Android 上的多進(jìn)程情景

Android 中每個(gè)應(yīng)用的進(jìn)程都 fork 自 Zygote 進(jìn)程蚂维， Zygote 進(jìn)程在啟動(dòng)時(shí)自己會(huì)創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)，從而也就讓每個(gè)應(yīng)用擁有了自己的虛擬機(jī)地消。
當(dāng)應(yīng)用涉及多進(jìn)程時(shí)速梗，想當(dāng)于啟動(dòng)了多個(gè)虛擬機(jī)良蒸，在單進(jìn)程情況下的一些情景將會(huì)失效:

• 靜態(tài)變量: 由于靜態(tài)變量是位于虛擬機(jī)內(nèi)存的方法區(qū)舟扎，每個(gè)虛擬機(jī)彼此獨(dú)立遥巴，多個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的也就不會(huì)是同一個(gè)變量
• 單利模式：?jiǎn)卫彩腔谝粋€(gè)虛擬機(jī)的，多個(gè)虛擬機(jī)將失效
• 線程同步機(jī)制：同步鎖基于同一進(jìn)程
• SharedPerfrence 不再可靠: SP 內(nèi)部是以讀寫 xml 文件的方式享幽，且只有線程鎖铲掐。多進(jìn)程環(huán)境下，文件同時(shí)讀寫將不可靠值桩。
• Application 類的 onCreate 會(huì)在每個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)被調(diào)用: 在含有多進(jìn)程的應(yīng)用里摆霉，需要在 Application 類的 onCreate 里區(qū)分當(dāng)前的進(jìn)程，避免多個(gè)進(jìn)程都執(zhí)行了重復(fù)的代碼奔坟。

如何開啟多進(jìn)程

在 AndroidManifest 中携栋，給四大組件設(shè)置單獨(dú)的 android:process 屬性。
這種方式咳秉，有兩種情況:

1. 當(dāng)前應(yīng)用私有的進(jìn)程婉支，聲明 process 屬性帶 : 號(hào)，其他應(yīng)用的組件不能運(yùn)行在該進(jìn)程中澜建。

<activity android:name=".AbcActivity" android:process=":remote"/>

2. 不帶 : 號(hào)的全局進(jìn)程磅摹。其他應(yīng)用可以通過(guò) SharedUID 方式跑在該進(jìn)程中。

<activity android:name=".AbcActivity" android:process="remote"/>

序列化和反序列化

Java Serializable 接口

讓對(duì)象支持序列化霎奢，只需實(shí)現(xiàn) Serializable接口，并聲明一個(gè)serialVersionUID饼灿。serialVersionUID不是必需的幕侠，但是如果不聲明會(huì)對(duì)反序列化過(guò)程產(chǎn)生影響。序列化后的數(shù)據(jù)中的serialVersionUID只有和當(dāng)前類的serialVersionUID相同時(shí)碍彭，才能被正常地反序列化晤硕。

• 靜態(tài)屬性屬于類，不會(huì)被序列化
• transitent 聲明的屬性不會(huì)被序列化

Android Parcelable 接口

Android 提供的序列化接口庇忌，相比 Serializable 性能更好舞箍，因?yàn)樗饕糜谠趦?nèi)存上序列化和反序列化。實(shí)現(xiàn)方式就是類實(shí)現(xiàn) Parcelable 接口皆疹，并實(shí)現(xiàn) createFromParcel 和 writeToParcel 等方法疏橄。

Binder

• 從 IPC 角度，Binder 是 Android 的一種跨進(jìn)程通信方式
• 從 Android Framework 角度略就，Binder 是 ServiceManager 連接各種 Manager 和相應(yīng) ManagerService 的橋梁
• 從 Android 應(yīng)用層捎迫，Binder 是客戶端和服務(wù)端進(jìn)行通信的媒介，當(dāng) bindService 時(shí)表牢，服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)包含了服務(wù)端業(yè)務(wù)調(diào)用的 Binder 對(duì)象窄绒，通過(guò)這個(gè) Binder 對(duì)象，客戶端就可以像調(diào)用客戶端本地方法一樣調(diào)用服務(wù)端的方法崔兴。
• 普通 Service 中的 Binder 不涉及進(jìn)程間通信
• 多進(jìn)程的應(yīng)用會(huì)較多涉及 Binder彰导，Binder 也主要用在 Service 上

Android 提供了 AIDL 描述語(yǔ)言來(lái)方便開發(fā)者創(chuàng)建 Binder 類蛔翅，也可以自己手寫實(shí)現(xiàn) Binder 類。

模擬一個(gè)數(shù)據(jù)類 User位谋，并實(shí)現(xiàn) Parcelable 接口山析，使用跨進(jìn)程的方式，從遠(yuǎn)程 Service 中獲取 User倔幼。

public class User implements Parcelable {
    String name;
    int age;

    protected User(Parcel in) {
        name = in.readString();
        age = in.readInt();
    }

    public static final Creator<User> CREATOR = new Creator<User>() {
        @Override
        public User createFromParcel(Parcel in) {
            // 從 Parcel 中構(gòu)造 User 對(duì)象
            return new User(in);
        }

        @Override
        public User[] newArray(int size) {
            return new User[size];
        }
    };

    @Override
    public int describeContents() {
        return 0;
    }

    @Override
    public void writeToParcel(Parcel dest, int flags) {
        // 將屬性寫入 Parcel 對(duì)象中
        dest.writeString(name);
        dest.writeInt(age);
    }
}

使用 AIDL盖腿，自動(dòng)生成 Binder 類

1. 創(chuàng)建 User.aidl

// User.aidl
package com.jy.app2;

parcelable User;

2. 創(chuàng)建 IUserManagerInterface.aidl

// IUserManagerInterface.aidl
package com.jy.app2;

import com.jy.app2.User;

interface IUserManagerInterface {
User getUser();
void setUser(in User user);
}

需要注意，User.aidl 的文件名和內(nèi)部聲明的 pracelable 都要和 Java 類 User一致损同，且 User.aidl 的包路徑也要和 Java User類一致翩腐。

3. 編譯生成的 IUserManagerInterface Java 接口

package com.jy.app2;

// 所有可以在 Binder 中傳輸?shù)慕涌冢夹枰^承 IInterface
public interface IUserManagerInterface extends android.os.IInterface {

    // 一個(gè) Binder 類膏燃，當(dāng)客戶端和服務(wù)端在同一個(gè)進(jìn)程時(shí)不會(huì)走 onTransact 過(guò)程
    // 當(dāng)客戶端和服務(wù)端不在同一個(gè)進(jìn)程時(shí)茂卦，會(huì)走 onTransact 過(guò)程，并且邏輯有內(nèi)部類 Proxy 完成
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.jy.app2.IUserManagerInterface {
        // Binder 的唯一標(biāo)識(shí)
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.jy.app2.IUserManagerInterface";

        public Stub() {
            this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
        }

        /*
         * 用于將服務(wù)端的 Binder 對(duì)象组哩，轉(zhuǎn)換成客戶端所需的 IInterface 接口對(duì)象(使用 AIDL 生成的)等龙。
         * 這個(gè)過(guò)程是區(qū)分進(jìn)程的：如果客戶端和服務(wù)端在同一個(gè)進(jìn)程，此方法返回服務(wù)端的 Stub 對(duì)象本身伶贰；否則
         * 就返回 Stub 的內(nèi)部類 Proxy 對(duì)象
        */
        public static com.jy.app2.IUserManagerInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
            if ((obj == null)) {
                return null;
            }
            android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
            if (((iin != null) && (iin instanceof com.jy.app2.IUserManagerInterface))) {
                return ((com.jy.app2.IUserManagerInterface) iin);
            }
            return new com.jy.app2.IUserManagerInterface.Stub.Proxy(obj);
        }

