本文为读书笔记： 《Android 开发艺术探索 》——第二章 IPC 机制
android 开发中有时候需要用到多进程，那么了解进程间通信对我们开发就尤为重要。往往多进程分为两种情况： 一是一个应用因某些原因需要多进程（如某些模块需要在单独的进程中，或者是为了加大本应用所能使用的内存空间等）；二是当前应用需要想起他应用获取数据。
一、IPC简介
IPC 是 Inter-Process Communication 的缩写，含义为进程间通信或者跨进程通信，指两个进程间进行数据交互的过程。
进程:是cpu调度的最小单位，是一种有限的系统资源，一般只一个执行单元。在PC或者移动设备上指一个程序或者一个应用。而一个进程可以包含多个进程。
IPC 不是android 中所独有的，任何操作系统都有。Windows上可以通过剪切板、管道和邮槽等来进行进程间通信；Linux 上可以通过命名管道、共享内存、信号量等进行通信;而android 他是一种基于linux 内核的移动操作系统，他的进程间通信方式并不完全继承自linux, 却有着自己独特的方式——Binder，此外，还可以使用Socket进行进程间通信。
二、android 中的多进程模式
在android 中如果使用多进程，通过给四大组件指定 android:process 属性即可开启多进程，此外还可以通过 JNI 在native 层 fork 一个新的进程。
如下activity 配置示例代码：
通过 MainActivity 启动 SecondActivity ，SecondActivity 启动 ThirdActivity。
这三个activity 分别运行在三个不同的进程中：
//在as中打开terminal 输入下面命令
adb shell
//查看进程：ps|grep 包名
ps|grep cn.imtianx.ipcdemo
//三个进程如下
USER PID PPID VSIZE RSS WCHAN PC NAME
u0_a106 3682 1680 1136428 57512 SyS_epoll_ 00000000 S cn.imtianx.ipcdemo
u0_a106 3808 1680 1134324 57360 SyS_epoll_ 00000000 S cn.imtianx.ipcdemo:remote
u0_a106 3918 1680 1166916 57920 SyS_epoll_ 00000000 S cn.imtianx.ipcdemo.remote
或者在monitor界面也可以查看。MainActivity没有指定process属性，则他在应用的包名 cn.imtianx.ipcdemo 对应的进程中,其他两个分别 SecondActivity、ThirdActivity 所在的进程。对于SecondActivity ，他的进程是 以 ： 申明的，是指在当前的进程名前加上包名，为 私有进程，其他应用不可与其在同一进程中；而不以 “ ：”开头的进程，属于 全局进程 ，则可以。
对于每个进程，都有一个独立的虚拟机，在内存中都有着不同的地址，这会导致不同虚拟机访问同一对象会产生多个副本，互不影响，若在一个进程中修改了数据，在另一个进程中不会变。即多进程下不能通过内存共享数据。
一般多进程会造成如下几个问题：
- 静态成员和单利失效
- 多线程同步进制失效
- SharedPreference 的可靠性下降
底层是通过读写XML实现的，并发读写是会出问题的 - Application 会被多次重建
运行在同一进程中的组件属于同一个虚拟机和同一个Application的
三、IPC 基础概念
只有明白了 IPC 中的 Serializable接口、 Parcelable接口 和 Binder相关的基础概念 ，才能更好的理解跨进程通信。 Serializable接口和 Parcelable接口 是实现序列化的两种方式。对于Intent 和 Binder 传输数据、对象持久化到本地或者网络传输，都需要使用。
3.1 Serializable接口
Serializable接口 是java 中的，是一个空的接口，使用时直接实现，添加如下标识，即可自动实现序列化和反序列化操作。在使用过程中开销较大，需要大量操作io。
private static final long serialVersionUID = 1L;
对于 transient 标识的属性和静态成员变量 ， 不参与序列化。
3.2 Parcelable接口
Parcelable接口 是android 特有的序列化方式，使用起来稍微麻烦，但是效率较高，主要用于内存序列化。如下使用示例：
public class User implements Parcelable{
private String id;
private String name;
private String sex;
private int age;
protected User(Parcel in) {
id = in.readString();
name = in.readString();
sex = in.readString();
age = in.readInt();
}
//用于反序列化
public static final Creator CREATOR = new Creator() {
/**
* 从序列化对象中创建原始对象
* @param in
* @return
*/
@Override
public User createFromParcel(Parcel in) {
return new User(in);
}
/**
* 创建指定长度的原始对象数组
* @param size
* @return
*/
@Override
public User[] newArray(int size) {
return new User[size];
}
};
/**
* 内容功能描述
* 大多数返回0，仅当当前对象中存在文件描述符时返回1
* @return
*/
@Override
public int describeContents() {
return 0;
}
/**
* 当前对象写入序列化结构
* @param dest
* @param flags
*/
@Override
public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
dest.writeString(id);
dest.writeString(name);
dest.writeString(sex);
dest.writeInt(age);
}
