Carson带你学Android：全面剖析Binder跨进程通信原理

从而全方位地介绍 Binder ，希望你们会喜欢。

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在本文的讲解中，按照 大角度 - 小角度 去分析 Binder ，即：

从而全方位地介绍 Binder ，希望你们会喜欢。

在讲解 Binder 前，我们先了解一些 Linux 的基础知识

具体请看文章： 操作系统：图文详解 内存映射

Binder 跨进程通信机制 模型 基于 Client - Server 模式

此处重点讲解 Binder 驱动作用中的跨进程通信的原理：

原因：

所以，原理图可表示为以下：

所以，在进行跨进程通信时，开发者只需自定义 Client Server 进程 并 显式使用上述3个步骤，最终借助 Android 的基本架构功能就可完成进程间通信

注册服务后， Binder 驱动持有 Server 进程创建的 Binder 实体

此时， Client 进程与 Server 进程已经建立了连接

Client 进程 根据获取到的 Service 信息（ Binder 代理对象），通过 Binder 驱动 建立与 该 Service 所在 Server 进程通信的链路，并开始使用服务

步骤1： Client 进程 将参数（整数a和b）发送到 Server 进程

步骤2： Server 进程根据 Client 进要求 调用 目标方法（即加法函数）

步骤3： Server 进程 将目标方法的结果（即加法后的结果）返回给 Client 进程

对比 Linux （ Android 基于 Linux ）上的其他进程通信方式（管道、消息队列、共享内存、

信号量、 Socket ）， Binder 机制的优点有：

特别地，对于从模型结构组成的Binder驱动来说：

不定期分享关于 安卓开发 的干货，追求 短、平、快 ，但 却不缺深度 。

Android跨进程通信-共享内存

还是先看共享内存的使用方法，我主要介绍两个函数：

通过 shmget() 函数申请共享内存,它的入参如下

通过 shmat() 函数将我们申请到的共享内存映射到自己的用户空间，映射成功会返回地址，有了这个地址，我们就可以随意的读写数据了，我们继续看一下这个函数的入参

共享内存的原理是在内存中单独开辟的一段内存空间，这段内存空间其实就是一个tempfs（临时虚拟文件），tempfs是VFS的一种文件系统，挂载在/dev/shm上，前面提到的管道pipefs也是VFS的一种文件系统。

由于共享的内存空间对使用和接收进程来讲，完全无感知，就像是在自己的内存上读写数据一样，所以也是 效率最高 的一种IPC方式。

上面提到的IPC的方式都是 在内核空间中开辟内存来存储数据 ，写数据时，需要将数据从用户空间拷贝到内核空间，读数据时，需要从内核空间拷贝到自己的用户空间，

共享内存就只需要一次拷贝 ，而且共享内存不是在内核开辟空间，所以可以 传输的数据量大 。

但是 共享内存最大的缺点就是没有并发的控制，我们一般通过信号量配合共享内存使用，进行同步和并发的控制 。

共享内存在Android系统中主要的使用场景是 用来传输大数据 ，并且 Android并没有直接使用Linux原生的共享内存方式，而是设计了Ashmem匿名共享内存 。

之前说到有名管道和匿名管道的区别在于有名管道可以在vfs目录树中查看到这个管道的文件，但是匿名管道不行， 所以匿名共享内存同样也是无法在vfs目录中查看到 的， Android之所以要设计匿名共享内存 ，我觉得主要是为了安全性的考虑吧。

我们来看看共享内存的一个使用场景，在Android中，如果我们想要将当前的界面显示出来，需要将当前界面的图元数据传递Surfaceflinger去做图层混合，图层混合之后的数据会直接送入帧缓存，送入帧缓存后，显卡就会直接取出帧缓存里的图元数据显示了。

那么我们如何将应用的Activity的图元数据传递给SurfaceFlinger呢？想要将图像数据这样比较大的数据跨进程传输，靠binder是不行的，所以这儿便用到匿名共享内存。

从谷歌官方提供的架构图可以看到，图元数据是通过BufferQueue传递到SurfaceFlinger去的，当我们想要绘制图像的时候， 需要从BufferQueue中申请一个Buffer，Buffer会调用Gralloc模块来分配共享内存 当作图元缓冲区存放我们的图元数据。

可以看到Android的匿名共享内存是通过 ashmem_create_region() 函数来申请共享内存的，它会在/dev/ashmem下创建一个虚拟文件，Linux原生共享内存是通过shmget()函数，并会在/dev/shm下创建虚拟文件。

匿名共享内存是通过 mmap() 函数将申请到的内存映射到自己的进程空间，而Linux是通过*shmat()函数。

虽然函数不一样，但是Android的匿名共享内存和Linux的共享内存在本质上是大同小异的。

要使用一块共享内存

Android进程间和线程间通信方式

  进程：是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

  线程：是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一些在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

