Android跨进程通信

本文整理和引用他人的笔记，旨在个人复习使用。

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参考链接：

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默认情况下，一个app只会运行在一个进程中，进程名为app的包名。

1. 分散内存的占用

Android系统对每个应用进程的内存占用是有限制的，占用内存越大的进程，被系统杀死的可能性就越大。使用多进程可以减少主进程占用的内存，避免OOM问题，降低被系统杀死的概率。

2. 实现多模块

一个成熟的应用一定是多模块化的。项目解耦，模块化，意味着开辟新的进程，有独立的JVM，带来数据解耦。模块之间互不干预，团队并行开发，同时责任分工也很明确。

3. 降低程序奔溃率

子进程崩溃不会影响主进程的运行，能降低程序的崩溃率。

4. 实现一些特殊功能

比如可以实现推送进程，使得主进程退出后，能离线完成消息推送服务。还可以实现守护进程，来唤醒主进程达到保活目的。还可以实现监控进程专门负责上报bug，进而提升用户体验。

android:process 属性的值以冒号开头的就是 私有进程 ，否则就是 公有进程 。当然命名还需要符合规范，不能以数字开头等等。

1. 前台进程

2. 可见进程

3. 服务进程

4. 后台进程

5. 空进程

Android 会将进程评定为它可能达到的最高级别。另外服务于另一进程的进程其级别永远不会低于其所服务的进程。

创建新的进程时会创建新的Application对象，而我们通常在Application的onCreate方法中只是完成一些全局的初始化操作，不需要多次执行。

解决思路：获取当前进程名，判断是否为主进程，只有主进程的时候才执行初始化操作

获取当前进程名的两种方法：

Application中判断是否是主进程（方法1例子）：

Serializable 和 Parcelable是数据序列化的两种方式，Android中只有进行序列化过后的对象才能通过intent和Binder传递。

通常序列化后的对象完成传输后，通过反序列化获得的是一个新对象，而不是原来的对象。

Serializable是java接口，位于java.io的路径下。Serializable的原理就是把Java对象序列化为二进制文件后进行传递。Serializable使用起来非常简单，只需直接实现该接口就可以了。

Parcelable是Google为了解决Serializable效率低下的问题，为Android特意设计的一个接口。Parcelable的原理是将一个对象完全分解，分解成可以传输的数据类型（如基本数据类型）再进行传递。

通常需要存到本地磁盘的数据就使用Serializable，其他情况就使用效率更高的Parcelable。

IPC 即 Inter-Process Communication (进程间通信)。Android 基于 Linux，而 Linux 出于安全考虑，不同进程间不能之间操作对方的数据，这叫做“进程隔离”。

每个进程的虚拟内存空间（进程空间）又被分为了 用户空间和内核空间 ， 进程只能访问自身用户空间，只有操作系统能访问内核空间。

由于进程只能访问自身用户空间，因此在传统的IPC中，发送进程需要通过copy_from_user（系统调用）将数据从自身用户空间拷贝到内核空间，再由接受进程通过copy_to_user从内核空间复拷贝到自身用户空间，共需要拷贝2次，效率十分低下。Android采用的是Binder作为IPC的机制，只需复制一次。

Binder翻译过来是粘合剂，是进程之间的粘合剂。

Binder IPC通信的底层原理是 通过内存映射（mmap），将接收进程的用户空间映射到内核空间 ，有了这个映射关系，接收进程就能通过用户空间的地址获得内核空间的数据，这样只需发送进程将数据拷贝到内核空间就可完成通讯。

一次完整的Binder IPC通信：

从IPC的角度看，Binder是一种跨进程通信机制（一种模型），Binder 是基于 C/S 架构的，这个通信机制中主要涉及四个角色：Client、Server、ServiceManager和Binder驱动。

Client、Server、ServiceManager都是运行在用户空间的进程，他们通过系统调用（open、mmap 和 ioctl）来访问设备文件/dev/binder，从而实现与Binder驱动的交互。Binder驱动提供进程间通信的能力（负责完成一些底层操作，比如开辟数据接受缓存区等），是Client、Server和ServiceManager之间的桥梁。

Client、Server就是需要进行通信两个的进程，通信流程：

细心的你一定发现了，注册服务和获得服务本身就是和ServiceManager进行跨进程通信。其实和ServiceManager的通信的过程也是获取Binder对象（早已创建在Binder驱动中，携带了注册和查询服务等接口方法）来使用，所有需要和ServiceManager通信的进程，只需通过0号引用，就可以获得这个Binder对象了。

AIDL内部原理就是基于Binder的，可以借此来分析Binder的使用。

AIDL是接口定义语言，简短的几句话就能定义好一个复杂的、内部有一定功能的java接口。

先看看ICallBack.aidl文件，这里定义了一个接口，表示了服务端提供的功能。

被定义出来的java接口继承了IInterface接口，并且内部提供了一个Stub抽象类给服务端（相当于封装了一下，服务端只需继承这个类，然后完成功能的里面具体的实现）。

