户端的连接请求，然后创建一个AIDL文件，将暴露给客户端的接口在这个AIDL文件中声明，最后在Serivce中实现这个AIDL接口即可。
2. 客户端
首先要绑定服务端的Service，绑定成功后，将服务端返回的Binder对象转成AIDL接口所需的类型，接着就可以调用AIDL中的方法。
3. AIDL接口的创建
①创建实体类，实现Parcelable接口，以便序列化和反序列化
②新建AIDL文文件夹，在其创建接口AIDL文件以及实体类的映射文件AIDL文件
③make project，生成Binder的Java文件

AIDL文件支持的数据类型如下：
①基本数据类型（int、long、char、Boolean、double等）
②String和CharSequence
③list：只支持ArrayList，里面每个元素都必须能够被AIDL支持
④Map：只支持HashMap，里面每个元素都必须能被AIDL支持，包括key和value
⑤parcelabel：实现了Parcelable接口的对象（需要显示import）
⑥AIDL：所有的AIDL接口本身就是可以在AIDL文件中使用。
4. 远程服务端Service的实现
5. 客户端的实现

5、使用ContentProvider

ContentProvider主要是以表格的形式来组织数据，并且包含多个表，对于每个表格来说，它们都具有行和列的层次性，行往往对应一条记录，而列对应一条记录中的一个字段，与数据库类似。除了表格的形式，ContentProvider还支持文件数据，比如图片、视频等。

6、使用Socket

Socket分为流式套接字和用户数据报套接字两种，分别对应于网络传输控制层中的TCP和UDP协议。服务端设计：当service启动时，会在线程中建立TCP服务。然后等待客户端的连接请求，当有客户端链接时，就会生成一个心动 socket，通过每次新创建的socket就可以分别和不同的客户端通信了，当客户端断开连接时，服务端就会相应的关闭对应的socket来结束通话线程。