深入理解共享内存

#### 深入理解共享内存

##### 前言

> Ashmem即Android Shared Memory, 是Android提供的一种内存共享的机制。
>
> java层借助MemoryFile或者SharedMemory
>
> Native层借助MemoryHeapBase或者MemoryBase，
>
> Native层调用libc的ashmem_create_region和mmap，即native层都是基于Linux层的内存共享机制

共享内存看似高深，其实在android进程通信非常常见，比如startActivity传的Intent/Bundle，为什么能从A进程把Intent传递到AMS的SystemServer进程？Intent传递的大小为什么最大为1M？要传输大的对象比如bitmap要怎么做？（本文基于andorid13）

##### Intent传递的本质

先看Intent/Bundle的定义

```java
public class Intent implements Parcelable, Cloneable {}
public final class Bundle extends BaseBundle implements Cloneable, Parcelable {}
```

Intent和Bundle都是实现Parcelable接口，其实就是通过序列化来实现通信的。

> 序列化就是把对象转换成二进制流的过程，这样就可以在网络或者进程间进行二进制流的传输。
>
> 反序列化即把二进制流还原成对象的过程。
>
> Parcelable与Serializable对比
>
> Serializable是java提供的一个标准的序列化接口，使用简单，可能会有频繁的I/O操作，并且用到反射机制，资源消耗较大。
>
> Parcelable是android提供的序列化的接口，也是google工程师引以为傲的，使用效率据说比Serializable快10倍。使用较麻烦，读和写的字段必须一一对应。
>
> 内存序列化上选择Parcelable，网络或者存储到设备上用Serializable。

Parcelable的底层使用了`Parcel`机制。数据传递实际使用了 `bindler`机制，bindler机制会将parcel序列化的数据即字节流写入一个共享内存中，读取时也是binder从共享内存中读取字节流，再通过parcel机制反序列化后使用。这就是Intent/Bundle能在进程间通信的原理。

binder使用的这块共享内存就叫`Binder transaction buffer`，这块内存有大小限制（即binder映射内存的限制），谷歌默认是1M，而且是公用的，也就是说假如同时通过Intent传递，就算每个都不超过1M，但是几个加起来超过1M也会报错

```c++
/system/libhwbinder/ProcessState.cpp
## 实际binder最大可用的共享内存大小为（1M-8kb）
#define DEFAULT_BINDER_VM_SIZE ((1 * 1024 * 1024) - sysconf(_SC_PAGE_SIZE) * 2)
```

假如要传大于1M的数据要怎么做呢？

1. 把对象先存到本地，再把地址传给另一进程，另一进程根据地址再取，本质还是地址的字符串传递
2. 共享内存。真正做到了0拷贝，效率最高。

##### 共享内存使用

可以参照项目[MyMemoryShareService](https://github.com/beyond667/PaulTest/blob/master/server/src/main/java/com/paul/test/server/ShareMemoryUtils.java)，共享内存使用需结合binder

定义IMemoryFileApi.aidl

```java
interface IMemoryFileApi {
    ParcelFileDescriptor getParcelFileDescriptor(String name);
    oneway void releaseParcelFileDescriptor(String type);
}
```

服务端service：MyMemoryShareService.java

```java
public class MyMemoryShareService extends Service {
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return binder;
    }
    private final IMemoryFileApi.Stub binder = new IMemoryFileApi.Stub() {
        private ParcelFileDescriptor pfd;
        private  MemoryFile memoryFile;
        @Override
        public ParcelFileDescriptor getParcelFileDescriptor(String name) throws RemoteException {
            //1 先获取共享文件的byte数组
            byte[] bytes = getBytes();
            //2 生成共享文件MemoryFile
            memoryFile =ShareMemoryUtils.getMemoryFile(name,bytes);
            //3 根据共享文件获取其文件描述
            pfd = ShareMemoryUtils.getPfdFromMemoryFile(memoryFile);
            return pfd;
        }
        @Override
        public void releaseParcelFileDescriptor(String type) throws RemoteException {
            //4 需在共享文件用完后close资源
            ShareMemoryUtils.closeMemoryFile(memoryFile,pfd);
        }
    };
}
//ShareMemoryUtils.java
public class ShareMemoryUtils {
    public static MemoryFile getMemoryFile(final String name, final byte[] bytes) {
        MemoryFile memoryFile = new MemoryFile(name, bytes.length);
        memoryFile.allowPurging(true);
        memoryFile.writeBytes(bytes, 0, 0, bytes.length);
        return memoryFile;
    }
    public static ParcelFileDescriptor getPfdFromMemoryFile(MemoryFile memoryFile) {
        Method method = MemoryFile.class.getDeclaredMethod("getFileDescriptor");
        method.setAccessible(true);
        FileDescriptor fd = (FileDescriptor) method.invoke(memoryFile);
        return ParcelFileDescriptor.dup(fd);
    }
    public static void closeMemoryFile(MemoryFile memoryFile, ParcelFileDescriptor pfd) {
        if (pfd != null) pfd.close();
        if (memoryFile != null) memoryFile.close();
    }
}

```

服务端定义binder来返回共享内存的文件描述符，生成此描述符需以下3步：

+ 注释1先获取要共享的大文件的byte数组，此demo是从本地取了个14M的txt文件

+ 注释2把byte数组通过new MemoryFile来生成共享文件

+ 注释3通过反射调用memoryFile.getFileDescriptor方法获取FileDescriptor，再通过ParcelFileDescriptor.dup对其封装即是支持binder通信的ParcelFileDescriptor
+ 注释4 提供释放资源的方法，待客户端用完后需通知关闭共享内存

客户端获取此ParcelFileDescriptor

```java
public class ClientMainActivity extends Activity {
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {