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第二章 IPC機制詳解(1)

2019-11-09 13:42:17
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供稿:網友

第二章知識點大綱

1 ipC 含義就是進程間通信或者跨進程通信

線程是CPU調度的最小單位,同時線程也是一種有限的系統資源。 進程一般指的是一個執行單元,在PC和移動設備上指一個程序或者是一個應用。

一個進程可以有很多個線程,但只有一個線程的時候即為主線程,在android里也稱為UI線程。UI線程里才能去操作界面元素。很多時候,一個進程需要執行大量耗時任務,如果這些任務放在主線程里,就會造ANR(應用程序無響應)。解決這個問題就需要用到線程,需要建立子線程通過Handle去操作些耗時操作或更新UI。

2 多進程模式分析

2.1 android中的多進程模式

想要使用多進程,只需在四大組件xml文件里使用android:PRocess的屬性即可。

<activity android:name=".MainActivity" android:configChanges="orientation|screenSize" android:label="@string/app_name" android:launchMode="standard" > <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> </intent-filter> </activity> <activity android:name=".SecondActivity" android:configChanges="screenLayout" android:label="@string/app_name" android:process=":remote" /> <activity android:name=".ThirdActivity" android:configChanges="screenLayout" android:label="@string/app_name" android:process="com.ryg.chapter_2.remote" />

讓我們來看看這三個Activity分別對應的進程是什么

可以看到有三個進程,分別表示在xml里聲明的三個Activity,一次對應MainActivity,SecondActivity,ThirdActivity SecondActivity的進程名字是com.ryg.chapter_2:remote ,:的前面部分是當前進程是在的包名。 ThirdActivity所對應的進程com.ryg.chapter_2 .remote ,這個命名方式是完整的命名方式,不會附加包名。

開頭的進程是私有進程,其他應用組件是不會和它跑在同一個進程里的,而不是以:開頭的則是全局進程其他應用可以通過ShareUID的方式,可以跑在同一個進程里。

注:Android的系統會給每一個應用分配一個唯一的UID,具有相同的UID才能共享數據。若兩個相同的UID想要跑在同一個進程里是有要求的,必須要有相同簽名可以。這種情況下,他們可以互相訪問私有數據,還可以共享數據。

2.2 多進程模式的運行機制

首先舉個例子好讓大家理解,在上面的基礎上,我們再添加一個類,并且聲明一個全局變量如下圖 public class UserManager{ public int sUserId = 1;}

那么我們需要在MainActivity中去修改sUserId ,把值改為2 并且打印出來,在SecondActivity將sUserId打印出來,結果

按照常理來說SecondActivity應該輸出2,因為MainActivity已經把值改為2了,而事實卻是相反的,因為Android中每一個進程,都會為其分配一個DVM(虛擬機),所以每一個進程都是相對獨立的,而MainActivity修改的值,僅對同一進程有效。SecondActivity和MainActivity并不在同一個進程中,所以MainActivity修改的值SecondActivity會接收不到。

所以這就是多進程帶來的主要影響有以下幾點 1. 靜態成員和單例模式完全失效 2. 線程同步機制完全失效 3. SharePreferences的可靠性降低 4. application會被多次創建

第一個影響就是上面的例子,第二個影響也一樣,既讓都不在同一個虛擬機中,不再同一個進程中線程又怎么去同步呢。第三個影響就是Sharepreferences本生不支持兩個進程同事去寫,這樣有一點的幾率會造成數據的丟失。第四個影響每一個應用對于一個進程,對于一個虛擬機,對于一個Application,所以開啟多個進程會開啟多個虛擬機開啟多個Application 是一樣的道理。

3 IPC的基礎概念

主要包括三個,serializable接口,parcelable接口以及binder

3.1 serializable的接口

Serializable 是java提供的一個序列化的接口,就是對對象進行序列化和反序列化的操作。首先想要實現序列化的操作需要讓類去實現Serialezable接口并聲明一個serialVersionUID即可,事實上serialVersionUID并不是必須的,不聲明serialVersionUID也可以實現序列化。

public class User implements Serializable { private static final long serialVersionUID = 519067123721295773L; public int UserId; public String username; public boolean isMale; }

就完成對象的序列化操作,幾乎所有的工作都讓系統去自動完成。 如何對對象進行序列化和反序列化的操作,只需采用ObjectInputStream和ObjectOutputStream

