春风十里不如你、与IPC的邂逅

今天要梳理的知识是Android中的IPC机制，由于这一点难度太高又相对重要，所以笔者也是主要参考了一些书才完成了这篇文章。

• IPC是Inter-Process Communication的缩写，含义是进程间通信或者是进程间通信，是指两个进程之间进行数据交换的过程。

先说一下进程与线程的定义吧
进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。
所以多进程有什么意义呢？

好处：

• 分担主进程的内存压力。
  当应用越做越大，内存越来越多，将一些独立的组件放到不同的进程，它就不占用主进程的内存空间了。当然还有其他好处，有心人会发现
• 使应用常驻后台，防止主进程被杀守护进程，守护进程和主进程之间相互监视，有一方被杀就重新启动它。
  Android后台进程里有很多应用是多个进程的，因为它们要常驻后台，特别是即时通讯或者社交应用，不过现在多进程已经被用烂了。
  典型用法是在启动一个不可见的轻量级私有进程，在后台收发消息，或者做一些耗时的事情，或者开机启动这个进程，然后做监听等。

坏处：

• 消耗用户的电量。
• 多占用了系统的空间，若所有应用都这样占用，系统内存很容易占满而导致卡顿。
• 应用程序架构会变得复杂，因为要处理多进程之间的通信。这里又是另外一个问题了。

其它缺陷：

• Application的多次重建。
• 静态成员和单例模式的完全失效。
• 线程同步机制失效。
• SharedPreference可靠性下降。

既然它有很多缺点，所以我们就放弃吧

（怎么可能？你在逗我？当然要学习啊！）

下面通过一些小代码来看一下吧
在Android中使用多进程只有一种方法：
就是给四大组件（Activity、Service、Receiver、ContentProvider）在AndroidManifest中指定android:process属性。

<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" />  

上面的代码中，
（1）MainActivity没有指定process属性，所以它运行在默认的进程中，默认进程的进程名是包名。
（2）SecondActivity会运行在一个单独的进程中，进程名为“com.ryg.chapter_2:remote”，其中com.ryg.chapter_2是包名。在程序中的冒号“：”的含义是指要在当前的进程名前面附加上当前的包名，是一种简写的方法。而且以“：”开头的进程属于当前应用的私有进程，其他应用的组件不可以和它跑在同一个进程中。
（3）ThirdActivity会运行在另一个单独的进程中，进程名为“com.ryg.chapter_2.remote”。这是一种完整的命名方式。属于全局进程，其他应用通过ShareUID方式可以和它跑在同一个进程中。
进程也创建好了，下面就是通信的内容了
在Android中最有特色的进程间通信方式就是Binder了，通过Binder可以轻松地实现进程间通信。
当我们需要通过Intent和Binder传输数据时就需要使用Parcelable或者Serializeble。Serializable和Parcelable接口可以完成对象的序列化过程。还有时候我们需要把对象持久化到存储 设备上或者通过网络传输给其他客户端，这个时候也需要Serializable来完成对象的持久化。
http://blog.csdn.net/callmesp/article/details/54632139 在我的这篇博客里面有使用过Serializable，我们就不再讲解了。我们就说一下Parcelable吧。