}这里虽然看着很复杂，但这些方法全部可以自动生成，不用手动编写。android 中的 Intent 、Bundle、Bitmap等都实现了Parcelable接口，都是可以进行序列化的。
3.3 Binder
Binder 实现了 IBinder接口。从ipc角度，binder是一种跨进程通信方式，还可以理解为一种虚拟的物理设备，其驱动是 /dev/binder ;从 android Framework 角度说，Binder 是 ServiceManager 连接各种 Manager（ActivityManager、WindowManger，…）和相应 ManagerServices的桥梁；从 android 应用层来说，Binder是客户端与服务器端进行通信的媒介。
android中 Binder 主要用在Services中，包括 AIDL 和 Messenger , Messenger 底层是 AIDL 实现的。
如下是Binder的工作流程图：
四、android 中的IPC 方式
如下各种 IPC 方式的优缺点对比：
| 名称 | 优点 | 缺点 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| Bundle | 简单易用 | 只能传输Bundle支持的数据类型 | 四大组件间的进程通信 |
| 文件共享 | 简单易用 | 不适合高并发场景，并且无法做到进程间的即时通讯 | 无并发访问情形，交换简单的数据，实时性不高 |
| AIDL | 功能强大，支持一对多并发通信，实时通信 | 使用复杂，需要处理好线程同步 | 一对多通信且有RPC需求 |
| Messenger | 功能一般，支持一对多串行通信，实时通信 | 不能很好处理高并发情形，不支持RPC，数据通过Message进行传输（只能传输Bundle支持的数据类型） | 低并发的一对多即时通讯，无RPC需求，或者无需返回结果 |
| ContentProvider | 在数据源访问方面功能强大，支持一对多并发数据共享，可以通过Call方法扩展其他操作 | 可以理解为受约束的AIDL，主要提供数据源的CRUD操作 | 一对多的进程数据共享 |
| Socket | 功能强大，可以通过网络传输字节流，支持一对多实时通信 | 实现复杂，不支持直接的RPC | 网络数据交换 |
五、AIDL 的简单使用
只有允许不同应用的客户端用 IPC 方式访问服务，并且想要在服务中处理多线程时，才有必要使用 AIDL。 如果您不需要执行跨越不同应用的并发 IPC，就应该通过实现一个 Binder 创建接口；或者，如果您想执行 IPC，但根本不需要处理多线程，则使用 Messenger 类来实现接口。
使用 AIDL 创建绑定服务的基本步骤如下：
- 创建 .aidl 文件
在android studio 中 ，可以直接创建 AIDL ，自动创建相关的 aidl 包，这里创建IAddAidlInterface.aidl文件，具体内容如下：
// IAddAidlInterface.aidl
package cn.imtianx.ipcdemo;
interface IAddAidlInterface {
//计算两个数的和
int add(int num1 ,int num2);
} 编译后会自动生成相应的 java 类，这里是在 build/generated/source/aidl/debug/包名/IAddAidlInterface.java ,它包含一个内部类：Stub,继承自 Binder,实现了我们定义的 AIDL 接口，IAddAidlInterface，是用于定义服务的 RPC 接口。
实现接口
private IBinder mIBinder = new IAddAidlInterface.Stub(){ @Override public int add(int num1, int num2) throws RemoteException { return num1+num2; } };向客户端公开接口
自定义服务，便于客户端调用。public class IAddService extends Service { public IAddService() { } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { // TODO: Return the communication channel to the service. return mIBinder; } private IBinder mIBinder = new IAddAidlInterface.Stub(){ @Override public int add(int num1, int num2) throws RemoteException { return num1+num2; } }; }具体的调用(部分代码)：
private IAddAidlInterface mIAddAidlInterface; private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() { @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { //获取远程服务对象 mIAddAidlInterface = IAddAidlInterface.Stub.asInterface(service); } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) { mIAddAidlInterface = null; } }; //绑定服务 Intent intent = new Intent(AIDLActivity.this,IAddService.class); intent.setAction(IAddService.class.getName()); bindService(intent,mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); //调用远程服务方法 int result = mIAddAidlInterface.add(num1,num2); //解绑服务 @Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); unbindService(mConnection); }
上述是一个简单的 AIDL 的使用，通过调用远程服务获取 计算结果。
接下来，分析下as 建立aidl文件编译后自动生成的java 类：
