Android艺术探索学习笔记：第2章 IPC机制

作者: Android绝世小菜鸟 | 来源:发表于2017-06-04 23:39 被阅读0次

1.Android IPC简介

IPC为进程间通讯，两个进程之间进行数据交换的过程。
IPC不是Android所独有的，任何一个操作系统都有对应的IPC机制。Windows上通过剪切板、管道、油槽等进行进程间通讯。Linux上通过命名空间、共享内容、信号量等进行进程间通讯。Android中没有完全继承于Linux，有特色的进程间通讯方式是Binder（基于BInder的Messenger和AIDL），还支持Socket。
使用场景：由于某些原因应用自身需要采用多进程模式来实现，或者为了加大一个应用可使用的内存，因为Android对当个应用可使用的最大内存做了限制。

2.Android中的多进程模式

同一个应用，通过给四大组件指定android:process属性，就可以开启多进程模式。
进程名以":"开头的属于当前应用的私有进程，其他应用的组件不可以和他跑在同一个进程里面。而进程名不以":"开头的进程属于全局进程，其他应用通过ShareUID方式可以和它跑在同一个进程中。两个应用可以通过ShareUID跑在同一个进程并且签名相同，他们可以共享data目录、组件信息、共享内存数据。
多进程通讯的问题：
1.静态成员和单例模式完全失效。
2.线程同步机制完全失效。
3.SharedPreferences的可靠性下降
4.Application会多次创建

问题1、2原因是因为进程不同，已经不是同一块内存了；
问题3 是因为SharedPreferences不支持两个进程同时进行读写操作，有一定几率导致数据丢失；
问题4 是当一个组件跑在一个新的进程中，系统会为他创建新的进程同时分配独立的虚拟机，所有这个过程其实就是启动一个应用的过程，，因此相当于系统又把这个应用重新启动了一遍，Application也是新建了。
实现跨进程通讯有很多方式共享文件、SharedPreferences、基于Binder的Messenger和AIDL、Socket等。

3. IPC基础概念介绍

1.Serializable

serialVersionUID是用来辅助序列化和反序列化过程的，原则上序列化后的数据中的serialVersionUID要和当前类的serialVersionUID相同才能正常的序列化,（当类结构改变不能反序列化）。

静态成员变量属于类不属于对象，所以不会参加序列化过程；其次用transient关键字标明的成员变量也不参加序列化过程。

重写如下两个方法可以重写系统默认的序列化和反序列化过程

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out)throws IOException{
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream out)throws IOException,ClassNotFoundException{
}

2.Parcable

Serializable是Java中的序列化接口，需要大量的I/O操作，开销大，Parcable是Android的序列化方式，更适合Android，效率高，（如果涉及到持久化保存，建议使用Serializable，Parcable版本不同，可能会发生变化）。

public class Book implements Parcelable {
 public static final Creator<Book> CREATOR = new Creator<Book>() {
     @Override
     public Book createFromParcel(Parcel in) {
         return new Book(in);
     }
     @Override
     public Book[] newArray(int size) {
         return new Book[size];
     }
 };
 public int code;
 public String name;
 public Book(int code, String name) {
     this.code = code;
     this.name = name;
 }
 private Book(Parcel in) {
     code = in.readInt();
     name = in.readString();
 }
 public int describeContents() {
     return 0;
 }
 @Override
 public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
     dest.writeInt(code);
     dest.writeString(name);
 }
}
      序列化功能由writeToParcel方法来完成，最终通过Parcel中的一系列write方法完成的。  
      反序列化功能由CREATEOR来完成，其内部标明了如何创建序列号对象和诉诸，  
      并通过Parcel的一系列read方法来完成反序列化过程。内容描述功能由describeContents方法来完成  
    ，几乎所有情况都返回0，只有当前对象存在文件描述符时，才返回1。