• Parcelable也是一个接口，只要实现这个接口，一个类的对象就可以实现序列化并可以通过Intent和Binder传递。

看一个小demo

public class User implements Parcelable {      public int userId;      public String userName;      public boolean isMale;      public Book book;      public User(int userId, String userName, boolean isMale) {          this.userId = userId;          this.userName = userName;          this.isMale = isMale;      }      /*      * 内容描述功能几乎都是直接返回0的。      * */      public int describeContents() {          return 0;      }      /*      * 序列化由writeToParcel方法来完成，最终是通过Parcel中一系列write方法来完成的。      * 其中flags标识有两种值：0和1（PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE）。      * 为1时标识当前对象需要作为返回值返回，不能立即释放资源，      * 几乎所有情况都为0。      * */      public void writeToParcel(Parcel out, int flags) {          out.writeInt(userId);          out.writeString(userName);          out.writeInt(isMale? 1:0);          out.writeParcelable(book, 0);      }      /*      * 反序列化功能是由CREATOR来完成，其内部标明了如何创建序列化对象和数组，      * 并通过Parcel的一些了read方法来完成反序列化过程。      * */      public static final Parcelable.Creator<User> CREATOR = new Parcelable.Creator<User>() {          // 从序列化后的对象中创建原始对象。          public User createFromParcel(Parcel in) {              return new User(in);          }          // 创建指定长度的原始对象数组          public User[] newArray(int size) {              return new User[size];          }      };      /*      * Parcel内部包装了可序列化的数据，可以在Binder中自由传输。      * 从序列化后的对象中创建原始对象。      * */      private User(Parcel in) {          userId = in.readInt();          userName = in.readString();          isMale = in.readInt() == 1;          /*          * 由于book是另一个可序列化对象，所以它的反序列化过程需要传递当前线程的上下文类加载器，          * 否则会报无法找到类的错误。          * */          book = in.readParcelable(Thread.currentThread().getContextClassLoader());      }  }  

既然Parcelable和Serializable都能实现系列化并且都可用于Intent间的数据传递，该如何选取呢？

• Serializable用起来简单，但开销很大，序列化和反序列化过程都需要大量的I/O操作。
• Parcelable是Android中的序列化方式，更适合在Android平台上使用，用起来比较麻烦，效率很高，首选。主要用在内存序列化上。

接下来就到了我们的重头戏Binder：

• Binder实现了IBinder接口

• 从IPC角度来说，Binder是Android中的一种跨进程通信方式。Binder还可以理解为一种虚拟的物理设备，它的设备驱动是/dev/binder，这种通信方式在Linux中没有。

• 从Android
  Framework角度来说，Binder是ServiceManager连接各种Manager（ActivityManager、WindowManager，等等）和相应ManagerService的桥梁。

• 从Android应用层来说，Binder是客户端和服务端进行通信的媒介，当bindService的时候，服务端会返回一个包含了服务端业务调用的Binder对象，通过这个对象，客户端就可以获取服务端提供的服务或者数据，这里的服务包括普通服务和基于AIDL的服务。

• AIDL即Android interface definition Language，即Android接口定义语言。
  在分析Binder的工作原理之前，我们先补充一下Android设计模式之Proxy模式

Proxy代理模式简介

• 代理模式是对象的结构模式。代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对原对象的引用。
• 模式的使用场景：就是一个人或者机构代表另一个人或者机构采取行动。在一些情况下，一个客户不想或者不能够直接引用一个对象，而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。

• 抽象对象角色AbstarctObject：声明了目标对象和代理对象的共同接口，这样一来在任何可以使用目标对象的地方都可以使用代理对象。

  目标对象角色RealObject：定义了代理对象所代表的目标对象。

  代理对象角色ProxyObject：代理对象内部含有目标对象的引用，从而可以在任何时候操作目标对象；代理对象提供一个与目标对象相同的接口，以便可以在任何时候替代目标对象。代理对象通常在客户端调用传递给目标对象之前或之后，执行某个操作，而不是单纯地将调用传递给目标对象。
  Proxy代理模式的简单实现
  抽象对象角色：

public abstract class AbstractObject {      //操作      public abstract void operation();  }  

目标对象角色：

public class RealObject extends AbstractObject {      @Override      public void operation() {          //一些操作          System.out.println("一些操作");      }  }  

代理对象角色：

public class ProxyObject extends AbstractObject{      RealObject realObject = new RealObject();//目标对象角色      @Override      public void operation() {          //调用目标对象之前可以做相关操作          System.out.println("before");                  realObject.operation();        //目标对象角色的操作函数          //调用目标对象之后可以做相关操作          System.out.println("after");      }  }  

