【漫畫技術(shù)】Android跨進程通信

LoftySoul 發(fā)布于2019-08-15 12:26 / 3228人閱讀

摘要：單進程通信在很久以前，小豬仔從生到死都是在豬圈中生活的，沒有外來者的入侵。那么，跨進程通信中，我們也需要擁有同樣功能的船，它就是，通過的中轉(zhuǎn)，進程之間就能順利的進行數(shù)據(jù)交換了。

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類型	描述	用時
選題	silencezwm	0.5小時
寫作時間	2017年10月25日	5.5小時
審稿	silencezwm、Mya婷婷	2小時
校對上線	silencezwm	1小時

Tips:4個環(huán)節(jié)，共計約9小時的精心打磨完成上線，同時也非常感謝參與審稿的同學。

看漫畫，漲薪資(￥)  >>>【小豬的傳奇一生】：

該漫畫描述了小豬仔出生后，就生活在豬圈中，快樂的成長著。有一天，小豬長大了，屠宰場的老板就會通過船將肥豬運輸過來進行屠宰，然后將豬肉銷往世界各地。

看完該漫畫后，是不是覺得小豬仔的一生有點小悲涼，要怪就怪可惡的人類，無肉不歡，哈哈。

精彩的漫畫背后，總隱藏著一絲絲技術(shù)的小知識。本文將為你介紹“Android跨進程通信”的相關(guān)知識，通過本文的學習，你可以了解到:

一、單進程通信與多進程通信之間的區(qū)別二、跨進程通信常見的五種實現(xiàn)方式
三、跨進程通信的注意事項

一、單進程通信與多進程通信之間的區(qū)別

概念普及:IPC（Inter-Process Communication）機制，即進程間通信或者跨進程通信機制，是指兩個進程之間進行數(shù)據(jù)交換的過程。

1.1、單進程通信

在很久以前，小豬仔從生到死都是在豬圈中生活的，沒有外來者的入侵。同樣的，在Android開發(fā)中，默認情況下，程序運行后，都只是運行在一個以項目包名創(chuàng)建的主進程中(就好比豬圈)，例如

項目包名為：com.silencezwm.ipcdemo
默認進程名：com.silencezwm.ipcdemo

單進程通信就如:不同品類的豬仔(Android中不同的組件)在相同的豬圈(在同一進程中)中生活(運行)。

1.2、多進程通信

突然有一天，河流的右邊來了一個商人，他發(fā)現(xiàn)河對岸有不少肥豬在游蕩。于是，他發(fā)現(xiàn)了一個發(fā)家致富的機會，他在這里建了一個屠宰場。然后經(jīng)常通過船將對岸的肥豬運送過來，進行屠宰，賺的盆滿缽滿。

這個就類似Android程序，本來只有一個進程在運行，但是因為產(chǎn)品提了個奇葩的需求，使得我們程序猿們不得不多開一個進程來實現(xiàn)該需求。

程序猿們一頓牢騷后，最后還是動手干活了。

他們在AndroidManifest.xml文件中相應(yīng)的組件添加了android:process屬性，并指定進程名。然后打開了兩個Activity，但是BActivity被指定運行在新的進程，當程序跑起來后，此時可以看到有兩個進程正在運行，如圖:

我們知道，在單進程中通信，組件間是可以隨意進行通信，因為它們都處于同一個內(nèi)存空間。那多進程之間是怎樣通信的呢？

漫畫中，屠宰場的老板通過船將河對岸的肥豬運送過來，就因為船的存在，該老板就可以跨越河流到達對岸。那么，Android跨進程通信中，我們也需要擁有同樣功能的船，它就是Binder，通過Binder的中轉(zhuǎn)，進程之間就能順利的進行數(shù)據(jù)交換了。