package cn.imtianx.ipcdemo;
public interface IAddAidlInterface extends android.os.IInterface
{
public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface
{
//binder 的唯一标示，一般是binder的类名
private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface";
/** Construct the stub at attach it to the interface. */
public Stub()
{
this.attachInterface (this, DESCRIPTOR);
}
/**
* 用于将服务器端的binder 转换成客户端所需要的AIDL 的接口类型
* @param obj
* @return 如果客户端和服务器端在同一进程，则返回服务端的stub对象，否则返回 Stub.proxy对象
*/
public static cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface asInterface (android.os.IBinder obj)
{
if ( (obj == null) )
{
return null;
}
android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface (DESCRIPTOR);
if ( ( (iin != null) && (iin instanceof cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface) ) )
{
return ( (cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface) iin);
}
return new cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface.Stub.Proxy (obj);
}
/**
* 返回当前binder对象
* @return
*/
@Override public android.os.IBinder asBinder()
{
return this;
}
/**
* 运行在服务端的Binder线程池中
* @param code 确定请求的方法
* @param data 获取目标方法所需参数
* @param reply 写入返回值
* @param flags
* @return 若返回false，则为失败，可以此做权限验证
* @throws android.os.RemoteException
*/
@Override public boolean onTransact (int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException
{
switch (code)
{
case INTERFACE_TRANSACTION:
{
reply.writeString (DESCRIPTOR);
return true;
}
case TRANSACTION_add:
{
data.enforceInterface (DESCRIPTOR);
int _arg0;
_arg0 = data.readInt();
int _arg1;
_arg1 = data.readInt();
int _result = this.add (_arg0, _arg1);
reply.writeNoException();
reply.writeInt (_result);
return true;
}
}
return super.onTransact (code, data, reply, flags);
}
//代理对象
private static class Proxy implements cn.imtianx.ipcdemo.IAddAidlInterface
{
private android.os.IBinder mRemote;
Proxy (android.os.IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
@Override public android.os.IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
public java.lang.String getInterfaceDescriptor()
{
return DESCRIPTOR;
}
@Override public int add (int num1, int num2) throws android.os.RemoteException
{
android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
int _result;
try {
_data.writeInterfaceToken (DESCRIPTOR);
_data.writeInt (num1);
_data.writeInt (num2);
mRemote.transact (Stub.TRANSACTION_add, _data, _reply, 0);
_reply.readException();
_result = _reply.readInt();
}
finally {
_reply.recycle();
_data.recycle();
}
return _result;
}
}
/**
* 方法标示符
* 格式：TRANSACTION_方法名 = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION +
* i);其中i按方法数自增
*/
static final int TRANSACTION_add = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
}
public int add (int num1, int num2) throws android.os.RemoteException;
}更多AIDL 的资料，可参见官方文档，对于Socket、ContentProvider等方式，之前接触过，这里不做介绍。
