Android開發(fā)高級(jí)進(jìn)階——多進(jìn)程間通信

如果一個(gè)進(jìn)程占用內(nèi)存超過了這個(gè)內(nèi)存限制，就會(huì)報(bào)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(shù)據(jù)在內(nèi)存中使用時(shí)，很容易報(bào)OOM的問題。為了徹底地解決應(yīng)用內(nèi)存的問題，Android引入了多進(jìn)程的概念，它允許在同一個(gè)應(yīng)用內(nèi)，為了分擔(dān)主進(jìn)程的壓力，將占用內(nèi)存的某些頁(yè)面單獨(dú)開一個(gè)進(jìn)程，比如Flash、視頻播放頁(yè)面，頻繁繪制的頁(yè)面等。

一. 什么是多進(jìn)程？

多進(jìn)程就是多個(gè)進(jìn)程的意思，那么什么是進(jìn)程呢？

當(dāng)一個(gè)應(yīng)用在開始運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為它創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，一個(gè)應(yīng)用默認(rèn)只有一個(gè)進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程（主進(jìn)程）的名稱就是應(yīng)用的包名。

進(jìn)程的特點(diǎn)：

  • 進(jìn)程是系統(tǒng)資源和分配的基本單位，而線程是調(diào)度的基本單位。
  • 每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的資源和內(nèi)存空間
  • 其它進(jìn)程不能任意訪問當(dāng)前進(jìn)程的內(nèi)存和資源
  • 系統(tǒng)給每個(gè)進(jìn)程分配的內(nèi)存會(huì)有限制

根據(jù)上邊的引言和進(jìn)程的特點(diǎn)可以看出，使用多進(jìn)程的場(chǎng)景為：需要使apk所使用的內(nèi)存限制擴(kuò)大。

二. 進(jìn)程的等級(jí)

按優(yōu)先級(jí)可以分為五類，優(yōu)先級(jí)從高到低排列：

Android進(jìn)程分類
  1. 前臺(tái)進(jìn)程：該進(jìn)程包含正在與用戶進(jìn)行交互的界面組件，比如一個(gè)Activity。在接收關(guān)鍵生命周期方法時(shí)會(huì)讓一個(gè)進(jìn)程臨時(shí)提升為前臺(tái)進(jìn)程，包括任何服務(wù)的生命周期方法onCreate()和onDestroy()和任何廣播接收器onReceive()方法。這樣做確保了這些組件的操作是有效的原子操作，每個(gè)組件都能執(zhí)行完成而不被殺掉。
  2. 可見進(jìn)程：該進(jìn)程中的組件雖然沒有和用戶交互，但是仍然可以被看到。activity可見的時(shí)候不一定在前臺(tái)。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是前臺(tái)的 activity 使用對(duì)話框啟動(dòng)了一個(gè)新的 activity 或者一個(gè)透明 activity 。另一個(gè)例子是當(dāng)調(diào)用運(yùn)行時(shí)權(quán)限對(duì)話框時(shí)（事實(shí)上它就是一個(gè) activity！）。
  3. 服務(wù)進(jìn)程：該進(jìn)程包含在執(zhí)行后臺(tái)操作的服務(wù)組件，比如播放音樂的Service。對(duì)于許多在后臺(tái)做處理（如加載數(shù)據(jù)）而沒有立即成為前臺(tái)服務(wù)的應(yīng)用都屬于這種情況。
    請(qǐng)?zhí)貏e注意從onStartCommand()返回的常量，如果服務(wù)由于內(nèi)存壓力被殺掉，它表示控制什么發(fā)生什么：
    START_STICKY表示希望系統(tǒng)可用的時(shí)候自動(dòng)重啟服務(wù)，但不關(guān)心是否能獲得最后一次的 Intent （例如，可以重建自己的狀態(tài)或者控制自己的 start/stop 生命周期）。
    START_REDELIVER_INTENT是為那些在被殺死之后重啟時(shí)重新獲得 Intent 的服務(wù)的，直到用傳遞給 onStartCommand() 方法的 startId 參數(shù)調(diào)用stopSelf()為止。這里會(huì)使用 Intent 和 startId 作為隊(duì)列完成工作。
    START_NOT_STICKY用于那些殺掉也沒關(guān)系的服務(wù)。這適合那些管理周期性任務(wù)的服務(wù)，它們只是等待下一個(gè)時(shí)間窗口工作。
  4. 后臺(tái)進(jìn)程：該進(jìn)程包含的組件沒有與用戶交互，用戶也看不到 Service。在一般操作場(chǎng)景下，設(shè)備上的許多內(nèi)存就是用在這上面的，使可以重新回到之前打開過的某個(gè) activity 。
  5. 空進(jìn)程：沒有任何界面組件、服務(wù)組件，或觸發(fā)器組件，只是出于緩存的目的而被保留（為了更加有效地使用內(nèi)存而不是完全釋放掉），只要 Android 需要可以隨時(shí)殺掉它們。

