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包含ipcandroid的词条

为什么 Android 要采用 Binder 作为 IPC 机制

1)从性能的角度

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数据拷贝次数:Binder数据拷贝只需要一次,而管道、消息队列、Socket都需要2次,但共享内存方式一次内存拷贝都不需要;从性能角度看,Binder性能仅次于共享内存。

(2)从稳定性的角度

Binder是基于C/S架构的,简单解释下C/S架构,是指客户端(Client)和服务端(Server)组成的架构,Client端有什么需求,直接发送给Server端去完成,架构清晰明朗,Server端与Client端相对独立,稳定性较好;而共享内存实现方式复杂,没有客户与服务端之别, 需要充分考虑到访问临界资源的并发同步问题,否则可能会出现死锁等问题;从这稳定性角度看,Binder架构优越于共享内存。

仅仅从以上两点,各有优劣,还不足以支撑google去采用binder的IPC机制,那么更重要的原因是:

(3)从安全的角度

传统Linux IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID,从而无法鉴别对方身份;而Android作为一个开放的开源体系,拥有非常多的开发平台,App来源甚广,因此手机的安全显得额外重要;对于普通用户,绝不希望从App商店下载偷窥隐射数据、后台造成手机耗电等等问题,传统Linux IPC无任何保护措施,完全由上层协议来确保。

Android为每个安装好的应用程序分配了自己的UID,故进程的UID是鉴别进程身份的重要标志,前面提到C/S架构,Android系统中对外只暴露Client端,Client端将任务发送给Server端,Server端会根据权限控制策略,判断UID/PID是否满足访问权限,目前权限控制很多时候是通过弹出权限询问对话框,让用户选择是否运行。Android 6.0,也称为Android M,在6.0之前的系统是在App第一次安装时,会将整个App所涉及的所有权限一次询问,只要留意看会发现很多App根本用不上通信录和短信,但在这一次性权限权限时会包含进去,让用户拒绝不得,因为拒绝后App无法正常使用,而一旦授权后,应用便可以胡作非为。

针对这个问题,google在Android M做了调整,不再是安装时一并询问所有权限,而是在App运行过程中,需要哪个权限再弹框询问用户是否给相应的权限,对权限做了更细地控制,让用户有了更多的可控性,但同时也带来了另一个用户诟病的地方,那也就是权限询问的弹框的次数大幅度增多。对于Android M平台上,有些App开发者可能会写出让手机异常频繁弹框的App,企图直到用户授权为止,这对用户来说是不能忍的,用户最后吐槽的可不光是App,还有Android系统以及手机厂商,有些用户可能就跳果粉了,这还需要广大Android开发者以及手机厂商共同努力,共同打造安全与体验俱佳的Android手机。

Android中权限控制策略有SELinux等多方面手段,下面列举从Binder的一个角度的权限控制:

Android源码的Binder权限是如何控制? -Gityuan的回答

传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID;另外,可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加。其次传统IPC访问接入点是开放的,无法建立私有通道。从安全角度,Binder的安全性更高。

说到这,可能有人要反驳,Android就算用了Binder架构,而现如今Android手机的各种流氓软件,不就是干着这种偷窥隐射,后台偷偷跑流量的事吗?没错,确实存在,但这不能说Binder的安全性不好,因为Android系统仍然是掌握主控权,可以控制这类App的流氓行为,只是对于该采用何种策略来控制,在这方面android的确存在很多有待进步的空间,这也是google以及各大手机厂商一直努力改善的地方之一。在Android 6.0,google对于app的权限问题作为较多的努力,大大收紧的应用权限;另外,在Google举办的Android Bootcamp 2016大会中,google也表示在Android 7.0 (也叫Android N)的权限隐私方面会进一步加强加固,比如SELinux,Memory safe language(还在research中)等等,在今年的5月18日至5月20日,google将推出Android N。

(4)从语言层面的角度

大家多知道Linux是基于C语言(面向过程的语言),而Android是基于Java语言(面向对象的语句),而对于Binder恰恰也符合面向对象的思想,将进程间通信转化为通过对某个Binder对象的引用调用该对象的方法,而其独特之处在于Binder对象是一个可以跨进程引用的对象,它的实体位于一个进程中,而它的引用却遍布于系统的各个进程之中。可以从一个进程传给其它进程,让大家都能访问同一Server,就像将一个对象或引用赋值给另一个引用一样。Binder模糊了进程边界,淡化了进程间通信过程,整个系统仿佛运行于同一个面向对象的程序之中。从语言层面,Binder更适合基于面向对象语言的Android系统,对于Linux系统可能会有点“水土不服”。