参考：

（以下是添加了回调的最终实现，可以看参考链接一步一步来）

为需要使用的类，创建aidl文件。

系统会自动在main文件下生成aidl文件夹，并在该文件夹下创建相应目录。

在java相同路径下创建Student类，这里不能使用@Parcelize注解，否则会报错

创建IStudentService.aidl，定义了一个接口，该接口定义了服务端提供的功能。创建完后rebuild一下项目 （每次创建和修改定义接口文件都要rebuild一下）

创建在服务端的StudentService

可以看见有回调，说明客户端也提供了接口给服务端来回调（双向通信，此时客户端的变成了服务端），即ICallBack.aidl

客户端是通过Binder驱动返回的Binder调用StudentService里的具体实现方法

AIDL使用注意：

Messenger可以在不同进程中传递 Message 对象，在Message中放入我们需要传递的数据，就可以轻松地实现数据的进程间传递了。Messenger 是一种轻量级的 IPC 方案，是对AIDL的封装，底层实现是 AIDL。

使用详见：

[img]

Android中mmap原理及应用简析

mmap是Linux中常用的系统调用API，用途广泛，Android中也有不少地方用到，比如匿名共享内存，Binder机制等。本文简单记录下Android中mmap调用流程及原理。mmap函数原型如下：

几个重要参数

返回值是void *类型，分配成功后，被映射成虚拟内存地址。

mmap属于系统调用，用户控件间接通过swi指令触发软中断，进入内核态（各种环境的切换），进入内核态之后，便可以调用内核函数进行处理。 mmap-mmap64-__mmap2-sys_mmap2- sys_mmap_pgoff -do_mmap_pgoff

而 __NR_mmap在系统函数调用表中对应的减值如下：

通过系统调用，执行swi软中断，进入内核态，最终映射到call.S中的内核函数：sys_mmap2

进而调用do_mmap_pgoff：

get_unmapped_area用于为用户空间找一块内存区域，

current-mm-get_unmapped_area一般被赋值为arch_get_unmapped_area_topdown，

先找到合适的虚拟内存（用户空间），几经周转后，调用相应文件或者设备驱动中的mmap函数，完成该设备文件的mmap，至于如何处理处理虚拟空间，要看每个文件的自己的操作了。

这里有个很关键的结构体

它是文件驱动操作的入口，在open的时候，完成file_operations的绑定，open流程跟mmap类似

先通过get_unused_fd_flags获取个未使用的fd，再通过do_file_open完成file结构体的创建及初始化，最后通过fd_install完成fd与file的绑定。

重点看下path_openat：

拿Binder设备文件为例子，在注册该设备驱动的时候，对应的file_operations已经注册好了，

open的时候，只需要根根inode节点，获取到file_operations既可，并且，在open成功后，要回调file_operations中的open函数

open后，就可以利用fd找到file，之后利用file中的file_operations *f_op调用相应驱动函数，接着看mmap。

Binder机制中mmap的最大特点是一次拷贝即可完成进程间通信 。Android应用在进程启动之初会创建一个单例的ProcessState对象，其构造函数执行时会同时完成binder mmap，为进程分配一块内存，专门用于Binder通信，如下。

第一个参数是分配地址，为0意味着让系统自动分配，流程跟之前分子类似，先在用户空间找到一块合适的虚拟内存，之后，在内核空间也找到一块合适的虚拟内存，修改两个控件的页表，使得两者映射到同一块物力内存。

Linux的内存分用户空间跟内核空间，同时页表有也分两类，用户空间页表跟内核空间页表，每个进程有一个用户空间页表，但是系统只有一个内核空间页表。而Binder mmap的关键是：也更新用户空间对应的页表的同时也同步映射内核页表，让两个页表都指向同一块地址，这样一来，数据只需要从A进程的用户空间，直接拷贝拷贝到B所对应的内核空间，而B多对应的内核空间在B进程的用户空间也有相应的映射，这样就无需从内核拷贝到用户空间了。

binder_update_page_range完成了内存分配、页表修改等关键操作：

可以看到，binder一次拷贝的关键是，完成内存的时候，同时完成了内核空间跟用户空间的映射，也就是说，同一份物理内存，既可以在用户空间，用虚拟地址访问，也可以在内核空间用虚拟地址访问。

普通文件的访问方式有两种：第一种是通过read/write系统调访问，先在用户空间分配一段buffer，然后，进入内核，将内容从磁盘读取到内核缓冲，最后，拷贝到用户进程空间，至少牵扯到两次数据拷贝；同时，多个进程同时访问一个文件，每个进程都有一个副本，存在资源浪费的问题。

另一种是通过mmap来访问文件，mmap()将文件直接映射到用户空间，文件在mmap的时候，内存并未真正分配，只有在第一次读取/写入的时候才会触发，这个时候，会引发缺页中断，在处理缺页中断的时候，完成内存也分配，同时也完成文件数据的拷贝。并且，修改用户空间对应的页表，完成到物理内存到用户空间的映射，这种方式只存在一次数据拷贝，效率更高。同时多进程间通过mmap共享文件数据的时候，仅需要一块物理内存就够了。

安卓系统调用disksgio

安卓系统调用disksgio是采用的是LRU算法，通过LRU算法对缓存进行管理，以最近最少使用作为管理的依据，删除最近最少使用的数据，保留最近最常用的数据。

网页标题：android系统调用,基于Android的系统
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