        // 此方法返回當(dāng)前的 Binder 對(duì)象
        @Override
        public android.os.IBinder asBinder() {
            return this;
        }

        // 此方法運(yùn)行在服務(wù)端的 Binder 線程池中蛛砰，當(dāng)客戶端發(fā)起跨進(jìn)程請(qǐng)求時(shí)，遠(yuǎn)程請(qǐng)求會(huì)通過(guò)系統(tǒng)底層封裝之后黍衙，交給該方法執(zhí)行
        // 該方法中會(huì)服務(wù)端根據(jù) code 參數(shù)確定應(yīng)該執(zhí)行的目標(biāo)方法泥畅，接著從 data 中取出目標(biāo)方法需要的參數(shù)(如果目標(biāo)參數(shù)需要傳入?yún)?shù))，目標(biāo)方法執(zhí)行完成后琅翻，將結(jié)果寫入 reply 中(如果目標(biāo)方法有返回值)位仁。
        // 如果該方法返回 false，代表客戶端請(qǐng)求失敗方椎。所以可以在這里面加自己的業(yè)務(wù)聂抢，比如權(quán)限驗(yàn)證，當(dāng)不通過(guò)時(shí)直接返回 false
        @Override
        public boolean onTransact(int code, android.os.Parcel data, android.os.Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
            java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
            switch (code) {
                case INTERFACE_TRANSACTION: {
                    reply.writeString(descriptor);
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_getUser: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    com.jy.app2.User _result = this.getUser();
                    reply.writeNoException();
                    if ((_result != null)) {
                        reply.writeInt(1);
                        _result.writeToParcel(reply, android.os.Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                    } else {
                        reply.writeInt(0);
                    }
                    return true;
                }
                case TRANSACTION_setUser: {
                    data.enforceInterface(descriptor);
                    com.jy.app2.User _arg0;
                    if ((0 != data.readInt())) {
                        _arg0 = com.jy.app2.User.CREATOR.createFromParcel(data);
                    } else {
                        _arg0 = null;
                    }
                    this.setUser(_arg0);
                    reply.writeNoException();
                    return true;
                }
                default: {
                    return super.onTransact(code, data, reply, flags);
                }
            }
        }

        private static class Proxy implements com.jy.app2.IUserManagerInterface {
            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;
            }

            // 此方法運(yùn)行在客戶端棠众，當(dāng)客戶端遠(yuǎn)程調(diào)用此方法時(shí)琳疏，先創(chuàng)建輸入和輸出 Parcel _data 和 _reply
            // 然后調(diào)用 transact 發(fā)起 RPC 遠(yuǎn)程調(diào)用，同時(shí)線程掛起闸拿；然后服務(wù)端的 onTransact 被調(diào)用轿亮，直到
            // RPC 結(jié)果返回，客戶端線程繼續(xù)運(yùn)行胸墙，并從 _reply 中取出 RPC 的返回結(jié)果我注，最后返回結(jié)果
            @Override
            public com.jy.app2.User getUser() throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                com.jy.app2.User _result;
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getUser, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                    if ((0 != _reply.readInt())) {
                        _result = com.jy.app2.User.CREATOR.createFromParcel(_reply);
                    } else {
                        _result = null;
                    }
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
                return _result;
            }

            // 此方法同上面，只是多了將參數(shù)寫入到 _data 迟隅，由于該方法沒(méi)有返回值但骨，所以不會(huì)從 _reply 中取結(jié)果
            @Override
            public void setUser(com.jy.app2.User user) throws android.os.RemoteException {
                android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
                android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
                try {
                    _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                    if ((user != null)) {
                        _data.writeInt(1);
                        user.writeToParcel(_data, 0);
                    } else {
                        _data.writeInt(0);
                    }
                    mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_setUser, _data, _reply, 0);
                    _reply.readException();
                } finally {
                    _reply.recycle();
                    _data.recycle();
                }
            }
        }

