Android进程间通信总结

IPC

IPC为 (Inter-Process Communication) 缩写，称为进程间通信或跨进程通信，指两个进程间进行数据交换的过程。安卓中主要采用 Binder 进行进程间通信，当然也支持其他 IPC 方式，如：管道，Socket，文件共享，信号量等。

Binder简介

1.为什么使用Binder？

性能方面：

在移动设备上（性能受限制的设备，比如要省电），广泛地使用跨进程通信对通信机制的性能有严格的要求，Binder相对于传统的Socket方式，更加高效。Binder数据拷贝只需要一次，而管道、消息队列、Socket都需要2次，共享内存方式一次内存拷贝都不需要，但实现方式又比较复杂。

安全方面：

传统的进程通信方式对于通信双方的身份并没有做出严格的验证，比如 Socket 通信的IP地址是客户端手动填入，很容易进行伪造。然而，Binder机制从协议本身就支持对通信双方做身份校检，从而大大提升了安全性。

2.Binder原理

​ 从进程角度来看IPC（Interprocess Communication）机制

每个Android的进程，只能运行在自己进程所拥有的虚拟地址空间。例如，对应一个4GB的虚拟地址空间，其中3GB是用户空间，1GB是内核空间。当然内核空间的大小是可以通过参数配置调整的。对于用户空间，不同进程之间是不能共享的，而内核空间却是可共享的。Client进程向Server进程通信，恰恰是利用进程间可共享的内核内存空间来完成底层通信工作的。Client端与Server端进程往往采用ioctl等方法与内核空间的驱动进行交互。

Binder通信采用C/S架构，从组件视角来说，包含Client、Server、ServiceManager以及Binder驱动，其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。架构图如下所示：

Binder通信的四个角色

Client进程：使用服务的进程。
Server进程：提供服务的进程。
ServiceManager进程：

ServiceManager 的作用是将字符形式的 Binder 名字转化成 Client 中对该 Binder 的引用，使得 Client 能够通过 Binder 名字获得对 Server中Binder 实体的引用。

Binder驱动：

​ 驱动负责进程之间 Binder 通信的建立，Binder在进程之间的传递，Binder引用计数管理，数据包在进程之间的传递和交互等一系列底层支持。

3.Binder间数据传递

进程间数据传递都是需要序列化的。Serializable 和 Parcelable 接口都可以完成序列化，通过 Intent 和 Binder传输数据时候就需要使用 Serializable 和 Parcelable 。

区别和联系：

Serializable 是 Java中提供的接口，序列化和反序列化需要大量的 I/O 操作，开销比较大。而 Parcelable 是安卓中的序列化方式，效率高。Parcelable 主要用在内存序列化上，Serializable 主要用在用于文件，网络中传递。

Binder

Binder 是 Android 中的一个类，实现了 IBinder 接口。

​ 从 IPC 角度来说

Binder 是 Android 中的一种跨进程通信方式，可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动为 /dev/binder。

​ 从 Framework 的角度：

Binder 是 ServiceManager 连接各种 Manager(ActivityManager，WindowManager) 和 ManagerService 的桥梁。

​ 从应用层的角度

Binder 是客户端和服务端进行通信的媒介，当 bindService 时，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的 Binder 对象，通过这个 Binder 对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，包括普通服务和 AIDL 服务。

1.接口关键方法分析

• DESCRIPTOR

​ Binder 的唯一标识，一般用当前Binder的类名标识。

• asInterface(android.os.IBinder obj)

用于将服务端返回的 Binder 对象转换成客户端所需要的 AIDL 接口类型的对象，注意：如果 Client 和 Service 位于统一进程，该方法返回的就是 Service 的 Stub 对象本身，否则返回的是系统封装后的 Stub.proxy 代理的对象。

• asBinder 返回当前 Binder 对象
  
• onTransact

这个方法运行在 Service 中的 Binder 线程池中，当 Client 发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由该方法类处理。服务端通过 code 来确定 Client 调用的具体是哪个方法，然后从 data 中取出方法对应的入参，然后执行目标方法。当目标方法执行完后，向 reply 中写入执行结果。注意：如果该方法返回false，则 Client 的请求会失败，可以利用这个特征来做权限验证（权限验证失败，返回false）。