三. 多進(jìn)程的創(chuàng)建

Android多進(jìn)程創(chuàng)建很簡(jiǎn)單，只需要在AndroidManifest.xml的聲明四大組件的標(biāo)簽中增加”android:process”屬性即可。命名之后，就成了一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程。

process分私有進(jìn)程和全局進(jìn)程：

  • 私有進(jìn)程的名稱前面有冒號(hào)，例如：
<service android:name=".MusicService"   
           android:process=":musicservice"/>
  • 全局進(jìn)程的名稱前面沒有冒號(hào)，例如：
<service android:name=".MusicService"   
           android:process="com.trampcr.musicdemo.service"/>

為了節(jié)省系統(tǒng)內(nèi)存，在退出該Activity的時(shí)候可以將其殺掉（如果沒有人為殺掉該進(jìn)程，在程序完全退出時(shí)該進(jìn)程會(huì)被系統(tǒng)殺掉）。

多進(jìn)程被創(chuàng)建好了，應(yīng)用運(yùn)行時(shí)就會(huì)對(duì)進(jìn)程進(jìn)行初始化，如果一個(gè)application中有多個(gè)進(jìn)程，在進(jìn)行全局初始化時(shí)，多進(jìn)程會(huì)被初始化多次。

解決辦法：判斷當(dāng)前進(jìn)程，然后做相應(yīng)的初始化操作。

四. 多進(jìn)程間的通信IPC

IPC：InterProcess Communication，即進(jìn)程間通信。

我們知道，同一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程是共享該進(jìn)程的所有資源，但多個(gè)進(jìn)程間內(nèi)存是不可見的，也就是說多個(gè)進(jìn)程間內(nèi)存是不共享的。那么進(jìn)程間是如何進(jìn)行通信的呢？

Android中提供了三種方法：

  • 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
  • AIDL（Android Interface Definition Language，Android接口定義語言）：大部分應(yīng)用程序不應(yīng)該使用AIDL去創(chuàng)建一個(gè)綁定服務(wù)，因?yàn)樗枰嗑€程能力，并可能導(dǎo)致一個(gè)更復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)。
  • Messenger：利用Handler實(shí)現(xiàn)。（適用于多進(jìn)程、單線程，不需要考慮線程安全），其底層基于AIDL。

使用Messenger

如需讓服務(wù)與遠(yuǎn)程進(jìn)程通信，則可使用Messenger為服務(wù)提供接口。
定義一個(gè)MessengerService繼承自Service，并在AndroidManifest.xml中聲明并給一個(gè)進(jìn)程名，使該服務(wù)成為一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程。代碼如下：

MessengerService.java

public class MessengerService extends Service{

    class IncomingHandler extends Handler{
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            switch (msg.what){
                case 0:
                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "hello, trampcr", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    break;
            }
        }
    }

    Messenger mMessenger = new Messenger(new IncomingHandler());

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        Toast.makeText(getApplicationContext(), "binding", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        return mMessenger.getBinder();
    }
}

AndroidManifest.xml文件的配置如下：

<service android:name=".MessengerService"  
         android:process="com.trampcr.messenger.service"/>