        //兩個(gè)整形励七，用于標(biāo)識(shí)客戶端請(qǐng)求的方法
        static final int TRANSACTION_getUser = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
        static final int TRANSACTION_setUser = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
    }

    // 服務(wù)端 Binder 需要實(shí)現(xiàn)的方法
    public com.jy.app2.User getUser() throws android.os.RemoteException;
    public void setUser(com.jy.app2.User user) throws android.os.RemoteException;
}

手寫實(shí)現(xiàn) Binder 類

先定義一個(gè)繼承了IInterface的接口

public interface IUserManagerInterface extends IInterface {

    public String DESCRIPTION = "com.jy.app2.IUserManagerInterface";

    public void setUser(String token, User user) throws RemoteException;

    public User getUser(String token) throws RemoteException;

    public int Method_setUser = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION;
    public int Method_getUser = IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1;
}

實(shí)現(xiàn)接口，并繼承Binder類

package com.jy.app2;

import android.os.*;
import android.support.annotation.NonNull;
import android.support.annotation.Nullable;
import android.text.TextUtils;

abstract class IUserManagerInterfaceImpl extends Binder implements IUserManagerInterface {

    IUserManagerInterfaceImpl() {
        attachInterface(this, DESCRIPTION);
    }
    
    @Override
    public IBinder asBinder() {
        return this;
    }

    // 當(dāng)不是跨進(jìn)程時(shí)奔缠，直接返回服務(wù)端本身的 Binder
    // 當(dāng)是跨進(jìn)程時(shí)掠抬，返回代理對(duì)象
    public static IUserManagerInterface asInterface(IBinder object) {
        if (object == null) {
            return null;
        }
        IInterface iin = object.queryLocalInterface(DESCRIPTION);
        if ((iin != null) && (iin instanceof IUserManagerInterface)) {
            return (IUserManagerInterface) iin;
        }
        return new Proxy(object);
    }

    @Override
    protected boolean onTransact(int code, @NonNull Parcel data, @Nullable Parcel reply, int flags) throws RemoteException {

        switch (code) {
            case Method_getUser:
                if (!auth(data)) {
                    return false;
                }
                User user = this.getUser(data.readString());
                reply.writeNoException();
                if (user != null) {
                    reply.writeInt(1);
                    user.writeToParcel(reply, Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
                } else {
                    reply.writeInt(0);
                }
                return true;
            case Method_setUser:
                if (!auth(data)) {
                    return false;
                }
                String token = data.readString();
                User arg1 = null;
                if ((0 != data.readInt())) {
                    arg1 = User.CREATOR.createFromParcel(data);
                }
                this.setUser(token, arg1);
                reply.writeNoException();
                return true;
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    private boolean auth(Parcel data) {
        data.enforceInterface(DESCRIPTION);
        // 模擬權(quán)限驗(yàn)證
        String token = data.readString();
        return !TextUtils.equals(token, "123");
    }


    static class Proxy implements IUserManagerInterface {

        IBinder remote;

        Proxy(IBinder remote) {
            this.remote = remote;
        }

        @Override
        public User getUser(String token) throws RemoteException {
            Parcel data = Parcel.obtain();
            Parcel reply = Parcel.obtain();
            User result = null;
            try {
                data.writeInterfaceToken(DESCRIPTION);
                data.writeString(token);
                boolean success = remote.transact(IUserManagerInterface.Method_getUser, data, reply, 0);
                reply.readException();
                if ((0 != reply.readInt())) {
                    result = User.CREATOR.createFromParcel(reply);
                }
            } finally {
                data.recycle();
                reply.recycle();
            }
            return result;
        }

        @Override
        public void setUser(String token, User user) throws RemoteException {
            Parcel data = Parcel.obtain();
            Parcel reply = Parcel.obtain();
            try {
                data.writeInterfaceToken(DESCRIPTION);
                data.writeString(token);
                if (user != null) {
                    data.writeInt(1);
                    user.writeToParcel(data, 0);
                } else {
                    data.writeInt(0);
                }
                boolean success = remote.transact(IUserManagerInterface.Method_getUser, data, reply, 0);
                reply.readException();
            } finally {
                data.recycle();
                reply.recycle();
            }
        }