小结：

客户端发起远程请求时，由于当前线程会被挂起直至服务端进程返回数据，所以如果一个远程方法是很耗时的，那么不能在 UI 线程中发起次远程请求。

服务端的 Binder 方法时运行在 Binder 线程池中的，所以 Binder 中的方法无论是否耗时都应该采用同步的方式去实现。

2.linkToDeath 和 unLinkToDeath

Binder 运行在服务端进程，如果服务端进程异常终止，会导致远程调用失败。Binder 中提供了两个配对的方法 linkToDeath 和 unLinkToDeath，通过 linkToDeath 可以为 Binder 设置一个死亡代理，当Binder死亡时，会收到通知，这个时候可以重新发起连接请求从而恢复连接。

3.Android中IPC方式

1.使用 Bundle

Bundle 实现了 Parcelable 接口，可以通过 Intent 进行传递。当从一个进程启动另一个进程的 Activity 时，可以在 Bundle 中附加参数，这些数据必须是能够被序列化的。

2.使用文件共享

A进程往文件中写数据，B进程从文件中读数据。在 Windows上，一个文件如果被加了排斥锁将会导致其他线程无法对其进行访问。而 Andorid 是基于 Linux，是的其支持并发 读/写 可以无限制的进行，但是需要注意并发安全问题。

SharedPreferences 是 Android中轻量级的存储方案，通过键值对来存储数据，采用 xml 文件来保存键值对。因为 Android 系统对 读/写 有一定的缓存策略，即在内存中会有一份 SharedPreferences 文件的缓存，在多进程下，系统对它的读写变得不可靠。SharedPreferences 的 get 个 put 方法都是经过 synchronized 修饰的。

3.使用 Messenger

Messenger 也被翻译为信使，通过它可以在不同的进程间传递 Message 对象，在 Message 中放入我们需要传递的数据。它的底层也是常用 AIDL。

服务端通过 Handler 创建一个 Messenger，然后在 Servce 的 onBind 方法中返回这个 Messenger 对象的底层的 Binder即可。客户端通过服务端返回的 IBinder 就可以创建 Messenger来服务端发消息了。

4.使用 AIDL

在 AIDL 接口文件中的方法中有 in，out，inout 三个前缀参数

• in 表示输入型参数
• out 表示输出型参数
  inout 表示输入输出型参数

注意：

因为跨进程数据传输是要经过序列化和反序列化的过程，在客户端中注册的 listener 和 服务端中收到的 listener 不是同一个对象，在进行接口反注册的时候，会出现失败（因为它们根本不是同一个对象）。可以系统提供的 RemoteCallbackList 集合。RemoteCallbackList内部有 一个 Map集合。

RemoteCallbackList 在当客户端进程终止掉后，它能自动移除客户端所注册的 listener。另外，RemoteCallbackList 内部自动实现线程同步的功能。当然，也可以采用JUC包下的map结合来管理 listener，key 为客户端进程的 id。

上面讲到 Binder方法时运行在 Binder线程池中的，客户端在远程请求时会挂起，因避免在 UI 线程发起跨进程的远程调用。同理，当服务端调用客户端的 listener 中的方法时候，客户端被调用的方法也运行在 Binder 线程池中，所以尽量避免在服务端中直接调用客户端 listener 中的耗时方法。否则会导致服务端无响应。

5.使用 ContentProvider

​ ContentProvider 是 Android 提供的专门用于不同应用间进行数据共享的方式，它的底层实现也是 Binder。

6.使用 Socket

​ Socket 也被称为 “套接字”，分为流式套接字和用户数据报套接字两种，分别对应于网络传输控制层中的 TCP 和 UDP协议。

IPC各种方式比较

Binder连接池

当业务中需要定义多个 AIDL 接口服务时候，可以考虑用一个服务来关闭。否则为每个 AIDL 接口定义一个服务时非常不理想的。需要将所有的 AIDL 放在同一个 Service 中去管理。

每个业务模块创建自己的 AIDL 接口并实现次接口，不同业务模块之间不能有耦合，所实现的细节要单独开来。然后向服务端提供自己的唯一标识和其对应的 Binder 对象。服务端只需要一个 Service，服务端提供了 queryBinder接口，根据接口的参数返回相应的 Binder 对象，不同的业务模块拿到所需的Binder对象就可以进行远程方法调用了。