MessengerActivity.java

public class MessengerActivity extends Activity{

    private boolean mBound;
    private Messenger mMessenger;
    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mMessenger = new Messenger(service);
            mBound = true;
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            mMessenger = null;
            mBound = false;
        }
    };

    public void sayHello(View v){
        if(!mBound){
            return;
        }
        Message msg = Message.obtain(null, 0 , 0, 0);
        try {
            mMessenger.send(msg);
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        Intent intent = new Intent(MessengerActivity.this, MessengerService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        if(mBound){
            unbindService(mServiceConnection);
            mBound = false;
        }
    }
}

通過以上代碼，可以看到Messenger的使用方法：

  1. 服務(wù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)Handler，由其接收來自客戶端的每個(gè)調(diào)用的回調(diào)。
  2. Handler用于創(chuàng)建Messenger對(duì)象（對(duì)Handler的引用）。
  3. Messenger創(chuàng)建一個(gè)IBinder，服務(wù)通過onBind()使其返回客戶端。
  4. 客戶端使用IBinder將Messenger（引用服務(wù)的Handler）實(shí)例化，然后使用后者將Message對(duì)象發(fā)送給服務(wù)。
  5. 服務(wù)在其Handler中（具體地講，是在handleMessage()方法中）接收每個(gè)Message。

這樣，客戶端并沒有調(diào)用服務(wù)的“方法”。而客戶端傳遞的“消息”（Message對(duì)象）是服務(wù)在其Handler中接收的。

以上代碼實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，剛打開會(huì)彈出一個(gè)binding，binding表示打開應(yīng)用Activity就通過Messenger連接了一個(gè)服務(wù)進(jìn)程，然后點(diǎn)擊say hello會(huì)彈出hello,trampcr，這表示了Activity通過Messenger將Message發(fā)送給了服務(wù)進(jìn)程。如下圖：

MessengerService進(jìn)程與MessengerActivity之間的通信

使用AIDL

AIDL是一種接口描述語言，通常用于進(jìn)程間通信。

使用AIDL的步驟：

  1. 創(chuàng)建AIDL，在main下新建一個(gè)文件夾aidl，然后在aidl下新建AIDL文件，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為該文件創(chuàng)建一個(gè)包名。
    aidl文件中會(huì)有一個(gè)默認(rèn)的basicType方法，我們?yōu)樗黾右粋€(gè)getName方法。代碼如下：
interface IMyAidlInterface {
    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);

    String getName(String nickName);
}

以上是我們自己創(chuàng)建的aidl文件，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)生成aidl代碼，所在位置為：build/generated/source/aidl下debug和release，但是此時(shí)debug下沒有任何東西，可以rebuild或運(yùn)行一下程序，再次打開debug，發(fā)現(xiàn)生成了一個(gè)包和一個(gè)aidl文件。

  1. 在java下新建一個(gè)類AIDLService繼承自Service。代碼如下：
public class AIDLService extends Service {

    IMyAidlInterface.Stub mStub = new IMyAidlInterface.Stub() {
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {

        }

        @Override
        public String getName(String nickName) throws RemoteException {
            return "aidl " + nickName;
        }
    };

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mStub;
    }
}
  1. 在AndroidManifest.xml中注冊(cè)，并給一個(gè)進(jìn)程名，是該服務(wù)成為一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程。
<service android:name=".AIDLService"   
            android:process="com.aidl.test.service"/>
  1. 在MainActivity中進(jìn)行與AIDLService之間的進(jìn)程間通信。代碼如下：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button mBtnAidl;
    private IMyAidlInterface mIMyAidlInterface;

    ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            mIMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(service);
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {

        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnAidl = (Button) findViewById(R.id.btn_aidl);

        bindService(new Intent(MainActivity.this, AIDLService.class), mServiceConnection, BIND_AUTO_CREATE);

        mBtnAidl.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                if(mIMyAidlInterface != null){
                    try {
                        String name = mIMyAidlInterface.getName("I'm nick");
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "name = " + name, Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    } catch (RemoteException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }
}

在Activity中利用bindService與AIDLService進(jìn)行連接，通過IMyAidlInterface實(shí)例與AIDLService進(jìn)程進(jìn)行通信，如下圖所示：

AIDLService進(jìn)程與MainActivity之間的通信.gif

五.序列化插件

Parcelable code generate：自動(dòng)生成實(shí)現(xiàn)了Parcelable接口的對(duì)象。

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