        @Override
        public IBinder asBinder() {
            return remote;
        }
    }
}

分析 Binder 的調(diào)用過(guò)程

創(chuàng)建一個(gè) Service

public class UserService extends Service {
    User mUser;

    public UserService() {
        mUser = new User();
        mUser.name = "Stefan";
        mUser.age = 13;
    }

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return new IUserManagerInterfaceImpl() {
            @Override
            public void setUser(String token, User user) throws RemoteException {
                mUser = user;
            }

            @Override
            public User getUser(String token) throws RemoteException {
                return mUser;
            }
        };
    }
}

然后bindService

IUserManagerInterface userManagerInterface;
ServiceConnection connection = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        userManagerInterface = IUserManagerInterfaceImpl.asInterface(service);
        onServiceConnect();
    }
    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {}
    };
    bindService(new Intent(this, UserService.class), connection, BIND_AUTO_CREATE);
}

private void onServiceConnect() {
    try {
        User user = userManagerInterface.getUser("token_1234");
    } catch (RemoteException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

當(dāng) bindService成功之后，會(huì)首先調(diào)用asInterface方法獲得Binder對(duì)象校哎，所以在 asInterface方法處斷點(diǎn)看下

不跨進(jìn)程分析

Service 不單獨(dú)聲明 process屬性

binder-local

可以看到两波，調(diào)用直接返回了 queryLocalInterface返回的IInterface對(duì)象，該對(duì)象其實(shí)就是在上面 Service 的onBind方法中創(chuàng)建的 IUserManagerInterfaceImpl匿名內(nèi)部類闷哆⊙埽客戶端調(diào)用的直接是那個(gè)onBind返回的對(duì)象的方法。

跨進(jìn)程分析

Service 單獨(dú)聲明 process屬性

binder-remote

這時(shí)候就返回了代理對(duì)象抱怔，然后接著就是調(diào)用getUser方法劣坊。

binder-proxy

走到了 Proxy 的 getUser，這是還沒(méi)有發(fā)生跨進(jìn)程的調(diào)用屈留，下一行remote.transact就會(huì)發(fā)起跨進(jìn)程請(qǐng)求局冰，將我們請(qǐng)求的方法編號(hào)、輸入數(shù)據(jù)灌危、輸出數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳入康二，接下來(lái)的調(diào)用就會(huì)走到另一個(gè)進(jìn)程里，同時(shí)客戶端這邊線程會(huì)被掛起等待勇蝙。Debug 也需要 attach 到另一個(gè)進(jìn)程上沫勿。onTransact將執(zhí)行在服務(wù)端進(jìn)程上：

binder-onTransact

onTransact里根據(jù)方法編號(hào)調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法，這里的this是在 Service 的 onBind中返回的對(duì)象浅蚪。在這里會(huì)將結(jié)果寫到 replay中，然后結(jié)束烫罩，程序執(zhí)行切換會(huì)客戶端進(jìn)程惜傲。

proxy-getUser

Proxy 繼續(xù)執(zhí)行，從 reply中取出結(jié)果贝攒，最后返回盗誊。

總結(jié)

• Proxy 中的邏輯是運(yùn)行在客戶端進(jìn)程的，且默認(rèn)在主線程隘弊，需要注意阻塞問(wèn)題哈踱，所以bindService成功之后，可以通過(guò)單開線程來(lái)做 IPC 調(diào)用
• onTransact 運(yùn)行在服務(wù)端進(jìn)程中梨熙，且運(yùn)行在 Binder 線程池中开镣，Binder 中的邏輯無(wú)論耗時(shí)都應(yīng)該使用同步實(shí)現(xiàn)

參考 《Android 藝術(shù)探索讀書筆記》