另外,Binder是为Android这类系统而生,而并非Linux社区没有想到Binder IPC机制的存在,对于Linux社区的广大开发人员,我还是表示深深佩服,让世界有了如此精湛而美妙的开源系统。也并非Linux现有的IPC机制不够好,相反地,经过这么多优秀工程师的不断打磨,依然非常优秀,每种Linux的IPC机制都有存在的价值,同时在Android系统中也依然采用了大量Linux现有的IPC机制,根据每类IPC的原理特性,因时制宜,不同场景特性往往会采用其下最适宜的。比如在Android OS中的Zygote进程的IPC采用的是Socket(套接字)机制,Android中的Kill Process采用的signal(信号)机制等等。而Binder更多则用在system_server进程与上层App层的IPC交互。

(5) 从公司战略的角度

总所周知,Linux内核是开源的系统,所开放源代码许可协议GPL保护,该协议具有“病毒式感染”的能力,怎么理解这句话呢?受GPL保护的Linux Kernel是运行在内核空间,对于上层的任何类库、服务、应用等运行在用户空间,一旦进行SysCall(系统调用),调用到底层Kernel,那么也必须遵循GPL协议。

而Android 之父 Andy Rubin对于GPL显然是不能接受的,为此,Google巧妙地将GPL协议控制在内核空间,将用户空间的协议采用Apache-2.0协议(允许基于Android的开发商不向社区反馈源码),同时在GPL协议与Apache-2.0之间的Lib库中采用BSD证授权方法,有效隔断了GPL的传染性,仍有较大争议,但至少目前缓解Android,让GPL止步于内核空间,这是Google在GPL Linux下 开源与商业化共存的一个成功典范。

Android中IPC的几种方式详细分析与优缺点分

Android是基于linux内核的。所以linux支持的IPC,android都用到了。比如命名管道,共享内存。 除此外,android还使用了一套自己独特的IPC方式 binder. 主要用于2个进程间的远程调用。但是这里就牵扯远程调用如何传递参数,如何回传结果。 这需要调用者对数据进行打包和解包,是一个繁琐的过程。为此,android引入了aidl(android interface description launguage). 开发人员定义好aidl,android会根据aidl的描述生产stub代码,帮助调用者对数据打包,解包。开发人员所要做的事是继承stub代码,实现stub代码中的函数。这些函数是你在aidl中定义的。

Android IPC机制

IPC是指两个进程之间进行数据交互的过程,即:跨进程通信。

进程是一个执行单,在移动设备上指一个程序或者一个应用。一个进程可以有多个线程,也可以只有一个线程,即主线程。在Android里边,主线程也叫作UI线程,要是在主线程执行大量耗时任务,就会造成界面无法响应,ANR问题,解决这类问题,把耗时操作放在子线程就好。

在Android中,最有特色的进程间通信就是Binder,Binder轻松的实现了进程间的通信。

给四大组件 Activity、Service、Receiver、ContentProvider 在AndroidMenifeist中指定 android:process 属性,可以指定其运行的进程。

: 开头的线程是当前应用的私有进程,其它应用不可以和它跑在同一个进程中,而不以 : 开头的属于全局进程,其他应用通过ShareUID方式可以和它跑在一个进程中。

Android为了每一个应用(进程)都分配了独立的虚拟机,不同的虚拟机在内存分配上有不同的地址空间。

多进程会造成如下几个反面方面的问题:

为了解决这些问题,系统提供了跨进程通信方法,虽然不能直接共享内存,但是可以实现数据共享。Intent来传递数据,共享文件,基于Binder的Messenger,ContentProvider,AIDL和Socket。

当我们需要通过Intent和Binder传输数据,或者我们需要把对象持久化到存储设备上,再或者通过网络传输给其它客户端时,Serializable和Parcelable接口可以完成对象的序列化过程。

Serialzable是java提供的序列化接口,是一个空接口,为对象同序列化和反序列化操作。

想让一个类对象实现序列化,只需要这个类实现Serialzable接口,并声明一个serialVersionUID即可,serialVersionUID可以声明成1L或者IDE根据当前类接口自动生成它的hash值。

没有serialVersionUID不影响序列化,但是可能会影响反序列化。序列化时,系统当前类的serialVersionUID写入序列化文件中,当反序列化时,回去检测文件中的serialVersionUID,看它是否和当前类的serialVersionUID一致,如果不一致,无法完成反序列化。

