Android開發藝術探索-IPC機制

什么是IPC

Inter-Process Comminication 進程間通信

各平臺進程間如何通信

  • Windows
    剪切板、管道和油槽
  • Linux
    命名管道、共享內容和信號量
  • Android
    基于Linux，常用Binder和Socket

Android應用如何開啟多進程

  • 通過給四大組件指定android:process
  • 通過JNI在native層fork一個新的進程 不推薦

指定android:processs

  • 系統將為每個進程名生成一個進程，進程名相同將運行在同一進程中
樣式 實際進程名
:remote ${packageName}:remote
com.a.b.remote com.a.b.remote

同程序多進程的危害

情況 原因
靜態成員和單例失效 在不同的虛擬機中
線程同步機制完全失效 鎖無法保證同步，因為在不同的虛擬機中
線程同步機制完全失效 鎖無法保證同步，因為在不同的虛擬機中
SharedPreferences數據丟失 多個進程對同一個文件進行讀寫引起
Application多次創建 每個虛擬機都會創建一次3

對象序列化

  • Serializable : 常用于存儲和網絡通信
  • Parcelable ： 常用于內存通信，由于在內存中序列化，效率更高
  • Bundle

ipc方式的優缺點和適用場景

名稱 優點 缺點 設用場景
Bundle 簡單易用 只能傳輸Bundle支持的數據類型 四大組件間的進程通信
文件共享 簡單易用 不適合高并發的情況，并且無法做到進程間的即時通訊 無并發訪問情況下，交換簡單的數據實時性不高的情況
AIDL 功能強大,支持一對多并發通信，支持實時通訊 需要處理好線程同步 一對多通信且有Rpc需求
Messager 支持一對多串行通信，支持實時通訊 不能很好處理高并發情況，不支持Rpc，數據通過Message進行傳輸，因此只能傳輸Bundle支持的數據類型 低并發的一對多即時通信,無Rpc需求，或者無需返回結果的Rpc需求
ContentProvider 在數據源訪問方面功能強大,支持一對多并發數據共享，可通過call方法擴展其他操作 主要提供數據源的Crud 一對多的進程間數據共享
Socket 功能強大,可以通過網絡傳輸字節流，支持一對多并發實時通訊 實現細節有點繁瑣，不支持直接的Rpc 網絡數據交換

Binder各角度理解

  • IPC 是一種跨進程通信方式，也可理解為虛擬的物理設備/dev/binder
  • Android Framework 是ServiceManager連接各種Mangager的橋梁
  • 應用層 是客戶端和服務端進行通信的媒介AIDL

AIDL使用解析

文件共享

  • 適合在數據同步要求不高的進程之間進行通信
  • SharedPreference也是文件共享，但由于Android對他有一層內存緩存，所以多進程操作很容易丟失數據。

使用Messenger

  • 是輕量級IPC方案，頂層使用AIDL實現
  • 串行(Handler)處理請求，大量并發請求狀況不適用
public class MessengerService extends Service {
    private static class MessengerHandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            //  回數據
            switch (msg.what) {
                case 0:
                    System.out.println(msg.getData().getString("request"));
                    Messenger client = msg.replyTo;
                    Message replyMsg = Message.obtain(null, 1);
                    Bundle data = new Bundle();
                    data.putString("result", "i've received you request");
                    replyMsg.setData(data);
                    try {
                        client.send(replyMsg);
                        break;
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                default:
                    super.handleMessage(msg);
            }
        }
    }

    private final Messenger mMessenger = new Messenger(new MessengerHandler());

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mMessenger.getBinder();
    }
}

<service android:name=".MessengerService"
  android:process=":remote"/>

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private Messenger mMessenger;

    private Messenger mGetReplyMessenger = new Messenger(new ClientMsgHandler());

    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            //  發數據
            mMessenger = new Messenger(service);
            Message msg = Message.obtain(null, 0);
            Bundle data = new Bundle();
            data.putString("request", "i'm client, send a msg");
            msg.setData(data);
            msg.replyTo = mGetReplyMessenger;
            try {
                mMessenger.send(msg);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        }
    };

    static class ClientMsgHandler extends Handler {
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case 1:
                    Bundle data = msg.getData();
                    System.out.println(data.getString("result"));
                    break;
                default:
                    super.handleMessage(msg);
            }
        }
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Intent intent = new Intent(MainActivity.this, MessengerService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        unbindService(mServiceConnection);
        super.onDestroy();
    }
}

AIDL跨進程回調

  • 封裝一個集合存儲回調

  • 由于跨進程對象會經過序列化和反序列化（普通集合移除時傳入對象和集合中對象不同），所以需要使用RemoteCallbackList來避免回調對象移除失敗

  • RemoteCallbackList : 內部有個ArrayMap結構專門用來保存AIDL回調，這個Map的key是Ibinder類型，value是CallBack類型。其中CallBack中封裝了真正的Listener遠程對象

  • 服務端

// IOnChangeListener.aidl  回調接口
package com.rtfsc.passwordinputview;
interface IOnChangeListener {
    void onChange(String aString);
}

// IMyAidlInterface.aidl 遠程服務接口
package com.rtfsc.passwordinputview;
import com.rtfsc.passwordinputview.IOnChangeListener;
interface IMyAidlInterface {
    void doSomething(String str);
    void registerListener(IOnChangeListener listener);
    void unregisterListener(IOnChangeListener listener);
}

// AidlService.java 遠程服務Service
public class AidlService extends Service {
    private RemoteCallbackList<IOnChangeListener> mCallbackList = new RemoteCallbackList<>();

    private Binder mBinder = new IMyAidlInterface.Stub() {

        @Override
        public void doSomething(String str) throws RemoteException {
            System.out.println("AidlService.doSomething@" + str);
        }

        @Override
        public void registerListener(IOnChangeListener listener) throws RemoteException {
            listener.onChange("call back register");
            System.out.println("AidlService.registerListener@" + mCallbackList.register(listener));

        }

        @Override
        public void unregisterListener(IOnChangeListener listener) throws RemoteException {
            listener.onChange("call back unregister");
            System.out.println("AidlService.unregisterListener@" + mCallbackList.unregister(listener));
        }
    };

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mBinder;
    }
}

// AndroidManifest.xml
<service    
  android:name=".AidlService"    
  android:process=":remote"/>
  • 客戶端
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    IMyAidlInterface iMyAidlInterface;
    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            iMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(service);
            try {
                iMyAidlInterface.registerListener(mListener);
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

    private IOnChangeListener mListener = new IOnChangeListener.Stub() {
        @Override
        public void onChange(String aString) throws RemoteException {
            System.out.println(aString);
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Intent intent = new Intent(MainActivity.this, AidlService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        try {
            if (iMyAidlInterface != null) {
                iMyAidlInterface.unregisterListener(mListener);
            }
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        unbindService(mServiceConnection);
        super.onDestroy();
    }
}
  • Log
07-28 18:04:24.017 6844-6844/com.rtfsc.passwordinputview I/System.out: call back register
07-28 18:04:24.017 6873-6890/com.rtfsc.passwordinputview:remote I/System.out: AidlService.registerListener@true
07-28 18:04:29.027 6844-6844/com.rtfsc.passwordinputview I/System.out: call back unregister
07-28 18:04:29.027 6873-6890/com.rtfsc.passwordinputview:remote I/System.out: AidlService.unregisterListener@true
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