  区别：

  （1）、一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程；

  （2）、线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高；

  （3）、进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉。

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一、Android进程间通信方式

1.Bundle

  由于Activity，Service，Receiver都是可以通过Intent来携带Bundle传输数据的，所以我们可以在一个进程中通过Intent将携带数据的Bundle发送到另一个进程的组件。

  缺点：无法传输Bundle不支持的数据类型。

2.ContentProvider

  ContentProvider是Android四大组件之一，以表格的方式来储存数据，提供给外界，即Content Provider可以跨进程访问其他应用程序中的数据。用法是继承ContentProvider，实现onCreate,query,update,insert,delete和getType方法，onCreate是负责创建时做一些初始化的工作，增删查改的方法就是对数据的查询和修改，getType是返回一个String，表示Uri请求的类型。注册完后就可以使用ContentResolver去请求指定的Uri。

3.文件

  两个进程可以到同一个文件去交换数据，我们不仅可以保存文本文件，还可以将对象持久化到文件，从另一个文件恢复。要注意的是，当并发读/写时可能会出现并发的问题。

4.Broadcast

  Broadcast可以向android系统中所有应用程序发送广播，而需要跨进程通讯的应用程序可以监听这些广播。

5.AIDL方式

  Service和Content Provider类似，也可以访问其他应用程序中的数据，Content Provider返回的是Cursor对象，而Service返回的是Java对象，这种可以跨进程通讯的服务叫AIDL服务。

     AIDL通过定义服务端暴露的接口，以提供给客户端来调用，AIDL使服务器可以并行处理，而Messenger封装了AIDL之后只能串行运行，所以Messenger一般用作消息传递。

6.Messenger

  Messenger是基于AIDL实现的，服务端（被动方）提供一个Service来处理客户端（主动方）连接，维护一个Handler来创建Messenger，在onBind时返回Messenger的binder。

  双方用Messenger来发送数据，用Handler来处理数据。Messenger处理数据依靠Handler，所以是串行的，也就是说，Handler接到多个message时，就要排队依次处理。

7.Socket

  Socket方法是通过网络来进行数据交换，注意的是要在子线程请求，不然会堵塞主线程。客户端和服务端建立连接之后即可不断传输数据，比较适合实时的数据传输

二、Android线程间通信方式

  一般说线程间通信主要是指主线程（也叫UI线程）和子线程之间的通信，主要有以下两种方式：

1.AsyncTask机制

  AsyncTask，异步任务，也就是说在UI线程运行的时候，可以在后台的执行一些异步的操作；AsyncTask可以很容易且正确地使用UI线程，AsyncTask允许进行后台操作，并在不显示使用工作线程或Handler机制的情况下，将结果反馈给UI线程。但是AsyncTask只能用于短时间的操作（最多几秒就应该结束的操作），如果需要长时间运行在后台，就不适合使用AsyncTask了，只能去使用Java提供的其他API来实现。

2.Handler机制

  Handler，继承自Object类，用来发送和处理Message对象或Runnable对象；Handler在创建时会与当前所在的线程的Looper对象相关联(如果当前线程的Looper为空或不存在，则会抛出异常，此时需要在线程中主动调用Looper.prepare()来创建一个Looper对象)。使用Handler的主要作用就是在后面的过程中发送和处理Message对象和让其他的线程完成某一个动作（如在工作线程中通过Handler对象发送一个Message对象，让UI线程进行UI的更新，然后UI线程就会在MessageQueue中得到这个Message对象（取出Message对象是由其相关联的Looper对象完成的），并作出相应的响应）。

三、Android两个子线程之间通信

  面试的过程中，有些面试官可能会问Android子线程之间的通信方式，由于绝大部分程序员主要关注的是Android主线程和子线程之间的通信，所以这个问题很容易让人懵逼。

  主线程和子线程之间的通信可以通过主线程中的handler把子线程中的message发给主线程中的looper，或者，主线程中的handler通过post向looper中发送一个runnable。但looper默认存在于main线程中，子线程中没有Looper，该怎么办呢？其实原理很简单，把looper绑定到子线程中，并且创建一个handler。在另一个线程中通过这个handler发送消息，就可以实现子线程之间的通信了。

  子线程创建handler的两种方式：

  方式一：给子线程创建Looper对象：

new Thread(new Runnable() {

        public void run() { 

            Looper.prepare();  // 给这个Thread创建Looper对象，一个Thead只有一个Looper对象

            Handler handler = new Handler(){ 

                @Override 

                public void handleMessage(Message msg) { 

                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show(); 

                } 

            }; 

            handler.sendEmptyMessage(1); 

            Looper.loop(); // 不断遍历MessageQueue中是否有消息

        }; 

    }).start();

