Android IPC

1. 什么是Android IPC

• IPC：inter-process Commnication跨进程的通信，多进程之间的通信，不同的操作系统有不同的通信方式，Android继承自Linux，但其IPC并没有完全继承Linux，除了socket进程通信之外，其最具特色通信方式之一的是binder机制
• 为什么需要进程通信：我们知道Android一般情况下一个应用是默认运行在一个进程中，但有可能一个应用中需要采用多进程模式来实现(比如获取多份内存空间），或者两个应用之间需要获取彼此之间的数据，还有AMS（系统服务）对每个应用中四大组件的管理，系统服务是运行在一个单独的进程中，这些统统需要IPC
• Android在一个应用中开启多线程模式
  1. 为四大组件在Android Manifest中指定Android:process属性，进程名以 : 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在同一个进程中，进程名不以： 开头的属于全局进程，其他应用可以通过ShareUID方式跑在一个进程中，这意味着可以共享内存数据。
  2. 多进程运行：我们知道Android为每一个进程独立分配了一个独立的虚拟机，所以在内存分配上是有不同的地址空间，所以运行在不同进程的四大组件，他们之间没办法共享数据，因此我们需要进程间的通信
  3. Android进程间通信方式包括：通过intent传递数据，共享文件和sharedPreference，基于binder的message和AIDL还有socket

2. IPC 基础概念

Serializable和Parcelable接口可以完成对象的序列化。
序列化是指将一个对象转化为二进制或者是某种格式的字节流，将其转换为易于保存或网络传输的格式的过程，反序列化则是将这些字节重建为一个对象的过程。
在Android中，intent和Binder在传输数据的时候就需要将对象实现parcelable或者serializable接口。

• Serializable接口：
  1. Java提供的序列化接口，使用时只需要实现Serializable接口并声明一个serialVersionUID（用于反序列化）
  2. 使用方法

• Parcelable接口：
  Android中Parcelable接口用法

• 两者都可以实现序列化并可用于intent间的数据传递，Serializable使用简单，但是开销很大，Parcelable是Android中的序列化方式，使用起来麻烦一点，但是效率很高，是Android推荐的方式。Parcelable主要用在内存序列化上，如果要将对象序列化到存储设备或者通过网络传输也是可以的，但是会比较复杂，这两种情况建议使用Serializable。

• Binder机制：为什么Android 要采用Binder作为IPC机制？
  1. 性能：Binder数据拷贝只需要一次，而管道、消息队列和socket都需要2次，共享内存不需要一次内存拷贝，从性能角度来看，binder性能仅次于共享内存。
  2. 稳定性：Binder基于C/S 架构 ，server端与client端相对独立，共享内存需要考虑访问临界资源的并发同步问题，binder结构的稳定性较好

  3. 安全性：Android为每个人应用程序分配了自己的UID，进程的UID是鉴别进程身份的重要标志，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

     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。

Binder在Android系统中江湖地位非常之高。在Zygote孵化出system_server进程后，在system_server进程中出初始化支持整个Android framework的各种各样的Service，而这些Service从大的方向来划分，分为Java层Framework和Native Framework层(C++)的Service，几乎都是基于BInder IPC机制。

1. Java framework：作为Server端继承(或间接继承)于Binder类，Client端继承(或间接继承)于BinderProxy类。例如ActivityManagerService(用于控制Activity、Service、进程等) 这个服务作为Server端，间接继承Binder类，而相应的ActivityManager作为Client端，间接继承于BinderProxy类。 当然还有PackageManagerService、WindowManagerService等等很多系统服务都是采用C/S架构；
2. Native Framework层：这是C++层，作为Server端继承(或间接继承)于BBinder类，Client端继承(或间接继承)于BpBinder。例如MediaPlayService(用于多媒体相关)作为Server端，继承于BBinder类，而相应的MediaPlay作为Client端，间接继承于BpBinder类。

3. Android 中的binder

参考：
Binder系列—开篇
可能是讲解Binder机制最好的文章
 Android Bander设计与实现 - 设计篇
Android - Binder驱动

3.1 面向对象的binder IPC

• Binder使用C/S 模式，一个进程作为server提供诸如视频解码，网络连接、查询等多种服务，多个进程作为client向server发起服务请求，获得所需要的服务。
• Binder的独特之处在于Binder对象是一个可以跨进程实现的的对象，它的实体位于一个进程中，而它的引用则在其他client进程中，Binder驱动为面向对象的进程间通信提供底层支持。

3.2 Binder通信框架

Binder框架定义了四个角色，Server，Client，ServiceManager，以及binder驱动，驱动运行在内核空间，其他三者运行在用户空间。

• Binder 驱动：binder驱动与硬件设备没有关系，但是它的工作方式与设备驱动程序是一样的，工作在内核态，提供open(),mmap(),ioctl等标准文件操作，用户可以通过/dev/binder来访问它，驱动负责进程之间binder通信的建立，传递，计数管理以及数据的传递交互等底层支持。
• ServiceManager：将Binder名字转换为client中对该binder的引用，使得client可以通过binder名字获得server中binder实体的引用。
• Client和Server在Binder驱动和Service Manager提供的基础设施上，进行Client-Server之间的通信
• Server创建了Binder实体，为其取一个字符形式，可读易记的名字，将这个Binder连同名字以数据包的形式通过Binder驱动发送给SMgr，通知SMgr注册一个名叫张三的Binder，它位于某个Server中。驱动为这个穿过进程边界的Binder创建位于内核中的实体节点以及SMgr对实体的引用，将名字及新建的引用打包传递给SMgr。SMgr收数据包后，从中取出名字和引用填入一张查找表中。
• Server向SMgr注册了Binder实体及其名字后，Client就可以通过名字获得该Binder的引用