二、跨進程通信常見的五種實現(xiàn)方式

五種常見的實現(xiàn)方式可分為兩大類:四大組件的跨進程通信和AIDL。

2.1、四大組件

Activity、Service、BroadcastReceiver、Content Provider四大組件只需要在AndroidManifest.xml文件相應(yīng)的組件中添加android:process屬性，并指定進程名。程序運行起來后，它們就會運行在不同的進程中，它們之間的通信，官方已經(jīng)給我們做了非常好的封裝，所以使用起來也非常方便，這里就不多做解釋了。

2.2、AIDL

概念普及:AIDL（Android interface definition Language），即Android接口定義語言。

要想應(yīng)用AIDL技術(shù)，就至少需要有兩個進程存在，A進程通過定義的AIDL接口文件與B進程進行通信，具體的實現(xiàn)步驟如下:

1、準備兩個進程：新建一個項目 IPCDemo，然后新建一個Module IPCClient，這樣我們就準備好了兩個進程，完成后的項目結(jié)構(gòu)如圖:

2、創(chuàng)建AIDL文件：在服務(wù)端IPCDemo中新建一個AIDL接口文件:IMyAidlInterface.aidl，其中會默認實現(xiàn)basicTypes方法，然后我們再定義一個login方法，IMyAidlInterface.aidl完整代碼如下；

package com.silencezwm.ipcdemo;

/**
 *  定義的AIDL接口文件
 */
interface IMyAidlInterface {
    /**
     *  AIDL默認實現(xiàn)的方法
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float                     aFloat,double aDouble, String aString);

    /**
     *  定義了一個登錄方法，包含用戶名、密碼兩個參數(shù)
     */
    void login(String username, String password);

}

3、build項目：此時，Android Studio會自動為你生成一個繼承自IInterface的java文件，IMyAidlInterface.java完整代碼如下；

package com.silencezwm.ipcdemo;

/**
 * 定義的AIDL接口文件
 */
public interface IMyAidlInterface extends android.os.IInterface {
    /**
     * Local-side IPC implementation stub class.
     */
    public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface {
        private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface";

    /**
     * Construct the stub at attach it to the interface.
     */
    public Stub() {
        this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
    }

    /**
     * Cast an IBinder object into an   com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface interface,
     * generating a proxy if needed.
     */
    public static com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
        if ((obj == null)) {
            return null;
        }
        android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
        if (((iin != null) && (iin instanceof com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface))) {
            return ((com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface) iin);
        }
        return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
    }

    @Override
    public android.os.IBinder asBinder() {
        return this;
    }

    @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_basicTypes: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                int _arg0;
                _arg0 = data.readInt();
                long _arg1;
                _arg1 = data.readLong();
                boolean _arg2;
                _arg2 = (0 != data.readInt());
                float _arg3;
                _arg3 = data.readFloat();
                double _arg4;
                _arg4 = data.readDouble();
                java.lang.String _arg5;
                _arg5 = data.readString();
                this.basicTypes(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
            case TRANSACTION_login: {
                data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
                java.lang.String _arg0;
                _arg0 = data.readString();
                java.lang.String _arg1;
                _arg1 = data.readString();
                this.login(_arg0, _arg1);
                reply.writeNoException();
                return true;
            }
        }
        return super.onTransact(code, data, reply, flags);
    }

    private static class Proxy implements com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface {
        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;
        }

        /**
         * AIDL默認實現(xiàn)的方法
         */
        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeInt(anInt);
                _data.writeLong(aLong);
                _data.writeInt(((aBoolean) ? (1) : (0)));
                _data.writeFloat(aFloat);
                _data.writeDouble(aDouble);
                _data.writeString(aString);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_basicTypes, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }

        /**
         * 定義了一個登錄方法，包含用戶名、密碼兩個參數(shù)
         */
        @Override
        public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException {
            android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
            android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
            try {
                _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
                _data.writeString(username);
                _data.writeString(password);
                mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_login, _data, _reply, 0);
                _reply.readException();
            } finally {
                _reply.recycle();
                _data.recycle();
            }
        }
    }

    static final int TRANSACTION_basicTypes = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);
    static final int TRANSACTION_login = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);
}

    /**
    * AIDL默認實現(xiàn)的方法
    */
    public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, java.lang.String aString) throws android.os.RemoteException;