//序列化的過程 String CHAPTER_2_PATH = Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + "/singwhatiwanna/chapter_2/"; String CACHE_FILE_PATH = CHAPTER_2_PATH + "usercache"; User user = new User(1, "hello world", false); File dir = new File(MyConstants.CHAPTER_2_PATH); if (!dir.exists()) { dir.mkdirs(); } File cachedFile = new File(MyConstants.CACHE_FILE_PATH); ObjectOutputStream objectOutputStream = null; try { objectOutputStream = new ObjectOutputStream( new FileOutputStream(cachedFile)); objectOutputStream.writeObject(user); Log.d(TAG, "persist user:" + user); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { MyUtils.close(objectOutputStream); }//反序列化過程 User user = null; File cachedFile = new File(MyConstants.CACHE_FILE_PATH); if (cachedFile.exists()) { ObjectInputStream objectInputStream = null; try { objectInputStream = new ObjectInputStream( new FileInputStream(cachedFile)); user = (User) objectInputStream.readObject(); Log.d(TAG, "recover user:" + user); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } finally { MyUtils.close(objectInputStream); } }

這就是一個簡單的使用,將對象輸出到txt中就是序列化,將txt的數據讀取出來就是反序列化。


android中Intent 是可以來傳遞一個序列化的對象

好了 之前說serialVersionUID 沒有也可以序列化,但到底有什么用呢? 1. serialVersionUID就像是標識符,當你序列化的時候serialVersionUID的值也會被寫入,在反序列化的時候 系統會通過對比類里的serialVersionUID與文件中的serialVersionUID 是否一致來進行反序列化,但一致的時候反序列化成功不一致則不成功。 2. 當你沒聲明serialVersionUID的時候,在反序列化的時候 修改了類那么反序列化會不成功 因為當前類與序列化時候的類不一樣導致了反序列化的失敗。(因為不聲明serialVersionUID,系統會自動聲明serialVersionUID,因為你進行類修改所以會導致 前后兩次serialVersionUID的值不一樣,所以反序列化失敗) 3. 但是如果你手動聲明了serialVersionUID,當你修改了序列化對象,對其進行增刪改屬性之后再進行反序列化,此時反序列化會是成功的,也是無論修改這樣serialVersionUID的值都是一樣的,系統會最大程度的去回復數據。

3.2 Parcelable的接口

Parcelable也是序列化的一種方式,使用Parcelable只需去實現Parcelable接口即可

public class User implements Parcelable { public int userId; public String userName; public boolean isMale; public User() { } public User(int userId, String userName, boolean isMale) { this.userId = userId; this.userName = userName; this.isMale = isMale; } public int describeContents() { return 0; } public void writeToParcel(Parcel out, int flags) { out.writeInt(userId); out.writeString(userName); out.writeInt(isMale ? 1 : 0); } public static final Parcelable.Creator<User> CREATOR = new Parcelable.Creator<User>() { public User createFromParcel(Parcel in) { return new User(in); } public User[] newArray(int size) { return new User[size]; } }; private User(Parcel in) { userId = in.readInt(); userName = in.readString(); isMale = in.readInt() == 1; }}

其實下列方法都會自動生成,不需要手打 既讓Serializable 和Parcelable都可以序列化,那就說說兩者之間的區別,Serializable 在序列化和反序列化的時候,需要進行大量 I/O操作,很耗時。Parcelable是android的序列化方式,他很高效,但是使用起來很麻煩。 Parcelable的性能比Serializable好,在內存開銷方面較小,所以在內存間數據傳輸時推薦使用Parcelable,如activity間傳輸數據,而Serializable可將數據持久化方便保存,所以在需要保存或網絡傳輸數據時選擇Serializable,因為android不同版本Parcelable可能不同,所以不推薦使用Parcelable進行數據持久化

3.2 Binder

Binder就是android的一個類,它實現了IBinder的接口。從IPC角度上來說,就是Binder是Android的一種跨進程通信的方式。從Android Framework的角度來分析就是Binder 是ServiceManager用來連接各種Manager的(ActivityManager WindowManager)橋梁。從Android應用層的角度來分析就是客戶端和服務端進行通信的媒介,當bindService的時候,服務端會調用一個Binder對象,通過這個對象,客戶端就可以獲取到一些數據。

在Android的開發中,Binder主要用在Service中,包括AIDL和Messenger。普通的Service中的Binder不涉及到進程通信,所以適用AIDL來分析Binder的工作機制。

先演示一下AIDL的建立和通過AIDL生成JAVA文件去看看Binder的機制

其中Book.java是自定義類,用途就是個Bean。如果需要使用自定義類 必須要建立一個同名的aidl文件。 系統可能會找不到我們創建的類,那么就是要一下聲明

sourceSets { main { manifest.srcFile ='src/main/AndroidManifest.xml' java.srcDirs = ['src/main/java', 'src/main/aidl'] resources.srcDirs = ['src/main/java', 'src/main/aidl'] aidl.srcDirs = ['src/main/aidl'] res.srcDirs = ['src/main/res'] assets.srcDirs = ['src/main/assets'] }}

