Android面试Android跨进程通信IPC

Posted 2021-06-07 Rose J

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• • • 他是谁？
    • 哪里需要用到多进程？
  • 1.序列化
  • • 1.serializable和parcelable区别
  • 2.Binder
  • • • 1.定义
      • • 1.从IPC角度来说
        • 2.从Android Framework角度来说
        • 3.从Android应用层来说
      • 2.架构
      • 3.优点
  • 3.Android 中的IPC方式
  • • Buudle
    • 文件共享
    • Messenger
    • AIDL
    • ContentProvider
    • Socket
    • Binder连接池

他是谁？

IPC是Inter-Process Communication的缩写，含义为进程间通信或者跨进程通信

windows IPC机制

剪贴板，管道，邮槽

Linux IPC机制

命名管道，共享内容，信号量

哪里需要用到多进程？

系统为每个进程分配的内存是有限的，比如在以前的低端手机上常见是 16M，现在的机器内存更大一些，32M、48M，甚至更高。但是，总是有限的，毕竟一个手机出厂之后 RAM 的大小就定了，总是无法满足所有应用的需求。

一个明智的选择就是使用多进程，将一些看不见的服务、比较独立而又相当占用内存的功能运行在另外一个进程当中，主动分担主进程的内存消耗。常见如，应用中的推送服务，音乐类 App 的后台播放器等等，单独运行在一个进程中。

还有互相拉起，一个应用去调用其他应用的数据

service的保活，可以给服务创建一个独立的进程。

可以把一些存在oom的操作，比如下载一张很大的图片，放到一个新的进程，这样就算出现了内存溢出，也不会影响主线程

调用闹钟，拨打电话，推送

1.序列化

serializable和parcelable接口可以完成对象的序列化过程，当我们需要通过Intent和Binder传输数据时就需要使用parcelable或者serializable，还有的时候我们需要把对象持久化到存储设备（硬盘）或者通过网络传输给其他客户端，这个时候也需要使用serializable来完成对象的持久化。

1.serializable和parcelable区别

1.serializable是java中的序列化接口，其使用起来简单但是开销很大，序列化和反序列化过程需要大量的I/O操作。

2.parcelable是android中的序列化方式，因此更适合在Android平台上，它的缺点就是使用起来稍微麻烦一点，但是它的效率很高，这是Android推荐的序列化方式，因此我们首选parcelable

3.parcelable主要用在内存序列化上，通过parcelable将对象序列化到存储设备中 或者 将对象序列化后 通过网络传输也都是可以的，但是这个过程稍显复杂，因此在这两者情况下选serializable。

2.Binder

1.定义

Binder是Android中的一个类，他实现了IBinder接口，

1.从IPC角度来说

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

2.从Android Framework角度来说

Binder是ServiceManager连接各Manager（ActivityManager,WindowManager,等等）和相应的ManagerService的桥梁；

3.从Android应用层来说

Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService的时候，服务端会返回一个包含服务端业务调用的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，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务

2.架构

Linux内存被分为用户空间和内核空间，用户空间需要经过系统调用才能访问到内核空间。

Binder整体基于C/S架构。运行在内核空间的Binder驱动程序，会为用户空间暴露出一个设备文件/dev/binder，进程间通过该文件来建立通信通道。

3.优点

• 好用：易用的C/S架构（借助AIDL后只需编写业务逻辑）
• 性能：用mmap进行内存映射，只需一次拷贝
• 安全：内核态管理身份标记，每个App有UID来校验权限，同时支持实名（系统服务）和匿名（自己创建的服务）

3.Android 中的IPC方式

1.Bundle

2.文件共享

3.Messenger

4.AIDL

5.ContentProvider

6.Socket

Buudle

Bundle实现了Parcelable接口，所以它可以很方便的在不同进程间传输 。 Bundle在Activity之间传递数据，传递的数据可以是boolean、byte、int、long、float、double、string等基本类型或它们对应的数组，也可以是对象或对象数组。当Bundle传递的是对象或对象数组时，必须实现Serializable 或Parcelable接口。