客户端：

public class Client {      public static void main(String[] args) {          AbstractObject obj = new ProxyObject();          obj.operation();      }  }  

我们通过一个案例来分析Binder工作原理

我们需要新建一个AIDL示例，SDK会自动为我们生产AIDL所对应的Binder类。
（1）Book.java：这里面没有什么特殊之处，为了实现Parcelable，添加了几个方法，上面在Parcelable部分已经介绍过了。

package com.ryg.chapter_2.aidl;  import android.os.Parcel;  import android.os.Parcelable;  /*  * （1）它是一个表示图示信息的类，  * 它实现了Parcelable接口，因为实现了Parcelable接口便可以进行序列化  * （2）Book.aidl是Book类在ADIL中的声明。  * （3）IBookManager.aidl是我们定义的一个接口，里面有两个方法：getBookList和addBook，  * 其中getBookList用于从远程服务端获取图书列表，而addBook用于往图书列表中添加一本书，  * 当然这两个方法主要是示例用，不一定要有实际意义。  * （4）尽管Book类和IBookManager位于相同的包中，但是在IBookManager中仍然要导入Book类，  * 这就是AIDL的特殊之处。  * */  public class Book implements Parcelable {          public int bookId;      public String bookName;          /*      * 普通构造函数：      * */      public Book() {          }           /*      * 普通构造函数：      * */      public Book(int bookId, String bookName) {          this.bookId = bookId;          this.bookName = bookName;      }      public int describeContents() {          return 0;      }      /*      * 序列化：      * */      public void writeToParcel(Parcel out, int flags) {          out.writeInt(bookId);          out.writeString(bookName);      }          /*      * 反序列化，      * 这个creator就是通过一个Parcle来创建一个book对象或者数组。      * */      public static final Parcelable.Creator<Book> CREATOR = new Parcelable.Creator<Book>() {          public Book createFromParcel(Parcel in) {              return new Book(in);          }                  public Book[] newArray(int size) {              return new Book[size];          }      };          /*      * 用于反序列化的构造函数：      * */      private Book(Parcel in) {          bookId = in.readInt();          bookName = in.readString();      }      @Override      public String toString() {          return String.format("[bookId:%s, bookName:%s]", bookId, bookName);      }  }  

（2）Book.aidl：它是Book在AIDL中的声明。

package com.ryg.chapter_2.aidl;  parcelable Book;  

（3）IBookManager.aidl：虽然Book类已经和IBookManager位于相同的包中，但是这里依然需要导入Book类。这是AIDL的特殊之处。
它是一个接口，里面有四个方法。

package com.ryg.chapter_2.aidl;  import com.ryg.chapter_2.aidl.Book;  import com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener;  interface IBookManager {       List<Book> getBookList();       void addBook(in Book book);       void registerListener(IOnNewBookArrivedListener listener);       void unregisterListener(IOnNewBookArrivedListener listener);  }  

（4）下面我们要看一下系统为IBookManager.aidl生产的Binder类，在gen目录下有一个IBookManager.java的类，这就是我们要找的类。