3.Binder(例子）

AIDL的本质是系统为我们提供了一个实现Binder的工具，仅此而已。
源码分析见书

1.从IPC的角度来说，Binder是Android的一种跨进程的通讯方式；Binder也可以理解为是一种虚拟额物理设备，他的设备驱动是/dev/binder；
2.从Android Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager、等等）和ManagerService的桥梁；
3.从Android应用层来说，Binder是客户端与服务端通讯的媒介。在Android开发中，Binder主要用于Service中，包括AIDL和Messenger，其中普通的Service的Binder不涉及进程间通讯；而Messenger的底层其实就是AIDL。

Binder死亡时重连服务

1.设置死亡代理判断Binder是否死亡

Binder的两个重要方法linkToDeath和unlinkToDeath。通过linkToDeath可以给Binder设置一个死亡代理，当Binder死亡时，我们就会收到通知，然后就可以重新发起连接请求。声明一个DeathRecipient对象，DeathRecipient是一个接口，其内部只有一个方法binderDied，实现这个方法后就可以在Binder死亡的时候收到通知了。

private IBinder.DeathRecipient mDeathRecipient = new IBinder.DeathRecipient(){
@Override
public void binderDied(){
    if(mBookManager == null){
        return;
    }
    mBookManager.asBinder().unlinkToDeath(mDeathRecipient,0);
    mBookManager = null;
    // TODO：接下来重新绑定远程Service
}
}

在客户端绑定远程服务成功后，给Binder设置死亡代理

mService = IBookManager.Stub.asInterface(binder);
binder.linkToDeath(mDeathRecipient,0);

2.在onServiceDisconnected重连远程服务

区别：binderDied是在客户端的Binder线程中回调，不能访问UI，而onServiceDisconnected可以访问UI。

源码示例
方法介绍：

1.DESCRIPTOR: Binder的唯一标识，一般用当前Binder的类名表示。
2.asInterface(android.os.IBinder obj): 将服务端的Binder对象转换成客户端所需要的AIDL接口类型的对象；  
  如果客户端和服务端位于相同进程，那么此方法返回的就是服务端Stub对象本身，否则返回系统封装后的Stub.proxy对象。
3.asBinder :用于返回当前的Binder对象
4.onTransact 运行在服务端的Binder线程池中，当客户端发起跨进程通讯时，远程请求会通过系统底层封装交由此方法处理。
    public Boolean onTransact(int code,Parcelable data,Parcelable reply,int flags)
服务端通过code确认客户端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（如果有），然后执行目标方法。  
当目标方法执行完后，向reply中写入返回值（如果有）。如果方法返回值为false，那么服务端的请求会失败，利用这个特性我们可以来做权限验证。

4.Android中的IPC方式

1.使用Bundle：

由于Bundle实现了Parcelable接口，所以可以方便的在不同进程中传输；Activity、Service和Receiver都支持在Intent中传递Bundle数据。

2.使用文件共享：

两个进程通过读/写一个文件来交换数据；适合对数据同步要求性不高的场景；并要避免并发写这种场景或者处理好线程同步问题。SharedPreferences是个特例，虽然也是文件的一种，但系统在内存中有一份SharedPreferences文件的缓存，因此在多线程模式下，系统对他的读/写就变得不可靠，高并发读写SharedPreferences有一定几率会丢失数据，因此不建议在多进程通讯时采用SharedPreferences。

3.使用Messenger代码示例

Messenger是轻量级的IPC方案，底层实现是AIDL，他对AIDL进行了封装，Messenger 服务端是以串行的方式来处理客户端的请求的，不存在并发执行的情形。
缺憾：无法并发，只适合传递消息，无法跨进程调用方法

4.使用AIDL[代码示例]

1.AIDL注意

Messenger也是AIDL，系统做了封装。

服务端首先创建一个Service用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AIDL文件中声明，最后在Service中实现这个AIDL接口即可。客户端首先绑定服务端的Service，绑定成功后，将服务端返回的Binder对象转化成AIDL接口所属的类型，调用相对应的AIDL中的方法。

