• 是否了解Linux常用的跨进程通信方式
  android很多底层实现，
  都依赖于Linux的操作系统调用；
• 是否研究过Android Framework并了解一些实现原理
• 是否了解Framework各组件之间的通信原理
  很多组件基本都是要跨进程的，
  跨进程通讯并不全是用Binder机制；

主要关注三个层面

• 列举用到哪些IPC方式
• 各个IPC方式的特点
• Framework中是怎么用到的

Android中主要用到的Linux IPC方式

• 管道
• Socket
• 共享内存
• 信号

管道通信

• 半双工的，单向的
  管道的描述符数据只能往一个方向流，要么读要么写，
  如果需要既能读又能写，则需要给管道有两个描述符；
  不过Linux给了我们一个APIpipe(fds)，
  这个API可以生成一对描述符，
  一个用来写一个用来读；

• 一般无名管道是在父子进程之间使用的；
  有名管道只要两个进程都知道这个管道的名字就可以通信了；

看一个例子

• 通过pipe调用，生成管道的一对描述符；
  fd[1]是用来写的； fd[0]是用来读的；
  通过fork()调用创建一个子进程；
  子进程会继承这对描述符；

• 现在我们要父进程往子进程里面写东西，
  首先，把子进程写描述符关闭，把子进程写描述符关闭；
  接着，父进程往写描述符里边写一个字符串；
  然后，子进程就可以从读描述符里边把这个字符串给读出来；
  

  

if(pid == 0){
    
    close(fd[1]);//把子进程写描述符关闭
    //子进程就可以从读描述符里边把这个字符串给读出来
    read(fd[0], buf, SIZE);


}else if(pid > 0){

    close(fd[0]);//把子进程写描述符关闭
    write(fd[1], "Hello", 5);//父进程往写描述符里边写一个字符串

}

概念图如下，
我们可以看到数据流的方向是
父进程写描述符fd[1]--管道--子进程读描述符fd[0]，
即，我们刚刚所说的半双工设计：

Framework中哪儿用到了管道

• Android 4.4中的MQ机制中的重要元素Looper，用到了管道
  （更高的版本如Android 6.0用的就不是管道了）：
• 代码大概实现：
  前四行是为管道配置一对读写描述符；
  后半部分是注册一个监听事件，
  监听读描述符的读事件，即eventItem.data.fd = mWakeReadPipeFd;
  这个时候如果有另一个线程拿到写描述符并往里面写东西的话，
  读端就能收到通知了；

相关阅读

• epoll机制
• epoll函数

epoll机制有一套函数，共三个，如下

创建epoll句柄：
1. int epfd =epoll_create(intsize);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。

2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
将被监听的描述符（对应例程中mWakeReadPipeFd）
添加到epoll句柄（对应例程中mEpollFd）
或从epool句柄中删除或者对监听事件进行修改
（添加、删除和修改通过op位参数进行控制）

3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)
注意最后一句话，
该函数返回需要处理的事件数目，即几个事件被触发了，
第二个参数events列表用来接收存入触发的事件；

接着看epoll是怎么监听读端事件的

• 通过epoll_wait得到触发的事件列表及其数量；

• for循环中遍历触发事件列表，
  遍历到事件的fd是刚刚设置的读描述符的（mWakeReadPipeFd），
  及其事件是刚刚设定的读事件的（EPOLLIN），
  则调用awoken()，把管道中的东西读出来，
  管道满了就写不进去了，所以二话不说先读出来;

• 不管管道里面写了什么东西，
  只要写了东西，这个线程
  就能被唤醒，就能去处理消息；

• 当别的线程 要往这个Looper线程里面写东西的时候，
  

  就通过wake()函数往管道里边写东西：

小结

管道使用起来还是比较方便的，
它可以跟epoll相结合监听读写事件；

管道在进程自身中可以用，
跨进程也可以用；

在数据量不怎么大的跨进程通信的时候还是比较有用的；

Socket通信

• 这里说的不是网络上的socket，而是本地的；
• 全双工，既可读又可写；
• 可以用在两个无亲缘关系的进程之间的通信
• socket在创建的时候需要指定一个路径，
  只要把路径公开给别的进程，
  别的进程就可以过来通信；

