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Android 知识点<6> IPC机制

分类: 文章 • 2024-03-18 22:25:40

1. 背景介绍

1.1 进程 ： 进程是指操作系统的一个执行单元，在Android系统中可以理解为一个应用或者程序

1.2 进程和线程的区别

（1）进程是资源的分配和调度的一个独立单元，而线程是CPU调度的基本单元
（2）同一个进程中可以包括多个线程，并且线程共享整个进程的资源（寄存器、堆栈、上下文），一个进行至少包括一个线程。
（3）进程的创建调用fork或者vfork，而线程的创建调用pthread_create，进程结束后它拥有的所有线程都将销毁，而线程的结束不会影响同个进程中的其他线程的结束
（4）线程是轻两级的进程，它的创建和销毁所需要的时间比进程小很多，所有操作系统中的执行功能都是创建线程去完成的
（5）线程中执行时一般都要进行同步和互斥，因为他们共享同一进程的所有资源
（6）线程有自己的私有属性TCB，线程id，寄存器、硬件上下文，而进程也有自己的私有属性进程控制块PCB，这些私有属性是不被共享的，用来标示一个进程或一个线程的标志


1.3 Android 的多进程

1.3.1 因为Android对单个应用的大小是有控制的，所以可以采用多进程的方式进行避免。

1.3.2 通过android:process 属性，来启动Android的多进程。其中 android：process= ": remote" .":"开头代表是私有进程

1.3.3 不同进程，可以通过ShareUID方式，在同一个进程中运行（ShareUID相同，签名相同，在Manifest文件设置）

1.3.4 多进程运行的缺点：

       1. 静态成员和单例失效

       2. 线程同步机制失效

       3. Sharepreference 失效

       4. Application会多次创建

2. IPC 的一些基本概念

2.1 序列化 - Serializable  接口 

2.1.1 Serializable的一些说明：

  • 对象的序列化处理非常简单，只需对象实现了Serializable 接口即可（该接口仅是一个标记，没有方法）
  • 序列化的对象包括基本数据类型，所有集合类以及其他许多东西，还有Class 对象
  • 对象序列化不仅保存了对象的“全景图”，而且能追踪对象内包含的所有句柄并保存那些对象；接着又能对每个对象内包含的句柄进行追踪
  • 使用transient关键字修饰的的变量，在序列化对象的过程中，该属性不会被序列化。

2.1.2 序列化的步骤：

  • 首先要创建某些OutputStream对象：OutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt")
  • 将其封装到ObjectOutputStream对象内：ObjectOutputStream OutputStream = new ObjectOutputStream(outputStream);
  • 此后只需调用writeObject()即可完成对象的序列化，并将其发送给OutputStream：objectOutputStream.writeObject(Object);
  • 最后不要忘记关闭资源：objectOutputStream.close(), outputStream .close();

2.1.3 反序列化的步骤：

  • 首先要创建某些OutputStream对象：InputStream inputStream= new FileInputStream("output.txt")
  • 将其封装到ObjectInputStream对象内：ObjectInputStream objectInputStream= new ObjectInputStream(inputStream);
  • 此后只需调用writeObject()即可完成对象的反序列化：objectInputStream.readObject();
  • 最后不要忘记关闭资源：objectInputStream.close()，inputStream.close();

2.1.4 serialversionid 的作用，用于反序列化时候的验证，如果相同，则可以进行反序列化，如果不同会报异常


2.2 Android 序列化 - Parcelable

2.2.1  describeContents就是负责文件描述,首先看一下源码的解读

2.2.2   序列化 ： 通过writeToParcel方法实现序列化,writeToParcel返回了Parcel,所以我们可以直接调用Parcel中的write方法,基本的write方法都有,对象和集合比较特殊下面单独讲,基本的数据类型除了boolean其他都有,Boolean可以使用int或byte存储

2.2.3   反序列化 ：反序列化需要定义一个CREATOR的变量,上面也说了具体的做法,这里可以直接复制Android给的例子中的,也可以自己定义一个(名字千万不能改),通过匿名内部类实现Parcelable中的Creator的接口

2.3.4 parcelable 和 serializable 的区别 ：

Parcelable和Serializable都是实现序列化并且都可以用于Intent间传递数据,Serializable是Java的实现方式,可能会频繁的IO操作,所以消耗比较大,但是实现方式简单 Parcelable是Android提供的方式,效率比较高,但是实现起来复杂一些 , 二者的选取规则是:内存序列化上选择Parcelable, 存储到设备或者网络传输上选择Serializable(当然Parcelable也可以但是稍显复杂)