/*  * This file is auto-generated.  DO NOT MODIFY.  */  package com.ryg.chapter_2.aidl;  /*  * IBookManager它继承了IInterface这个接口，同时它自己也还是个接口，  * 所有可以在Binder中传输的接口都要继承IInterface接口。  * 首先，它声明了两个方法getBookList和addBook，显然这就是我们在IBookManager.aidl中所声明的方法，  * 同时它还声明了两个整型的id分别用于标识这两个方法。  * 接着，它声明了一个内部类Stub，这个Stub就是一个Binder类，  * 当客户端和服务端都位于同一个进程时，方法调用不会走跨进程的transact过程，  * 而当两者位于不同进程时，方法调用需要走transact过程，  * 这个逻辑由Stub的内部代理类Proxy来完成。  * */  public interface IBookManager extends android.os.IInterface  {   /** Local-side IPC implementation stub class. */   /*   * 首先这个Stub，它是一个内部类，它继承了Binder，所以它是一个Binder，   * 同时Stub还实现了IBookManager中的方法。   * */   public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager   {    /*    * Binder的唯一标识符。    * */    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager";    /** Construct the stub at attach it to the interface. */    public Stub()    {     this.attachInterface(this, DESCRIPTOR);    }    /**    * Cast an IBinder object into an com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager interface,    * generating a proxy if needed.    */    /*    * 用于将服务端的Binder对象转换成客户端所需的AIDL接口类型的对象，    * 这种转换过程是区分进程的，    * 如果客户端和服务端位于同一进程，那么此方法返回的就是服务端的Stub对象本身，    * 否则返回的是系统封装后的Stub.proxy代理对象。    * */    public static com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager asInterface(android.os.IBinder obj)    {     if ((obj==null)) {      return null;     }     android.os.IInterface iin = obj.queryLocalInterface(DESCRIPTOR);     // 同一进程     if (((iin!=null)&&(iin instanceof com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager))) {      return ((com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager)iin);     }     // 不同进程     return new com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager.Stub.Proxy(obj);    }    /*    * 此方法用于返回当前Binder对象，也就是内部类Stub。    * */    @Override public android.os.IBinder asBinder()    {     return this;    }    /*    * 这个方法运行在服务端中的Binder线程池中，    * 当客户端发起跨进程请求时，远程请求会通过系统底层封装后交由此方法来处理。    * 服务端通过code可以确定客户端所请求的目标方法是什么，    * 接着从data中取出目标方法所需的参数，    * 然后执行目标方法。    * 当目标方法执行完毕后，就向reply中写入返回值。    * 如果此方法返回false，那么客户端的请求会失败，因此我们可以利用这个特性来做权限验证。    * */    @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_getBookList:      {       data.enforceInterface(DESCRIPTOR);       /*       * 这句才是调用了真正的执行过程呢       * */       java.util.List<com.ryg.chapter_2.aidl.Book> _result = this.getBookList();       reply.writeNoException();       reply.writeTypedList(_result);       return true;      }      case TRANSACTION_addBook:      {       data.enforceInterface(DESCRIPTOR);       com.ryg.chapter_2.aidl.Book _arg0;       if ((0!=data.readInt())) {        _arg0 = com.ryg.chapter_2.aidl.Book.CREATOR.createFromParcel(data);       }       else {        _arg0 = null;       }       /*       * 这句才是调用了真正的执行过程呢       * */       this.addBook(_arg0);       reply.writeNoException();       return true;      }      case TRANSACTION_registerListener:      {       data.enforceInterface(DESCRIPTOR);       com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener _arg0;       _arg0 = com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener.Stub.asInterface(data.readStrongBinder());       this.registerListener(_arg0);       reply.writeNoException();       return true;      }      case TRANSACTION_unregisterListener:      {       data.enforceInterface(DESCRIPTOR);       com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener _arg0;       _arg0 = com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener.Stub.asInterface(data.readStrongBinder());       this.unregisterListener(_arg0);       reply.writeNoException();       return true;      }     }     return super.onTransact(code, data, reply, flags);    }    /*    * 代理类Proxy。    * */    private static class Proxy implements com.ryg.chapter_2.aidl.IBookManager    {     /*     * 这个mRemote代表的就是目标对象角色，     * */     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;     }     /*     * 这个方法运行在客户端，     * 因为当客户端和服务端不在同一进程时，服务端返回代理类Proxy，所以客户端会通过Proxy调用到代理类的getBookList方法，     * 当客户端远程调用此方法时，它的内部实现是这样的：     * 首先创建该方法所需要的输入型Parcel对象_data、输出型Parcel对象_reply和返回值对象List，     * 然后把该方法的参数信息写入_data中，     * 接着调用transact方法来发起RPC（远程过程调用）请求，同时当前线程挂起，     * 然后服务端的onTransact方法会被调用，直到RPC过程返回后，当前线程继续执行，     * 并从_reply中取出RPC过程的返回结果。     * 最后返回_reply中的数据。     * */     @Override public java.util.List<com.ryg.chapter_2.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException     {      android.os.Parcel _data = android.os.Parcel.obtain();      android.os.Parcel _reply = android.os.Parcel.obtain();      java.util.List<com.ryg.chapter_2.aidl.Book> _result;      try {      _data.writeInterfaceToken(DESCRIPTOR);      mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_getBookList, _data, _reply, 0);      _reply.readException();      _result = _reply.createTypedArrayList(com.ryg.chapter_2.aidl.Book.CREATOR);      }      finally {      _reply.recycle();      _data.recycle();      }      return _result;     }     @Override public void addBook(com.ryg.chapter_2.aidl.Book book) 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 ((book!=null)) {        _data.writeInt(1);        book.writeToParcel(_data, 0);       }       else {        _data.writeInt(0);       }       mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0);       _reply.readException();      }      finally {       _reply.recycle();       _data.recycle();      }     }     @Override public void registerListener(com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener listener) 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.writeStrongBinder((((listener!=null))?(listener.asBinder()):(null)));       mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_registerListener, _data, _reply, 0);       _reply.readException();      }      finally {       _reply.recycle();       _data.recycle();      }     }     @Override public void unregisterListener(com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener listener) 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.writeStrongBinder((((listener!=null))?(listener.asBinder()):(null)));       mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_unregisterListener, _data, _reply, 0);       _reply.readException();      }      finally {       _reply.recycle();       _data.recycle();      }     }    }    /*    * 用于标识方法的整型id。    * 它们用于在transact过程总客户端所请求的到底是哪个方法。    * */    static final int TRANSACTION_getBookList = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 0);    static final int TRANSACTION_addBook = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 1);    static final int TRANSACTION_registerListener = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 2);    static final int TRANSACTION_unregisterListener = (android.os.IBinder.FIRST_CALL_TRANSACTION + 3);   }   /*   * 声明了在IBookManager.aidl中所声明的方法。   * 这里才是真正的方法声明。具体实现我们仍然没有看到呢。   * */   public java.util.List<com.ryg.chapter_2.aidl.Book> getBookList() throws android.os.RemoteException;   public void addBook(com.ryg.chapter_2.aidl.Book book) throws android.os.RemoteException;   public void registerListener(com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener listener) throws android.os.RemoteException;   public void unregisterListener(com.ryg.chapter_2.aidl.IOnNewBookArrivedListener listener) throws android.os.RemoteException;  }  

**注意点一：上面的Book类，就是一个可以Parcelable序列化的简单的Book类，它里面没有任何的方法，就是定义了一个简单的Book类结构。
注意点二：Book.aidl的存在是因为在IBookManager.aidl中出现的对象也必须有aidl声明。
注意点三：在IBookManager.aidl中，对于自动生成的IBookManager.java文件，它是服务器端的代码。当客户端向服务端发送连接请求时，如果客户端和服务端在同一进程中，那么服务端就向客户端返回Stub这个Binder对象，如果客户端和服务端在不同进程中，那么服务端就向客户端返回内部类Stub的内部代理类Proxy，然后客户端根据这个Proxy来调用Proxy内部的方法，这个Proxy内部含有服务端真正的Binder对象也就是那个内部类Stub，在客户端调用Proxy内部的方法也就会导致调用Stub的transact方法，而Stub的transact方法又会回调它自己的onTransact方法，onTransact方法是在服务端运行的，而transact方法是在客户端调用的，这样就实现了客户端调用服务端的方法了。当然这所有的传递过程也少不了Parcel这个数据包的协助。**