注意：

1.AIDL支持的数据类型：
     - 基本数据类型；
     -  String、CharSequence；
     - List 只支持ArrayList,里面的元素必须都能被AIDL所支持；
     - Map 只支持HashMap，里面的元素（key和value）必须都能被AIDL所支持；
     -  Parcelable 所有实现了Parcelable接口的对象；
     - AIDL 所有AIDL接口本身也可以在AIDL文件中使用。
2.自定义的Parcelable对象和AIDL对象必须显示的import进来（即使在同一个包）。
3.除了基本数据类型，需要用inout表示输入输出型参数。
4.为了方便AIDL开发，建议把所有和AIDL相关的类和文件都放在同一个包中，好处在于，当客户端是另一个应用的时候，我们可以直接把整个包复制到客户端工程中去。
5.RemoteCallbackList是系统专门提供用于删除跨进程listener的接口，RemoteCallbackList是泛型，支持管理任意的AIDL接口，因为所有AIDL接口都继承自android.os.IInterface接口。
6.需注意AIDL客户端发起RPC过程的时候，客户端的线程会挂起，如果是UI线程发起的RPC过程，如果服务端处理事件过长，就会导致ANR。

2.设置远程服务权限

方法1：在onBind中验证

①.在Manifest声明权限 
  <permission
        android:name="com.ryg.chapter_2.permission.ACCESS_BOOK_SERVICE"
        android:protectionLevel="normal" />
②.在Service中的onBind中验证
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        int check = checkCallingOrSelfPermission("com.ryg.chapter_2.permission.ACCESS_BOOK_SERVICE");
        Log.d(TAG, "onbind check=" + check);
        if (check == PackageManager.PERMISSION_DENIED) {
            return null;
        }
        return mBinder;
    }
③.在Manifest注册权限
<uses-permission android:name="com.ryg.chapter_2.permission.ACCESS_BOOK_SERVICE" />

方法2：在服务端的onTransact方法中进行权限验证

public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
                throws RemoteException {
            int check = checkCallingOrSelfPermission("com.ryg.chapter_2.permission.ACCESS_BOOK_SERVICE");
            Log.d(TAG, "check=" + check);
            if (check == PackageManager.PERMISSION_DENIED) {
                return false;
            }

            String packageName = null;
            String[] packages = getPackageManager().getPackagesForUid(
                    getCallingUid());
            if (packages != null && packages.length > 0) {
                packageName = packages[0];
            }
            Log.d(TAG, "onTransact: " + packageName);
            if (!packageName.startsWith("com.ryg")) {
                return false;
            }

            return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }

3.AIDl接口实现观察者模式

BookManagerService
BookManagerActivity

4.RemoteCallbackList删除跨进程listener

①.使用RemoteCallbackList代替CopyOnWriteArrayList

private RemoteCallbackList<IOnNewBookArrivedListener> mListenerList =  
    new RemoteCallbackList<IOnNewBookArrivedListener>();

②.获取监听器对象

 final int N = mListenerList.beginBroadcast();
 mListenerList.finishBroadcast();//需要配套使用，哪怕是只获取一个

5.注意：

服务端本身可以做异步操作，客户端当访问耗时操作时，需要开启子线程
同理，当服务端调用客户端的listener中的方法时，被调用的方法也运行在Binder线程池中，同样，需开启子线程

Android艺术探索学习笔记：第2章 IPC机制

1.Android IPC简介

2.Android中的多进程模式

3. IPC基础概念介绍

1.Serializable

2.Parcable

3.Binder(例子）

Binder死亡时重连服务

2.在onServiceDisconnected重连远程服务

4.Android中的IPC方式

1.使用Bundle：

2.使用文件共享：

3.使用Messenger代码示例

4.使用AIDL[代码示例]

1.AIDL注意

2.设置远程服务权限

3.AIDl接口实现观察者模式

4.RemoteCallbackList删除跨进程listener

5.注意：

5.使用ContentProvider

6.使用Socket

7.使用Binder连接池

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