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   方式二：获取主线程的looper，或者说是UI线程的looper：

new Thread(new Runnable() {

        public void run() { 

            Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()){ // 区别在这！！！ 

                @Override 

                public void handleMessage(Message msg) { 

                    Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show(); 

                } 

            }; 

            handler.sendEmptyMessage(1); 

        }; 

    }).start();

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Android ParcelFileDescriptor实现进程间通信

一个通信通道，实现跨进程的的Socket网络通信。

具体的通信通道的图如下。

android进程间通信是使用Binder来传数据，而Binder传输的数据，有一个最为基本的要求，就是要实现Parcelable接口。

ParcelFileDescriptor是android提供的一个数据结构。

ParcelFileDescriptor是可以用于进程间Binder通信的FileDescriptor。支持stream 写入和stream 读出

我们可以使用

来将PacecelFileDescriptor 与File对应起来，以实现进程间的文件共享。

我们也可以使用

来建立一个pipe通信通道，ParcelFileDescriptor数组第一个元素是read端，第二个元素是write端，通过write端的AutoCloseOutputStream和read端的AutoCloseInputStream，我们就可以实现进程见的数据流传输了。

发送端：

1. 业务层调用getOutputStream向通信层发起请求

2. 通信层通过creatPipe 建立一个ParcelFileDescriptor数组，并将write端的pipe[1]返回给业务层

3. 业务层得到pipe[1]（ParcelFileDescriptor）后，可以通过AutoCloseOutputStream写入数据

4. 从通信层的pipe[0]的AutoCloseInputStream中读出数据通过socket发送出去

接收端：

1. 业务层调用getInputStream向通信层发起请求

2. 通信层通过creatPipe 建立一个ParcelFileDescriptor数组，并将read端的pipe[0]返回给业务层

3. 业务层得到pipe 0 后，可以通过AutoCloseInputStream读取数据。（如没有数据，则阻塞，一直等到有数据为止）

4. socket中读取数据，写入到通信层的pipe[1]的AutoCloseOutputStream。（pipe[1]一旦写入，第三步中pipe[2]就可以读取出数据）

Android：AIDL进程间通信基本框架

在某些业务场景下，我们需要在应用中单独开启一个进程进行一些操作。比如性能监控，如果让原始业务和性能监控本身的业务跑在同一个进程下，那么就会导致性能统计的数据的失真。

而进程间通信，一般采用AIDL机制的客户端与服务端通信。

AIDL只能传递如下几类数据：

当传递自定义 Parcelable 时，有三处地方需要注意：

当传递其他 aidl 接口时，同样必须要 import 这个 aidl 文件

编写完 aidl 文件后，make一下工程，会在 build 下的 generated 下的 source 下的 aidl 目录生成对应的接口类文件。aidl 接口其实就是 API 接口，通过实现对应接口类的 Stub 子类来实现具体的 API 逻辑；通过对应接口类的 Stub 子类的 asInterface 方法得到具体的实现类，调用具体的 API 方法。

一个基本的客户端服务端的通信结构一般包括如下功能

客户端的功能

服务端的功能

客户端的相关功能实现比较简单，麻烦的是服务端的功能。因为 AIDL 接口定义的都是服务端的接口，是由客户端来调用的。而想要实现服务端反向调用客户端则需要通过其他手段实现。

想要实现服务端主动连接客户端，最好的办法就是 服务端发送广播，客户端收到广播后再主动连接服务端 ，通过这种方式变相地实现服务端主动连接客户端的功能

想要实现服务端主动断开客户端，除了上面 发送广播是一种实现方式外，还可以通过 android 的系统API RemoteCallbackList，用包名作为key值来注册远程回调接口的方式，让服务端持有客户端的回调接口，服务端调用回调接口，客户端在回调接口中实现主动断开服务端 ，通过这种方式变量地实现服务端主动断开客户端的功能。而采用后者会显得更加优雅

既然所有的操作归根结底都是由客户端来完成的，那么客户端必须得有如下的功能模块：

服务端必须得有的功能模块：

那么，整体的通信流程就是如下的步骤：

首先是通信的 aidl 接口定义

然后是客户端的连接操作与断开连接操作，包括广播接收者的注册以及回调接口的实现

然后是客户端的拉取数据和推送数据操作

接着是服务端的 iBinder 接口的实现，完成回调接口的注册、业务子线程的开启和关闭、数据的推送和数据的拉取操作

然后是服务端的主动连接和主动断开连接操作

最后是服务端的 onUnbind 方法的实现，对回调接口进行反注册

服务端模仿 FloatViewPlugin 自定义插件，实现 IServicePlugin 接口，定制个性化的悬浮窗插件

客户端在 Appliaction 的 onCreate方法中初始化

在 MainActivity 上实现连接、断开、数据通信

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。

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：

分享标题：android进程通信,安卓进程通信
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