所以Bundle其实是一种数据“容器”。通过Intent来传递。

这里除了数据传递，在Android的艺术探索中有提到另外一种场景

:比如A进程正在进行一个计算，计算完成后它要启动B进程的一个组件并把计算结果传输给B进程，但是这个计算结果不支持放进Bundle中，因此无法用Intent来传输，但是用其他IPC方式会略显复杂。

所以我们通过Intent启动进程B的一个service组件（比如IntentService）让service在后台计算，计算完毕以后再启动B进程中真正想要启动目标组件，由于Service也运行在B进程中，所以目标组件就可以直接获取计算结果。这样也就是实现了跨进程的效果。

文件共享

共享文件也是一种进程间通信方式，两个进程通过读/写同一个文件来交换数据，比如A进程把数据写入文件，B进程通过读取这个文件来获取数据。存在并发问题

Messenger

Messenger翻译为信使，通过它可以在不同进程中传递Message对象，Message中放入我们需要传递的数据，就可以轻松的实现数据的进程间传递了。Messenger是一种轻量级IPC方案，他的底层实现原理AIDL。

它对AIDL做了封装，使得我们可以更简便的进行进程间通信，同时，由于他一次处理一个请求，因此在服务端中我们不用考虑线程同步的问题，这是因为服务端中不存在并发执行的情形。

实现一个Messenger：分为服务端和客户端

1.服务端进程

首先，我们需要在服务端创建一个Service来处理客户端的连接请求，同时创建一个handler并通过它来创建一个Messenger对象，然后在Service的onBind中返回这个Messenger对象底层的Binder即可

2.客户端进程

客户端进程中，首先要绑定服务端的service，绑定成功后服务端返回的IBinder对象创建一个Messenger，通过这个Messenger就可以向服务端发送消息了，发消息类型为Message对象，如果需要服务端能够回应客户端，就和服务端一样，我们还需要创建一个Handler并创建一个新的Messenger，并把这个Messenger对象通过Message的replyTo参数传递给服务端，服务端通过这个replyTo参数就可以回应客户端。

Messenger是以串行的方式处理客户端发来的消息，如果大量的消息同时发送到服务端，服务端仍然只能一个一个处理，所以Messenger不太合适了。而且Messenger的作用主要是为了传递消息，但很多时候我们需要跨进程调用服务端的方法，这种情形用Messenger就无法做到了，但是我们可以用AIDL来实现跨进程的方法调用。

AIDL

AIDL是Messenger底层的实现，因此Messenger本质上也是AIDL，只不过系统为我们做了封装从而方便上层的调用而已。

AIDL的使用

1.服务端

服务端首先要创建一个service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这个AIDL文件中声明，最后在Service中实现这个AIDL接口

2.客户端

首先需要绑定服务端的Service，绑定成功以后，将服务端返回的Binder对象转成AIDL接口所属的类型，接着就可以调用AIDL中的方法了。（实际的实现没有这么简单，这只是大致描述)

ContentProvider

系统预置了许多ContentProvider，比如通讯录信息，日程表信息，要跨进程访问这些信息，只需要通过ContentProvider的query，updata，insert，delete方法即可。也可以实现自定义ContentProvider，然后在其他应用中获得ContentProvider中的数据从而实现进程间通信。

Socket

socket也称套接字，是网络通信中的概念，它分为流失套接字和用户数据报套接字两种，分别对应于网络的传输控制层中的tcp和udp协议。

Binder连接池

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在这种模式下，整个工作机制是这样的，每个业务模块创建自己的AIDL接口并实现此接口，这个时候不同业务模块之间是不能有耦合的，所有实现细节我们要单独开来，然后想服务端提供自己的唯一标识和其对应的Binder对象，对于服务端来说，只需要一个service就可以了，服务端提供一个queryBinder接口，这个接口能够根据业务模块的特征来返回相应的Binder对象给他们，不停的业务模块拿到所需的Binder对象后就可以进行远程方法调用了。

由此可见,Binder连接池的主要作用就是将每个业务模块的Binder请求统一转发到远程Service中去执行，从而避免了重复创建Service的过程