多进程及Binder机制

Android多进程这玩意嘛，说真的，平时接触的不多，更别说在正式项目上使用了，也就看书看博客的时候了解了用法，然后面试笔试会问到而已，但为了加深对Android各种机制的理解，今天还是来聊聊多进程之Binder吧。

1、IPC、LPC、RPC

首先我们还是先来搞清这几个概念：
A：IPC（Inter-Process Communication），也就是进程间通信
B：LPC（Local Procedure Call），也就是本地过程调用（单台机器，本地工作）
C：RPC（Remote Procedure Call），也就是远程过程调用（多台机器，网上工作）
D：IPC包含了LPC和RPC两种类型的进程间通信

2、Android开启多进程的方法：

在AndroidManifest.xml中声明组件时，用android:process属性来指定。
适用的元素：Application, Activity, BroadcastReceiver, Service, ContentProvider
如果不值定process属性，则默认运行在主进程中，主进程名字为包名。
android:process = :xxxxx ，将运行在默认包名:xxxxx 进程中，而且是APP的私有进程，不允许其他APP的组件来访问。
android:process = [小写字母开头]，表示这个进程为全局进程，可以被多个APP共用。

3、Android开启多进程的好处：

A：增加App可用内存（现在手机内存都较大，若单纯只想增大APP可用内存，可考虑配置largeHeap）
B：独立于主进程（用来确保某些任务的执行和完成）

4、多进程引发的问题：

A：静态成员和单例失效：每个进程保持各自的静态成员和单例，相互独立。
B：线程同步机制失效：每个进程有自己的线程锁。
C：SharedPreferences可靠性下降：不支持并发写，会出现脏数据。
D：Application多次创建：不同进程跑在不同虚拟机，每个虚拟机启动会创建自己的Application，自定义Application时生命周期会混乱。
E：SQLite容易被锁，如果两个进程同时对数据库操作，则会发生SQLiteDatabaseLockedException等异常

5、Linux关于多进程的基础概念——引出Binder

A：Linux的虚拟内存机制导致内存的隔离，进而导致进程隔离
B：进程隔离的出现导致对内存的操作被划分为用户空间和内核空间
C：用户空间需要跨权限去访问内核空间，必须使用系统调用去实现
D：系统调用需要借助内核模块/驱动去完成
E：Binder驱动就是内核模块/驱动中用来实现进程间通讯的

6、为什么要用Binder？

众所周知，Android 系统是基于 Linux 内核的，Linux 已经提供了管道、消息队列、共享内存和 Socket 等 IPC 机制。那为什么 Android 还要提供 Binder 来实现 IPC 呢？主要是基于性能、稳定性和安全性几方面的原因。

各种IPC方式数据拷贝次数

如上图（侵删）所示，我们稍微总结一下：
A：Socket 作为一款通用接口，其传输效率低，开销大，主要用在跨网络的进程间通信和本机上进程间的低速通信。
B：消息队列和管道采用存储-转发方式，即数据先从发送方缓存区拷贝到内核开辟的缓存区中，然后再从内核缓存区拷贝到接收方缓存区，至少有两次拷贝过程。
C：共享内存虽然无需拷贝，但控制复杂，难以使用。
D：Binder 只需要一次数据拷贝，性能上仅次于共享内存。
最后，我们用以下一张图（侵删）来总结Binder 的优势

Binder 的优势

7、Binder通信模型

首先在理解模型之前先熟悉这几个概念：
●Client进程：跨进程通讯的客户端（运行在某个进程）
●Server进程：跨进程通讯的服务端（运行在某个进程）
●Binder驱动：跨进程通讯的介质
●ServiceManager：跨进程通讯中提供服务的注册和查询（运行在System进程）

Binder通信模型

又盗了一张图（侵删），说实话第一眼看到这一张图，我就想起了最近后端开发超火的微服务，这模型简直是一样一样的啊，后来查了一下，阿里的dubbo确实也是基于这样的模型的（RPC嘛）。
我们还是简单描述一下整个过程：
A：Server端通过Binder驱动在ServiceManager中注册
B：Client端通过Binder驱动获取ServiceManager中注册的Server端
C：Client端通过Binder驱动和Server端进行通讯

8、Binder通信原理

image.png

又盗一张图（侵删，原作者图画得太赞了），梳理Binder的通讯原理：
A：Service端通过Binder驱动在ServiceManager的查找表中注册Object对象的add方法
B：Client端通过Binder驱动在ServiceManager的查找表中找到Object对象的add方法，并返回proxy对象的add方法，add方法是个空实现，proxy对象也不是真正的Object对象，是通过Binder驱动封装好的代理类的add方法
C：当Client端调用add方法时，Client端会调用proxy对象的add方法，通过Binder驱动去请求ServiceManager来找到Service端真正对象，然后调用Service端的add方法

9、理解Binder对象和Binder驱动

●Binder对象：Binder机制中进行进程间通讯的对象，对于Service端为Binder本地对象，对于Client端为Binder代理对象
●Binder驱动：Binder机制中进行进程间通讯的介质，Binder驱动会对具有跨进程传递能力的对象做特殊处理，自动完成代理对象和本地对象的转换

10、Android系统中Binder的应用

首先，我们来说一下AMS（ActivityManagerService），它可以说是Android应用的最关键最和谐的一个service，主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作，而我们再来看看AMS中的Binder体系，如下图（侵删）：

AMS中的Binder体系

正是因为AMS中有了Binder机制的支持，我们的四大组件才拥有着跨进程通讯的能力，下面我们逐一进行说明：
A：Activity，通过Action来指定别的进程中的Activity，举个简单的例子，比如打电话
B：ContentProvider，通过Uri.parse("content://authorities")来访问别的APP的共享数据
C：BroadcastReceiver，也是通过Action来指定及过滤的，是一种被动跨进程通讯的方式
D：Service，最典型的例子就是AIDL服务，当然还有Messenger（基于AIDL实现的）

这么说吧，Binder机制在整个Android系统中占着非常重要的地位，举个最简单的例子，APP中的Activity启动startActivity，这一过程都能找到Binder机制的身影，详情请看下图（侵删）：

startActivity中的Binder

PS：本文只为笔者学习记录，大量参考下面文章：
https://blog.csdn.net/qq_30379689/article/details/79451596
https://www.cnblogs.com/baronzhang/p/8784458.html
https://www.cnblogs.com/cocoabird/p/8392274.html