可以序列化的对象 ： 基本数据类型 + 

3. Binder 

3.1  Binder基于Client-Server通信模式，传输过程只需一次拷贝，为发送发添加UID/PID身份，支持实名Binder和匿名Binder，安全性高。

3.2 Binder 通信模型

Binder框架定义了四个角色：Server，Client，ServiceManager（以后简称SMgr）以及Binder驱动。其中Server，Client，SMgr运行于用户空间，驱动运行于内核空间。这四个角色的关系和互联网类似：Server是服务器，Client是客户终端，SMgr是域名服务器（DNS），驱动是路由器。

3.3 Binder 通信流程

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Android 知识点<6> IPC机制

3.4 Binder的两个重要方法，处理binder断开的情况 .linkToDeath ,unlinkToDeath .

声明DeathRecipient ,然后重写binderDied（），处理断开的情况

在客户端bind成功后，给binder 设置死亡代理 ： binder.linkToDeath(mDeathRecipient , 0) . 这样当binder断开的时候我们将收到通知。

也可以使用binder.isBinderAlive 进行判断


-------------------------------分割线，下面进入重点内容  -》 android IPC 的几种方式 ----------------------------

方式1 ： 使用Bundle

android的四大组件都可使用Bundle传递数据，用intent携带过去。  所以如果要实现四大组件间的进程间通信 完全可以使用Bundle来实现 简单方便  。

bundle目前支持的数据格式 ：基本数据类型，String，数组，Arraylist 

对于不支持的类型，可以在后台计算之后进行传输。

方式2 ：使用文件共享

这种方式在单线程读写的时候比较好用 如果有多个线程并发读写的话需要限制线程的同步读写  
另外 SharePreference是个特例  它底层基于xml实现  但是系统对它的读写会基于缓存，也就是说再多进程模式下就变得不那么可靠，有很大几率丢失数据

方式3 ：Messager

使用这个方式可以在不同进程间传递message对象  这是一种轻量级的IPC方案  当传递的对象可以放入message中时  可以考虑用这种方式  但是msg.object最好不要放，因为不一定可以序列化  
使用它的步骤如下：
假设这样一个需求  需要在客户端A发送消息给服务端B接受  然后服务端B再回复给客户端A 

1. 首先是客户端A发送消息给服务端B 所以在客户端A中 声明一个Handler用来接受消息  并创建一个Messenger对象 用Handler作为参数构造  然后onBinder方法返回messenger.getBinder() 即可

public class MyServiceService extends Service {

private class MessageHandler extends Handler{ 

                 //创建的接受消息的handler

@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what){
case 1:
Bundle bundle = msg.getData();
String str = bundle.getString("aaa");
System.out.println("----"+str);
Messenger replyTo = msg.replyTo; //此处往下是用来回复消息给客户端的   
Message replyMsg = Message.obtain(null,2);
Bundle bundle1 = new Bundle();
bundle1.putString("bbb","remote222给主进程回复消息啦");
replyMsg.setData(bundle1);
try {
replyTo.send(replyMsg);
} catch (RemoteException e) {
e.printStackTrace();
}
break;
}
super.handleMessage(msg);
}
}
Messenger messenger = new Messenger(new MessageHandler());
public MyServiceA() {
}
public IBinder onBind(Intent intent) {
return messenger.getBinder();
}
}
2.在客户端A自然是需要发送消息给服务端B的  所以需要在服务绑定完成之后  获取到binder对象  之后用该对象构造一个Messenger对象  然后用messenger发送

消息给服务端即可  代码如下  ：

public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                Messenger messenger = new Messenger(service);
                Message msg = Message.obtain(null,1);
                Bundle bundle = new Bundle();
                bundle.putString("aaa", "主进程给remote22进程发消息啦");
                msg.setData(bundle);
                msg.replyTo = mmessenger; //这行代码用于客户端A接收服务端请求 设置的消息接收者 
                try {
                    messenger.send(msg);
                } catch (RemoteException e) {
                    e.printStackTrace();
                }


            }
3.由于在服务端接收到了客户端的消息还需要回复  所以在服务端代码中获取 msg中的replyTo对象  用这个对象发送消息给 客户端即可 

 在客户端需要创建一个handler和Messenger  将发送的msg.replyTo设置成Messenger对象  就可  

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方式4 ： AIDL

实现方式

在服务端定义aidl文件 自动生成java文件  然后在service中实现这个aidl  在onbind中返回这个对象  
在客户端把服务端的aidl文件完全复制过来  包名必须完全一致   在onServiceConnected方法 中 把  Ibinder对象 用asInterface方法转化成 aidl对象