Seriallizable用起来简单但是开销大,序列化和反序列过程需要大量的I/O操作,而Parcelable是Android序列化方式,更适合Android平台,效率更高。Parcelable主要用于内存序列化上,而Seriallizable更适用于序列化到本地存储设备,或者将对象序列化后通过网络传输到别的客户端。

Activity、Service、Receiver都支持在 Intent中传递Bundle数据,Bundle实现了Pareclable接口,所以它可以方便地在不同进程间传输。

Android基于Linux,使得其并发读写文件可以没有限制的进行,两个进程可以通过读写一个文件来交换数据。共享数据对文件格式没有要求,双反约定就行。使用文件共享很有可能出问题。

SharedPreferences是个特例,虽然也是属于文件的一种,但是由于系统对它的读写有一定的缓存策略,即在内存中会有一份SharedPreferences文件的缓存,因此在多进程模式下,系统对他的读写变得不可靠,高并发的时候,很大可能会丢失数据。

Messenger可以在不同的进程中传递Message对象,在Message中存入我们需要传递的数据,就可以实现数据的跨进程传递。它是一种轻量级的IPC方案,底层实现是AIDL。

Messenger对AIDL做了封装,使得我们可以更便捷的实现跨进程通信,它一次只处理一个请求,在服务端不用考虑线程同步问题,在服务端不存在并发执行的情形。实现一个Messenger有如下几个步骤:

在服务端创建一个Service,同时创建一个Handler,并通过它来创建一个Messenger对象,然后再Service的onBind中返回这个Messenger对象底层Binder即可。

绑定服务端Service,绑定成功后用服务端返回的IBinder对象创建一个Messenger。通过这个对象就可以向服务端发消息了。如果需要服务端回应客户端,就需要和服务端一样,创建一个Handler,并通过它来创建一个Messenger对象,然后把这个Messenger对象通过Message的replyTo参数传给服务端,服务端可以通过这个replyTo参数回应客户端。

首先要创建一个Service用来监听客户端的连接请求,然后创建一个AIDL文件,将暴露给客户端的接口在这个AIDL文件中声明,最后在Service中实现AIDL接口即可。

绑定服务端的Service,将服务端返回的Binder对象转成AIDL接口所属的类型,接着就可可以范文AIDL里边的方法了。

在AIDL文件中,并不是所有的额数据类型都是可以使用的。

以上6种数据就是AIDL所支持的所有类型,其中自定义的Parecelable对象和AIDL对象必须显示的import,不管是否和当前的AIDL文件位于同一个包。

AIDL文件中用到了自定义的Parcelable对象,必须新建一个同名的AIDL文件,在其中声明它为parcelable类型。

AIDL中除了基础数据类型,其它类型参数都需要标上方向:in、out、inout,in是输入型参数,out是输出型参数,inout是输入输出型参数。

上面是远程服务端示例,AIDL方法在服务端的Binder线程池中执行,因此各个客户端同时连接的时候,会存在多个线程同时访问的情形,所以要在AIDL中处理线程同步,这个CopyOnWriteArrayList支持并发的读写。

AIDL所支持的是一个抽象的List,只是一个接口,因此虽然服务端返回的是CopyOnWriteArrayList,当时Binder会按照List规范去范文数据并最终形成一个ArrayList传递给客户端。

ServiceConnection 的回调方法在UI线程中运行,服务端的方法有可能很久才能执行完毕,需要考虑ANR的问题。

服务的方法本省就运行再Binder线程池中,本身可以执行大量耗时操作,不要去服务端方法中开县城去进行异步任务。

客户端

服务端

RemoteCallbackList是系统提供专门用于删除跨进程listener的,它的内部有一个Map结构,用来保存所有的AIDL回调,这个Map的key就是Binder类型,value是CallBack类型。

客户端解注册的时候,我们只需要遍历服务端所有的listener,找出那个和接注册listener具有相同的Binder对象的服务端listener并把它删除即可。

RemoteCallbackList的beginBroadcast和finishBroadcast必须配对使用。

ContentProvider是Android专门提供不同应用间进行数据共享的方式。底层实现一样是Binder。

系统预置了许多ContentProvider,比如通讯录,日程信息表,只需要通过ContentResolver的query、update、insert、delete方法即可。

Android的IPC机制

IPC是内部进程通信的简称, 是共享”命名管道”的资源。Android中的IPC机制是为了让Activity和Service之间可以随时的进行交互,故在Android中该机制,只适用于Activity和Service之间的通信,类似于远程方法调用,类似于C/S模式的访问。通过定义AIDL接口文件来定义IPC接口。Servier端实现IPC接口,Client端调用IPC接口本地代理。


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