Framework中哪里用到

• 在Zygote模块，
  

  通过socket接收请求，然后启动应用进程；
• main函数是Zygote的logo函数，
  registerZygoteSocket()创建了一个本地的Socket，
  socketName通过argv接收Socket的名字，
  接着进入runSelectLoop()，一个循环，
  检测这个socket有没有新过来的连接或者是数据；

我们看runSelectLoop()：

• 这里是一个循环，其中，
  poll()用来监测有没有我们关注的事件发生，
  如果有的话，可能会有两种情况，
  第一种，是可能会有新的连接；
  第二种，就是有新的数据发过来，
  这时候可以调用runOnce()来处理数据（先从Socket中把参数读出来，
  根据参数去执行响应的指令，主要是创建应用进程，
  应用进程启动之后，通过Socket把pid写给对方）
  
  所以我们可以看到Socket其实很方便，
  它即可以读又可以写；

共享内存

• 很快，不需要多次拷贝；
  拿到一个文件描述符（文件引用句柄），即把它映射到两个进程的内存空间，
  这样，一个进程往里边写，另一个进程就能读到，运行速度非常快；
  
  相对的，管道和Socket传输的数据量都不能太大，
  如果太大的话性能会很糟，因为里边涉及到至少两次拷贝；

• 进程之间不用存在亲缘关系；
  只需要能拿到文件描述符就好了；
  文件描述符可以跨进程传递；

Android中哪里用到

• Android中涉及到进程之间大数据量传输的主要就是图像相关的传输；
• 这里主要以MemoryFile为例，
  这是Android的一个工具类，
  封装了内存共享机制Ashmem，也就是匿名共享内存；

MemoryFile是android在最开始就引入的一套框架，其内部实际上是封装了android特有的内存共享机制Ashmem匿名共享内存，简单来说，Ashmem在Android内核中是被注册成一个特殊的字符设备，Ashmem驱动通过在内核的一个自定义slab缓冲区中初始化一段内存区域，然后通过mmap把申请的内存映射到用户的进程空间中（通过tmpfs），这样子就可以在用户进程中使用这里申请的内存了。

参考文章

• MemoryFile的实现，
  首先是调用native_open方法，
  这个方法在native层其实是
  

  通过下面这个方法首先创建了一块匿名共享内存： native_open方法会返回一个描述符（句柄）；

• 接下来调用native_mmap函数，
  

  这个函数在native层调用下面这个方法 把描述符mFD映射到当前进程的内存空间，
  

  内存空间的地址则返回过来，即例程中的mAddress；

• 下面是MemoryFile的读和写

• 读函数就是把数据从共享内存 读到应用层的buff中，
  SetByteArrayRegion()就是把native的buff数据拷到java数据流的；

• 写函数则与读函数相反，
  就是把数据从 应用层的buff拷到共享内存中
  GetByteArrayRegion()就是把java数据流中的数据拷到native的buff的；

信号

• 单向的，只负责发出去，不接受回复的，
  怎么处理，处理没有，处理结果怎么样都不管，是别人的事
• 只能带个信号，不能带别的参数
• 知道进程pid就能发信号，
  可以一次给一群进程发信号
• 必须是root权限才能发信号，
  或者本进程跟另一进程的Userid相同，
  本进程才能发信号；

Android中哪里用到

例1

• 有时候要kill应用进程，
  就会调用Proces的killProces函数，
  这个函数中其实就是给进程发送了一个SIGNAL_KILL信号，
  pid参数位就是要杀掉的进程pid；
  当然不是想杀就能杀，同样这里是有权限控制的，
  比如说本进程跟另一进程的Userid相同，
  本进程才能发信号，杀掉另一个进程；

《开发艺术探索》中有一段类似的描述

• 虽然我们的应用进程都是从Zygote那fork出来的，
  UID都是默认和Zygote相同的，
  但是进程启动之后，
  就会马上重新设置自己的UID的，
  所以基于任意进程是不可以随便给别的进程发信号的；

zygote翻译成中文是受精卵的意思，名字比较奇怪、但是很有意思，
zygote在android中主要有两个作用：
建立运行时环境并启动虚拟机，为应用程序创建DVM进程。
执行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数，
从而fork SystemService。
类似参考文章

例2

• 以上这个函数是Zygote用来关注信号的；
  启动子进程之后，它需要关注子进程退出了没有，
  如果子进程退出了，Zygote就要及时把子进程的资源给回收掉；