    /**
    * 定義了一個登錄方法，包含用戶名、密碼兩個參數(shù)
    */
    public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException;
}

4、新建Service:繼續(xù)在服務(wù)器端src/main/java/包名目錄下新建一個Service，并在配置文件中注冊，然后設(shè)置其action值為com.silencezwm.ipcdemo，以供客戶端進行調(diào)用,并在Service內(nèi)部創(chuàng)建一個內(nèi)部類繼承靜態(tài)抽象類IMyAidlInterface.Stub，AidlService.java完整代碼如下:

package com.silencezwm.ipcdemo;

import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.util.Log;

public class AidlService extends Service {

    private static final String TAG = AidlService.class.getName();

    public AidlService() {

    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return new MyBinder();
    }

    class MyBinder extends IMyAidlInterface.Stub {

        @Override
        public void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat, double aDouble, String aString) throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "=====:basicTypes");
        }

        @Override
        public void login(String username, String password) throws RemoteException {
            Log.d(TAG, "=====:login" + username + "==" + password);
        }
    }
}

5、拷貝aidl目錄文件：至此，服務(wù)端的代碼編寫完成，接下來我們只需要完成客戶端的調(diào)用代碼即可。相當簡單，首先把服務(wù)端aidl整個文件夾拷貝到客戶端src/main目錄下(至于拷貝的原因，稍后會進行闡述),然后build項目。此時，客戶端、服務(wù)端就同時擁有AIDL相同的代碼；

6、綁定服務(wù)端Service：在客戶端你想要的地方通過服務(wù)端Service所在地的包名以及action來進行綁定，然后將Service連接成功后返回的IBinder對象，通過IMyAidlInterface.Stub.asInterface方法轉(zhuǎn)換為我們定義的aidl對象，然后根據(jù)該對象調(diào)用我們所定義的方法即可完成整個通信過程，客戶端MainActivity.java調(diào)用代碼如下:

package com.silencezwm.ipcclient;

import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.view.View;
import android.widget.Button;

import com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface;

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    private Button mBtnLogin;

    private IMyAidlInterface mIMyAidlInterface;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnLogin = (Button) findViewById(R.id.btn_login);
        mBtnLogin.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View view) {
        switch (view.getId()) {
            case R.id.btn_login:
                Intent intent = new Intent();
                // 服務(wù)端AndroidManifest.xml文件該Service所配置的action
                intent.setAction("com.silencezwm.ipcdemo");
                // Service所在的包名
                intent.setPackage("com.silencezwm.ipcdemo");
                bindService(intent, new ConnectCallBack(), Context.BIND_AUTO_CREATE);
                break;
        }
    }

    class ConnectCallBack implements ServiceConnection{

        // 服務(wù)連接成功回調(diào)
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName componentName, IBinder iBinder) {
            mIMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder);
            login();
        }

        // 服務(wù)斷開連接回調(diào)
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName componentName) {
            mIMyAidlInterface = null;
        }
    }

    private void login() {
        try {
            mIMyAidlInterface.login("silencezwm", "123456");
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

7、結(jié)果驗證：收獲的季節(jié)來了，先將服務(wù)端程序跑起來，之后將客戶端程序跑起來，點擊登錄按鈕，不出意外的話，我們已經(jīng)綁定了服務(wù)端的Service，并調(diào)用了login方法，將數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)端了，來看看Log的打印信息:

回顧AIDL整個實現(xiàn)過程，其實并不復雜。此時，聰明的人往往都會有一個疑問:

客戶端的數(shù)據(jù)到底是如何傳遞到服務(wù)端的呢？

接下來，我們就來一探究竟，以下的代碼主要涉及到自動生成的IMyAidlInterface.java文件。

在客戶端調(diào)用代碼中，我們知道，一旦綁定Service成功后，會返回一個IBinder對象，調(diào)用IMyAidlInterface.Stub.asInterface(iBinder)方法將該對象轉(zhuǎn)換為了我們所定義的AIDL接口對象，該方法具體做了什么呢？來看看：

private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface";
    
public Stub() {
    this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);
}

public static com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface asInterface(android.os.IBinder obj) {
    if ((obj == null)) {
        return null;
    }
    android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);
    if (((iin != null) && (iin instanceof com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface))) {
        return ((com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface) iin);
    }
    return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);
}

