Android 进程间通信

什么是IPC？

Android 进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）是Android操作系统中不同进程间交换数据和资源的一种机制。由于Android是多任务操作系统，每个应用通常运行在自己的进程中，以提高安全性和资源管理的效率。因此，当两个或多个应用需要共享数据时，就需要通过IPC机制来实现。

 

 

什么是进程呢？它和线程有什么关系？

进程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；

早期表现为一个程序，现在可以看作线程的容器。

线程是CPU调度的最小单位。

一个进程可以包含一个或者多个线程，进程向系统申请资源，线程使用进程拥有的资源。

 

IPC不是Android所独有的，是现代操作系统都存在的机制，对于Android来说。它是一种基于Linux内核的移动OS，他的进程通信方式不仅仅包含信号量、套接字、管道等等，还包括了Android独有的、特色的Binder机制。

 

 

多进程？应用场景

 

谈到IPC的使用场景就必须提到多进程。

只有面对多进程这种场景下，才需要考虑多进程通信。

至于一个应用使用多进程的原因：

1、辟如有些模块由于特殊原因需要运行在独立的进程；

2、为了加大一个应用可使用的内存，通过多进程的方式申请多份内存空间。

3、多个应用之间进行数据共享。（一家公司出了一系列的好几个app）

4、使用ContentProvider去查询数据时也是一种进程通讯，只是对我们来说透明化了，无法感知到。

 

常见通信方式梳理（不仅仅android）

进程间常见的通信方式有以下几种：
1、Socket：通用接口，传输效率低，主要用在跨网络通信和本机进程间通信，传输过程需要拷贝2次数据；
2、共享内存：虽然无需拷贝，但控制复杂；
3、Binder：基于C/S模式，只需1次拷贝，安全性高。

不同的通信方式使用场景也不同：

•    Socket：适合网络间的通信，或者效率要求不高的本机进程间通信；
•    共享内存：适合效率要求较高的底层进程间通信；
•    Binder：兼顾效率和安全性的进程间通信，需要返回结果；
•    Messenger：低并发的、一对多的进程间通信，无需返回结果。

 

常见的Android IPC 机制

 

1. Content Providers：用于在不同应用间共享数据。它提供了一个标准的接口，允许一个应用访问另一个应用的特定数据集。

2. Broadcast Receivers：允许广播消息到其他应用或系统组件。通常用于跨应用的事件通知。

3. Bound Services：通过绑定服务（Binding Service）的方式，允许一个应用与服务交互。这通常用于执行长时间运行的操作并与客户端应用共享数据。

   Messenger：基于AIDL（Android Interface Definition Language）的轻量级IPC机制，用于在不同应用组件间传递消息。

4. AIDL (Android Interface Definition Language)：用于定义可以在不同进程间调用的接口。它允许你创建一个接口，该接口的实现可以在一个进程中，而调用可以在另一个进程中。

5. Socket：使用TCP或UDP套接字进行网络通信，虽然主要用于网络通信，但在某些情况下也可以用于本地IPC。

6. Shared Preferences：虽然不是IPC机制，但可以用来在不同组件间共享简单的数据（如偏好设置）。

7. Files / Databases：通过文件或数据库共享数据，虽然这不是IPC，但在某些情况下可以用来在不同进程间共享复杂数据。

 

使用总结

其实 Android 中跨进程通信的实现，就是利用四大组件来实现的。对方式的选择，我们总结一下：

1、如果跨进程需要界面上的交互操作，用隐式startActivity()方式实现。
2、如果需要共享数据，用Content Provider方式实现。
3、排除前两种情形，就用AIDL。
4、仅仅为了完成功能，又确实不会用AIDL的，就用Broadcast吧！！！虽然很low，但比实现不了功能还是强多了。

 

重点知识

 

Binder跨进程通信

 

传统的跨进程通信需拷贝数据2次，但 Binder 机制只需1次，主要是使用到了内存映射，具体下面会详细说明。

 

跨进程通信的核心原理：内存映射，具体请看文章：

操作系统：图文详解 内存映射 - 简书

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：

 

Binder简介 

 

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

 

  Binder 驱动的作用和 原理图

Binder驱动

 

 

 

Binder原理

 

Client进程、Server进程 & Service Manager 进程之间的交互 都必须通过Binder驱动（使用 open 和 ioctl文件操作函数），而非直接交互。

具体原因：

• Client进程、Server进程 & Service Manager进程属于进程空间的用户空间，不可进行进程间交互；
• Binder驱动 属于 进程空间的 内核空间，可进行进程间 & 进程内交互。

 

所以，原理图可表示为以下（虚线表示并非直接交互—）：

 

Binder驱动 & Service Manager进程 属于 Android基础架构（即系统已经实现好了）；而Client 进程 和 Server 进程 属于Android应用层（需要开发者自己实现）。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：

 

AIDL 的全称是 Android Interface Definition Language，即Android接口定义语言，是 Binder 机制实现 Android IPC 时使用比较广泛的工具。