本文主要從以下幾個方面來介紹IPC機制
1、什么是IPC
2、Binder機制原理
3、AIDL實現
一、什么是IPC
IPC是Inter-Process-Communication的縮寫，意思是進程間通信或者跨進程通信；
說起進程間通信，我們應該首先來了解一下什么是進程。按照操作系統的描述，線程是CPU調度的最小單元，而進程一般指一個執行單元，在移動設備上指一個程序或應用；一個進程可以包含多個線程；
為什么要用到多進程？
在Android系統中一個應用默認只有一個進程，每個進程都有自己獨立的資源和內存空間，其它進程不能任意訪問當前進程的內存和資源，系統給每個進程分配的內存會有限制。如果一個進程占用內存超過了這個內存限制，就會報OOM的問題，很多涉及到大圖片的頻繁操作或者需要讀取一大段數據在內存中使用時，很容易報OOM的問題，為了徹底地解決應用內存的問題，Android引入了多進程的概念，它允許在同一個應用內，為了分擔主進程的壓力，將占用內存的某些頁面單獨開一個進程，比如Flash、視頻播放頁面，頻繁繪制的頁面等。Android多進程使用很簡單，只需要在AndroidManifest.xml的聲明四大組件的標簽中增加”android:process”屬性即可，process分私有進程和全局進程，以“：”號開頭的屬于私有進程，其他應用組件不可以和他跑在同一個進程中；不以“：”號開頭的屬于全局進程，其他應用可以通過ShareUID的方式和他跑在同一個進程中；
但是多進程模式出現以下問題：
1、靜態成員和單例模式完全失效
2、線程同步機制完全失效
3、SharedPreferences的可靠性下降
4、Application多次創建
因此為了避免這些問題Android中有多種IPC機制，如AIDL，Messenger，Socket，ContentProvider，但是這些機制底層全部都是用了Binder機制來實現的，什么是Binder？要了解Android系統中的IPC我們首先要了解的就是Binder；
二、Binder機制原理
1、Binder機制
Binder是Android系統中的一種IPC進程間通信結構。
Binder的整個設計是C/S結構，客戶端進程通過獲取服務端進程的代理，并通過向這個代理接口方法中讀寫數據來完成進程間的數據通信。
Android之所以選擇Binder，有2個方面的原因。
1是安全，每個進程都會被Android系統分配UID和PID，不像傳統的在數據里加入UID，這就讓那些惡意進程無法直接和其他進程通信，進程間通信的安全性得到提升。
2是高效，像Socket之類的IPC每次數據拷貝都需要2次，而Binder只要1次，在手機這種資源緊張的情況下很重要。
Binder機制原理圖：
1.客戶端獲取服務端的代理對象（proxy）。我們需要明確的是客戶端進程并不能直接操作服務端中的方法，如果要操作服務端中的方法，那么有一個可行的解決方法就是在客戶端建立一個服務端進程的代理對象，這個代理對象具備和服務端進程一樣的功能，要訪問服務端進程中的某個方法，只需要訪問代理對象中對應的方法即可；
2.客戶端通過調用代理對象向服務端發送請求。
3.代理對象將用戶請求通過Binder驅動發送到服務器進程；
4.服務端進程處理客戶端發過來的請求，處理完之后通過Binder驅動返回處理結果給客戶端的服務端代理對象；
5.代理對象將請求結果進一步返回給客戶端進程。
通過以上5個步驟，就完成了一次Binder通信。
2、Binder機制的組成
Binder機制由三部分組成，即：
1.Client;
2.Server;
3.ServiceManager。
三部分組件之間的關系:
1.Client、Server、ServiceManager均在用戶空間中實現，而Binder驅動程序則是在內核空間中實現的；
2.在Binder通信中，Server進程先注冊一些Service到ServiceManager中，ServiceManager負責管理這些Service并向Client提供相關的接口；
3.Client進程要和某一個具體的Service通信，必須先從ServiceManager中獲取該Service的相關信息，Client根據得到的Service信息與Service所在的Server進程建立通信，之后Clent就可以與Service進行交互了；
4.Binder驅動程序提供設備文件/dev/binder與用戶空間進行交互，Client、Server和ServiceManager通過open和ioctl文件操作函數與Binder驅動程序進行通信；
5.Client、Server、ServiceManager三者之間的交互都是基于Binder通信的，所以通過任意兩者這件的關系，都可以解釋Binder的機制。
三、AIDL的實現
在Android中有多種實現IPC的方式，各有各的優缺點，我們拿其中一種最常用方式來更深入的了解一下Android中IPC的實現方式，從而徹底理解Binder機制的工作方式；
我們用一個最簡單的場景：服務端提供計算的方法計算兩個數之和并返回；客戶端調用服務端的方法得出結果并顯示；
首先是服務端：我們首先創建一個AIDL文件，其實就是定義我們的方法接口
// IMyAdd.aidlpackage
test.jiao.com.aidl;
interface IMyAdd {
int add(int first,int second);
}
其中定義了一個兩個數相加的方法接下來我們創建一個Service
package test.jiao.com.aidl;
import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.Binder;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.support.annotation.Nullable;
/**
* date ：2016/12/26
* author ：SuperJiao
* Description
*/