接下來 我們來看看生成的JAVA文件 去看看Binder的機制,先看看生成的java文件,代碼確實比較多,我就截取一個方法為例子,我直接在代碼上進行解釋

public interface IBookManager extends android.os.IInterface{/** Stub是運行在服務端中的 */public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.example.gyh.myapplication.IBookManager{//這個屬性就是Binder的唯一標識,也就是包名private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.example.gyh.myapplication.IBookManager";/** Construct the stub at attach it to the interface. */public Stub(){this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);}//該方法就是為了將服務端的Binder轉化為用戶端的AIDL接口類型的對象,這種轉化過程是區分進程的,若是同一個進程則就返回服務端本生的Stub對象,不是則轉化成Stub.Proxy對象。public static com.example.gyh.myapplication.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj){if ((obj==null)) {return null;}android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.example.gyh.myapplication.IBookManager))) {return ((com.example.gyh.myapplication.IBookManager)iin);}return new com.example.gyh.myapplication.IBookManager.Stub.Proxy(obj);}//該方法就是返回Binder對象@Override public android.os.IBinder asBinder(){return this;}//該方法是運行在服務端的Binder線程池中的,當客戶端發起跨進程請求的時候,遠程請求會通過系統底層的封裝后交由改方法進行處理。現在來解釋一下里面的參數代表著什么意思code表示客戶端請求的方式是什么,data保存著方法的參數,reply是要返回的值,flags為false的時候,客戶端請求失敗,這樣利用這參數做權限驗證。@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_addBook:{data.enforceInterface(DESCRIPTOR);com.example.gyh.myapplication.Book _arg0;if ((0!=data.readInt())) {_arg0 = com.example.gyh.myapplication.Book.CREATOR.createFromParcel(data);}else {_arg0 = null;}this.addBook(_arg0);reply.writeNoException();return true;}}return super.onTransact(code, data, reply, flags);}//該類是運行在客戶端中的private static class Proxy implements com.example.gyh.myapplication.IBookManager{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 void addBook(com.example.gyh.myapplication.Book book) throws android.os.RemoteException{//首先要創立三個對象,_data,_reply,_result , 然后如果有參數的話把參數寫到_data中,接著調用transact方法去發起遠程過程調用(RPC),同時將現場掛起(就是暫停的意思);然后服務端的ontransact調用,直到RPC過程返回后,該線程繼續。并從_reply中取出返回值,并且賦予_result去返回。android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();try {_data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);if ((book!=null)) {_data.writeInt(1);book.writeToParcel(_data, 0);}else {_data.writeInt(0);}//transact回去調用stub中的ontransact方法,找到對應的方法也就是ontransact里的addBook方法,取出返回的_reply,從中取出客戶端需要的返回值mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);_reply.readException();}finally {_reply.recycle();_data.recycle();}}}static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);}public void addBook(com.example.gyh.myapplication.Book book) throws android.os.RemoteException;}

通過上面的分析,我們可以知道客戶端發起遠程請求時,當前線程會被掛起直到服務端進程返回結果,這是一個耗時操作,所以不能再UI線程中發起。其實服務端的Binder是運行在Binder線程池中的,所以不管Binder是否耗時都應該是同步的。下圖解釋 那么我再來總的概括一下,當我們和服務器建立連接之后,通過服務器返回的Binder,將Binder轉化為客戶端的AIDL接口對象,因為是跨進程所以返回的是Stub.Proxy對象,通過這個對象去調用相應的方法如addBook,addBook方法中則會通過tranasct方法去調用Stub中onTranasct方法中對應的addBook,并通過_reply返回相應的數據給客戶端。這樣一來整個跨進程通信就結束了。


Binder的死亡代理

Binder的兩個很重要的方法linkToDeath和unlinkToDeath,當我們服務端的進程由于某種原因斷裂,那么對導致我們遠程調用失敗。但更為重要的是我們不知道Binder是否斷裂,那么客戶端的功能就會收到影響,所以Binder給我們配置了兩個方法,通過linkToDeath我們可以設置一個死亡代理,當Binder死亡的時候,可以給客戶端發來消息,從而我們可以重新開啟服務。然后如何去設置這個代理呢?我們先來看看demo

首先聲明一個DeathRecipent對象,DeathRecipent是一個接口,其內部只有一個方法binderDied,當我們實現該方法的時候,當Binder死亡的時候系統就會回調改方法,然后我們可以移除之前綁帶的Binder去重新開去新的Binder

linkToDeath方法的第二個參數是標記位,我們直接可以設置為0,這樣我們就設置好了死亡代理。另外我們可以通過Binder的isBinderAlive的方法去判斷Binder是否死亡。


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