然后调用方法即可

支持类型：

基本数据类型  ---- int long  char  boolean double 
String       charSequence
List         只支持ArrayList  CopyOnWriteArrayList也可以。。  里面元素也必须被aidl支持
Map          只支持HashMap   ConCurrentHashMap也可以  里面元素也必须支持aidl
Parcelable   所有实现了此接口的对象 
AIDL         所有的AIDL接口   因此 如果需要使用接口 必须使用AIDL接口

为了程序的健壮性  有时候Binder可能意外死亡  这时候需要重连服务  有2种方法：
1.在onServiceDisconnected方法中  重连服务  

2. 给Binder注册DeathRecipient监听  当binder死亡时 我们可以收到回调  这时候我们可以重连远程服务

权限验证 ：
1.我们在onbind中进行校验 用某种方式 如果验证不通过那么就直接返回null 
2.我们可以在服务端的AndroidMiniFest.xml中  设置所需的权限  <permission android:name="aaaaaa" android:protectionLevel="normal"/>
   然后在onbind中 检查是否有这个权限了  如果没有那么直接返回null即可  

  1. int check = checkCallingOrSelfPermission("aaa");  
  2.             if(check== PackageManager.PERMISSION_DENIED){  
  3.                 return null; 
  4.             }  

3. 也可以在onTransact方法进行权限验证  如果验证失败直接返回false  可以采用permission方法验证  还可以用Uid和Pid验证 


方式5 ： ContentProvider 

此方法使用起来也比较简单  底层是对Binder的封装 使之可以实现进程间通信  使用方法如下  
1. 在需要共享数据的应用进程中建立一个ContentProvider类 重写它的CRUD 和getType方法  在这几个方法中调用对本应用进程数据的调用 

  然后在AndroidMinifest.xml文件中声明provider  

 <provider 
android:authorities="com.yangsheng.book"  //这个是用来标识provider的唯一标识  路径uri也是这个
        android:name=".BookProdiver"
android:process=":remote_provider"/>   //此句为了创建多进程  正常不需要使用

 2. 在需要获取共享数据的应用进程中调用getContentResolver().crud方法  即可实现数据的查询 

3.  由于每次ipc操作 都是靠uri来区别 想要获取的数据位置  所以provider在调取数据的时候根据uri并不知道要查询的数据是在哪个位置

 所以我们可以通过 UriMatcher 这个类来给每个uri标上号 根据编号 对应适当的位置 

方式6 ； socket 通信


关于IPC通信方式的对比和选取 ：

最后 总结了这么多IPC通信方式  那我们该如何选择合适的IPC方式呢  针对这几种IPC通信方式分析一下优缺点
1.bundle ：
简单易用  但是只能传输Bundle支持的对象 常用于四大组件间进程间通信 
2.文件共享：
简单易用  但不适合在高并发的情况下 并且读取文件需要时间 不能即时通信   常用于并发程度不高 并且实时性要求不高的情况
3.AIDL ：
功能强大 支持一对多并发通信 支持即时通信   但是使用起来比其他的复杂 需要处理好多线程的同步问题  常用于一对多通信 且有RPC 需求的场合(服务端和客户端通信)
4.Messenger ：
功能一般 支持一对多串行通信 支持实时通信  但是不能很好处理高并发情况 只能传输Bundle支持的类型  常用于低并发的无RPC需求一对多的场合 
5.ContentProvider ：
在数据源访问方面功能强大 支持一对多并发操作 可扩展call方法  可以理解为约束版的AIDL  提供CRUD操作和自定义函数  常用于一对多的数据共享场合
6.Socket ：
功能强大 可以通过网络传输字节流 支持一对多并发操作  但是实现起来比较麻烦 不支持直接的RPC   常用于网络数据交换

总结起来  
当仅仅是跨进程的四大组件间的传递数据时 使用Bundle就可以  简单方便  
当要共享一个应用程序的内部数据的时候  使用ContentProvider实现比较方便  
当并发程度不高  也就是偶尔访问一次那种 进程间通信 用Messenger就可以  
当设计网络数据的共享时  使用socket 
当需求比较复杂  高并发 并且还要求实时通信 而且有RPC需求时  就得使用AIDL了 

文件共享的方法用于一些缓存共享 之类的功能


参考 :

1. 主要根据 Android 开发艺术探索 

2. 参考 http://blog.****.net/u012760183/article/details/51397014

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