上面這段代碼中，首先Stub構(gòu)造方法被調(diào)用，跟著attachInterface方法被調(diào)用:

private IInterface mOwner;
private String mDescriptor;
...

public void attachInterface(IInterface owner, String descriptor) {
    mOwner = owner;
    mDescriptor = descriptor;
}

相當好理解，就是進行接口對象和字符串標識符的賦值。接下來在asInterface方法中，會根據(jù)標識符去IBinder的本地去查找是否有該對象，也就是調(diào)用obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR)方法，繼續(xù)源碼中Binder.java

public IInterface queryLocalInterface(String descriptor) {
    if (mDescriptor.equals(descriptor)) {
        return mOwner;
    }
    return null;
}

意思就是如果本地存在這個標識符的IInterface對象，那就直接返回之前構(gòu)造方法中初始化的mOwner對象，否則返回null，因為我們這里涉及到了跨進程通信，所以這里會直接返回null。代碼繼續(xù)往下走，很顯然，以下這段代碼會調(diào)用:

return new com.silencezwm.ipcdemo.IMyAidlInterface.Stub.Proxy(obj);

代碼字面意思就是返回IBinder的代碼對象，如下:

private android.os.IBinder mRemote;

Proxy(android.os.IBinder remote) {
    mRemote = remote;
}

到這里，我們就拿到了一個IBinder的代理對象，通過代理對象，我們就可以調(diào)用之前所定義的login方法啦，代碼:

@Override
public void login(java.lang.String username, java.lang.String password) throws android.os.RemoteException {
    android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();
    android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();
    try {
        _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);
        _data.writeString(username);
        _data.writeString(password);
        mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_login, _data, _reply, 0);
        _reply.readException();
    } finally {
        _reply.recycle();
        _data.recycle();
    }
}

這里就涉及到了一個重要的類Parcel，Parcel天生具備跨進程傳輸數(shù)據(jù)能力。在文章開頭的漫畫中，可不是直接把豬仔趕上船就行的，萬一豬仔亂跑掉河里去了怎么辦，所以屠宰場老板就準備了些豬籠。首先將豬仔趕進豬籠中，待船靠岸后，打開豬籠，將豬仔放出來即可。我們這里的Parcel就好比豬籠，我們把需要傳遞的數(shù)據(jù)寫入Parcel中，然后到達目標進程后，將Parcel中的數(shù)據(jù)讀出即可，所以可以將Parcel稱為數(shù)據(jù)傳輸載體。Parcel支持的數(shù)據(jù)類型非常之多，足以滿足我們?nèi)粘ｉ_發(fā)所需。

現(xiàn)在你知道客戶端的數(shù)據(jù)是如何傳遞到服務(wù)端了嗎？

三、跨進程通信的注意事項

3.1、客戶端與服務(wù)端aidl文件以及包名必須一致,否則無法正常通信。3.2、在綁定服務(wù)端Service的時候，intent最好設(shè)置目標Service所在的包名，如intent.setPackage("com.silencezwm.ipcdemo")，當SDK版本大于14的時候，你會碰到這個錯誤 java.lang.IllegalArgumentException: Service Intent must be explicit:。
3.3、跨進程傳遞實體類必須進行序列化，不信你試試看。
3.4、Parcel所占用的內(nèi)存，會隨著你傳遞的數(shù)據(jù)量大小而相應(yīng)變化。

好啦，本篇“Android跨進程通信”的相關(guān)介紹就到這里了，感謝你的到來！

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【漫畫技術(shù)】Android跨進程通信

1.1、單進程通信

1.2、多進程通信

2.1、四大組件

2.2、AIDL

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