public class MyAddService extends Service {
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return mBinder;
}
private Binder mBinder = new IMyAdd.Stub() {
@Override
public int add(int first, int second) throws RemoteException {
return first + second;
}
};
}
我們在Service中實現了我們定義的AIDL接口，并且服務端在綁定接口的時候將服務端的IBinder對象返回給客戶端；客戶端拿到服務端的IBinder對象就可以調用服務端的方法了；
客戶端實現如下：
和服務端定義一個一模一樣的aidl文件（包名、方法名，參數必須一致）
// IMyAdd.aidlpackage
test.jiao.com.aidl;
interface IMyAdd {
int add(int first,int second);
}
綁定服務端的服務
package test.jiao.com;
import android.app.Activity;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.support.design.widget.FloatingActionButton;
import android.support.design.widget.Snackbar;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.support.v7.widget.Toolbar;
import android.view.View;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.widget.Button;
import android.widget.Toast;
import test.jiao.com.aidl.IMyAdd;
public class MainActivity extends Activity {
private Button bt_aidl_add;
private IMyAdd mIMyAdd;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
start();
}
private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
@Override
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "綁定服務成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
mIMyAdd = IMyAdd.Stub.asInterface(service);
}
@Override
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
}
};
private void start() {
bindService();//綁定服務
bt_aidl_add = (Button) findViewById(R.id.bt_aidl_add);
bt_aidl_add.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
if (mIMyAdd != null) {
try {
int result = mIMyAdd.add(5, 5);
Toast.makeText(MainActivity.this, result + "", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} catch (RemoteException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
Toast.makeText(MainActivity.this, "計算失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
});
}
//綁定服務
private void bindService() {
Intent intent = new Intent();
intent.setAction("com.jiao.myaidl.action.MYADD_SERVICE");
bindService(intent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
}
@Override
protected void onDestroy() {
unbindService(serviceConnection);//解綁服務
super.onDestroy();
}
}
接下來我們來分析一下整個AIDL的執行過程：
1、首先服務端的MyAddService在自己的進程中向Binder驅動申請創建了一個MyAddService的Binder實體；Binder驅動為MyAddService創建了位于內核中的Binder實體節點以及Binder的引用，并將名字和新建的引用打包傳遞給SM（實體沒有傳給SM），通知SM注冊一個MyAddService；
2、SM收到數據包后，從中取出MyAddService名字和引用，填入一張查找表中。在啟動服務的時候，SM就會從這張查找表中查找相應的服務；
3、客戶端Client申請訪問MyAddService，SM就會從請求數據包中獲得MyAddService的名字，在查找表中找到該名字對應的條目，取出Binder的引用打包回復給client。之 后，Client就可以利用MyAddService的引用使用MyAddService的服務了。
